Proteinbiosynthese – Die Fabrik

Nichts dampft, nichts zischt, nichts scheppert – die molekulare Fabrik in unseren Zellen arbeitet unauffällig. Und sie ist höchst effektiv.

Hunderttausende verschiedene Produkte bietet sie an, herstellbar jederzeit auf Abruf und binnen Sekunden. Ein kurzes Kommando, und die Maschine läuft. Proteine werden in allen Körperzellen gebildet. Ihre Bauanleitung liegt im Zellkern: gespeichert auf der DNA, unserem Erbgut. Da die Proteine nicht im Zellkern gebildet werden, muss die Information zunächst hinaus transportiert werden. Für diesen Transport wird ein Negativabbild des betreffenden DNA-Abschnitts erstellt, eine so genannte mRNA . Die mRNA ist klein genug, um aus dem Zellkern in das Plasma, also die Zellflüssigkeit zu wandern.

Vom Gen zum Protein: Die Bauanleitung, eine mRNA-Kopie, wandert vom Zellkern ins Zellplasma und wird dort übersetzt (zum Vergrößern anklicken)

Im Zellplasma gibt es molekulare Maschinen, die so genannten Ribosomen, welche die Bauanleitung der DNA ausführen und die Proteine herstellen. Entsprechend dem genetischen Code legt dabei ein Kodon von jeweils drei Basen entlang der RNA die passende Aminosäure fest. Die einzelnen Aminosäuren schwimmen frei im Plasma. Dort werden sie von Trägermolekülen namens tRNA eingesammelt und zu den Ribosomen gebracht. Die Information auf der mRNA wird Schritt für Schritt abgearbeitet. Für jedes Kodon wird eine Aminosäure an den wachsenden Proteinfaden angehängt. Ist der Proteinfaden vollständig, folgt ein Stopp-Kodon und das Ribosom trennt sich wieder von der mRNA. Dieser gesamte Vorgang wird als Proteinbiosynthese bezeichnet.

30S-Untereinheit eines Bakterien-Ribosoms

Schon während das Protein gebildet wird, beginnt sich die Aminosäurekette zu falten. Damit am Ende die richtige Raumstruktur entsteht, muss diese spontane Faltung manchmal allerdings verhindert werden – spezielle Helferproteine halten in diesem Fall die Aminosäurekette entfaltet, bis das vollständige Protein gebildet worden ist. Das ist wichtig, weil die Struktur eines Proteins auch über seine Funktion entscheidet. Falsch geformte Proteine werden daher wieder entfaltet, um ihnen Gelegenheit zu geben, die richtige Struktur auszubilden. Gelingt das nicht, werden sie abgebaut.