Transkriptionsprozessen

Transkriptionsprozesse sind die biologischen Vorgänge, durch die DNA-Informationen in RNA kopiert werden. In allen Organismen dient Transkription als erster Schritt der Genexpression. Prokaryoten nutzen eine einzige RNA-Polymerase, die mit Sigmafaktoren Promotorbindungen herstellt. Eukaryoten besitzen drei RNA-Polymerasen (I, II, III) und zahlreiche Transkriptionsfaktoren, um Promotoren zu erkennen und RNA-Moleküle zu synthetisieren und zu verarbeiten.

Der Transkriptionsbeginn umfasst Promotorbindung, DNA-Öffnung und Start der RNA-Synthese. Bakterielle Promotoren enthalten -35- und -10-Elemente; Sigmafaktoren vermitteln die Spezifität. Eukaryotische Initiation erfordert allgemeine Transkriptionsfaktoren und Core-Promotor-Elemente wie die TATA-Box; oft regulieren entfernte Enhancer die Transkriptionsrate. Die Zugänglichkeit von Promotoren wird durch Chromatinstruktur und Epigenetik bestimmt.

Während der Elongation wird die RNA in 5'-3'-Richtung synthetisiert; DNA wird dabei wieder entwindet. RNA-Polymerasen besitzen begrenzte Proofreading-Fähigkeiten. Prokaryoten können Transkription und Translation ko-zytisch durchführen; in Eukaryoten erfolgt Transkription im Zellkern und die RNA durchläuft vor dem Export Processing.

Die Beendigung unterscheidet sich: Prokaryoten nutzen Rho-abhängige oder intrinsische Terminatoren. In Eukaryoten endet Pol II-Transkription oft durch Cleavage und Polyadenylierung. Vor dem Export wird die prä-mRNA durch 5'-Cap, Spleißen (Introns entfernen) und 3'-Polyadenylierung bearbeitet; Alternative Splicing erzeugt multiple Proteinvarianten.

Transkriptionsprozesse werden durch Regulierung gesteuert: Promotoren, Enhancer/Silencer, Transkriptionsfaktoren und Chromatinmodifikation bestimmen Ort und Niveau der Transkription. Störungen können Krankheiten begünstigen. Das Verständnis dieser Prozesse ist zentral für Genexpression, Entwicklung, Biotechnologie und Medizin.