4. Vom Gen zum Protein

Wie entsteht nun aus der Abfolge von A, C, T und G ein Mensch? Das Alphabet der Gene wird in das Alphabet der Proteine übersetzt: Ein Gen ist Information auf dem DNA-Strang. Diese Information wird für den Aufbau von Proteinen benützt. Erst die Proteine machen das Wesen einer Zelle aus; als Enzyme, Hormone, Struktur- oder Regulatorproteine, usw.. Sie transportieren im Körper bestimmte chemische Verbindungen (z. B Hämoglobin), der ganze Energiehaushalt des Menschen wird von Proteinen organisiert. Zellen bestehen nebst Wasser zum grössten Teil aus Proteinen. Grundbausteine der Proteine stellt ein Satz von 20 verschiedenen Aminosäuren dar.

Der Schritt vom Gen zum Protein ist aufgeteilt in Transkription und Translation (für einen Überblick siehe Grafik 1.2.1 und 1.2.2). In einer ersten Phase wird die genetische Information der DNA in RNA überschrieben. Dieser Vorgang heisst Transkription (siehe Film Transcription).

RNA - oft zu Unrecht als der kleine Cousin der DNA bezeichnet - ist im Gegensatz zur DNA nicht doppel-, sondern einzelsträngig. Zudem wird bei der RNA die Base Thymin durch Uracil (U) ersetzt. Die Transkription geschieht im Zellkern und wird vom Enyzm RNA-Polymerase durchgeführt. Die RNA-Polymerase bewegt sich dabei dem DNA-Strang entlang und kopiert die DNA-Information in RNA. Resulat dieses Vorgangs ist ein Faden mit so genannter mRNA (englisch: messenger RNA, deutsch: Boten-RNA). Das Überschreiben von DNA in RNA ist vergleichbar mit einer Sicherheitsmassnahme der Natur: Die Originalinformation auf der DNA verlässt so den gut geschützten Zellkern nicht. Zum Protein übersetzt wird lediglich eine Kopie, die mRNA, und dies nicht im Zellkern, sondern ausserhalb an den Ribosomen. Ribosomen sind die «Fabriken», welche die Proteine herstellen.

Aus der mRNA entsteht in einem zweiten Schritt ein Protein. Dieser Vorgang heisst Translation (siehe Film Translation und Grafik 1.3). Jeweils drei Bausteine auf dem mRNA-Faden werden in eine bestimmte Aminosäure umgewandelt. Aus CUU wird zum Beispiel Leucin, aus AGA wird Arginin usw. Die einzelnen Aminosäuren reihen sich aneinander und aus der daraus entstehenden Kette faltet sich dann das dreidimensionale Protein.

Damit ist der Weg vom Gen zum Protein beendet und nun wird klar, wie genetische Information von den Eltern an die Kinder weitergegeben wird. Kinder erhalten je die Hälfte der Gene von der Mutter und vom Vater. Falls ein Kind zum Beispiel Sommersprossen hat, so enthält sein Genom das «Gen für Sommersprossen», das entweder vom Vater oder von der Mutter oder von beiden stammt. Die Zelle des Kindes übersetzt nun die genetische Information in das Merkmal Sommersprossen. Das «Gen für Sommersprossen» sorgt für die Herstellung von Proteinen und durch das Zusammenwirken dieser Proteine kommt es zur Ausprägung des Erbmerkmals, den Sommersprossen im Gesicht (siehe Box).

Heute weiss man, dass spezifische Varianten des sogenannten Ginger-Gens, MC1R (rote Haare und helle Haut) auch für  Sommersprossen verantwortlich sind. Entgegen der Annahme, hat nicht Irland die meisten rothaarigen Bewohner, sondern Schottland mit ca. 13 Prozent. 40 Prozent der Schotten tragen das Ginger-Gen in sich. Möglicherweise hatten bereits Neandertaler in Europa rote Haare: Forscher fanden eine Variante des MC1R Gens. Das Ginger-Gen dürfte somit älter als 50‘000 Jahre sein.

 

Transcription : de l'ADN à l'ARN

Transcription : de l'ADN à l'ARN

Translation: Aus der RNA wird ein Protein.

Translation: Aus der RNA wird ein Protein.
BTLC Gentechnik Grafik 1.2.1
Grafik 1.2.1
© Interpharma
BTLC Gentechnik Grafik 1.2.2
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BTLC Gentechnik Grafik 1.3
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