Transkriptionsstarten

Transkriptionsstarten bezeichnet den Beginn der Transkription einer DNA-Sequenz in RNA. Es ist der Schritt, in dem RNA-Polymerase die RNA-Nukleotide aus dem DNA-Templatesynthetisiert und dabei die erste RNA-Sequenz produziert. Die Mechanismen unterscheiden sich zwischen Prokaryoten und Eukaryoten, betreffen aber gemeinsam das Finden des richtigen Startpunkts, den Aufbau eines Transkriptionskomplexes und den Übergang von der Initiation zur Elongation.

Bei Prokaryoten erfolgt der Start der Transkription typischerweise an Promotorregionen, die Motive wie die Pribnow-Box (−10) und ein −35‑Element tragen. Die RNA-Polymerase-Holoenzym bindet, bildet einen offenen Promotor-Komplex und erzeugt initial kurze, abortive RNA-Stränge. Sobald der Startpunkt (+1) gefunden und der Kopf der Meltdunstung der DNA erreicht ist, beginnt die produktive Elongation, bei der RNA in 5′→3′-Richtung synthetisiert wird. Der Vorgang wird durch Transkriptionsfaktoren weniger stark reguliert als in Eukaryoten.

Bei Eukaryoten ist der Transkriptionsstart stärker reguliert und erfolgt vor allem durch RNA-Polymerase II. Der Initiationskomplex besteht aus Generaltranskriptionsfaktoren (z. B. TFIID mit TBP, TFIIA, TFIIB, TFIIF, TFIIE, TFIIH) und der Polymerase II. Core-Promotor-Elemente wie die TATA-Box, der Initiator (Inr) und BRE spielen eine Rolle, während Promotor-proximal liegende Sequenzen, Enhancer und der Mediator die Aktivität modulieren. Der Startpunkt liegt oft nahe dem +1, und viele Gene nutzen multiple Startpunkte (alternative Promotoren). Vor Start muss die Chromatinstruktur aufgeschlossen werden (Nucleosomen-Remodeling, Histonmodifikationen). Transkriptionsstart wird zudem durch Signale von Transkriptionsfaktoren, Epigenetik und der Genomorganisation reguliert.

Methoden zur Bestimmung des Transkriptionsstarts umfassen 5′-RACE, CAGE und Cap-Analyse, die TSS-Positionen und Promotoraktivität kartieren. Transkriptionsstarten ist zentral für die Genregulation, Entwicklung und Gesundheit.