Was ist der unterschied zwischen translation und traskription

Transkription und Translation sind beide an dem Prozess der Genexpression beteiligt, der für die Zellfunktion erforderlich ist. Transkription ist das Kopieren von Genen im Genom in RNA-Stücke. Translation ist die Entschlüsselung der mRNA in Proteine. Die Transkription von DNA in RNA und die Translation von RNA in Proteine ​​gelten als das zentrale Dogma der Molekularbiologie. Der Hauptunterschied zwischen Transkription und Übersetzung ist das Die Transkription beinhaltet die Produktion von RNA aus DNA, während die Translation die Proteinsynthese durch Decodierung der mRNA beinhaltet.

Dieser Artikel betrachtet,

1. Was ist Transkription?
      - Definition, Prozess, Merkmale
2. Was ist Übersetzung?
      - Definition, Prozess, Merkmale
3. Was ist der Unterschied zwischen Nucleolus und Nucleus

Was ist Transkription?

Die Transkription ist der erste Schritt des Genexpressionsprozesses. Ein Gen wird mit Hilfe des Enzyms RNA-Polymerase in ein RNA-Stück kopiert. Dieses Stück RNA wird als primäres Transkript bezeichnet. Es ist komplementär und antiparallel zu der DNA-Sequenz, aus der es kopiert wird. Die Transkription kann mehrere Arten von RNAs produzieren: Messenger-RNA (mRNA), Transfer-RNA (tRNA), ribosomale RNA (rRNA) und nichtkodierende RNA wie microRNA (miRNA). Die für Proteine ​​kodierten Gene produzieren mRNAs. Die mRNAs bestehen aus nichttranslatierten Regionen, die als 5'-UTR und 3'-UTR für die Regulation der Proteinsynthese bezeichnet werden. Andere RNA-Typen werden als Unterstützung für die Synthese, Regulation und Verarbeitung von Proteinen betrachtet.

In Viren wird mRNA aus seinem RNA-Genom synthetisiert. Ihr Genom besteht aus einzelsträngiger RNA mit Negativsinn. Während der RNA-Replikation wird eine positivsträngige, einsträngige RNA hergestellt, die in letzter Zeit für die Translation verwendet werden kann. Einige Viren wie HIV transkribieren RNA-Genome mithilfe des Enzyms Reverse Transcriptase in DNA. Daher wird das Synthetisieren komplementärer DNA aus RNA als reverse Transkription bezeichnet.   

Bei der prokaryontischen und eukaryontischen Transkription wird der Antisense-Strang in 5'-Richtung in die mRNA transkribiert. Dies schließt die Bildung von Okazaki-Fragmenten wie bei der DNA-Replikation aus. Darüber hinaus benötigt die RNA-Polymerase keine RNA-Primer für die Initiierung der Transkription. Der Transkriptionsprozess erfolgt in vier Schritten: Initiierung, Promotorflucht, Verlängerung und Beendigung. Die Transkription wird durch die Bindung von RNA-Polymerase an den Promotor mit Hilfe von als Transkriptionsfaktoren bezeichneten assoziierten Proteinen initiiert. Sechs Transkriptionsfaktoren, die mit der RNA-Polymerase II assoziiert sind, können in Eukaryoten identifiziert werden: TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF und TFIIH. Die Einleitung der Transkription wird durch Aktivatoren und Repressoren reguliert.

Nach der Bildung des Transkriptionsinitiationskomplexes werden einige Nukleotide hinzugefügt und RNA-Polymerase entweicht aus dem Promotor. Dann wird der Transkriptionsverlängerungskomplex gebildet. RNA-Polymerase durchquert den antisense-DNA-Strang und fügt zur Matrize komplementäre Nukleotide hinzu, um den neuen RNA-Strang herzustellen. Die verwendeten Nukleotidvorläufer sind Adenin, Uracil, Cytosin und Guanin. Das primäre Transkript wird bei Beendigung des Prozesses von der Vorlage abgespalten. In Eukaryoten folgt auf die Spaltung posttranskriptionelle Modifikationen wie Polyadenylierung, 5'-End-Capping und Herausspleißen von Introns. Ein einfaches Diagramm, das die Transkription und die Verarbeitung veranschaulicht, ist in gezeigt Abbildung 1.

Abbildung 1: Transkription und Verarbeitung von RNA

Antibiotika wirken als Transkriptionshemmer. Daher können sie verwendet werden, um bakterielle Infektionen und Pilzinfektionen beim Menschen zu heilen. Rifampicin und 8-Hydroxychinolin sind zwei Antibiotika, die die Transkription in Bakterien bzw. Pilzen hemmen. Andererseits kann die Transkription durch RT-PCR, DNA-Mikroarrays, In-situ-Hybridisierung, Northern Blot und RNA-seq-ähnliche molekularbiologische Techniken gemessen werden. 

Was ist Übersetzung?

Die Translation ist der zweite Schritt im Prozess der Genexpression. Die durch Transkription produzierten mRNAs werden von Ribosomen in Proteine ​​im Zytoplasma übersetzt. Während der Translation wird mRNA von Ribosomen decodiert, um eine Aminosäurekette oder eine Polypeptidkette herzustellen. Komplementäre tRNA-Anticodon-Sequenzen, die eine spezifische Aminosäure tragen, binden an die mRNA. Diese Art von tRNAs wird als Aminoacyl-tRNAs bezeichnet. Die Bindung wird durch Ribosomen erleichtert. Die Aminosäuren, die von der tRNA aus der Polypeptidkette durch Peptidbindungsbildung zwischen zwei Aminosäuren getragen werden. Diese Aminosäurekette wird posttranslational modifiziert und dann in eine 3D-Struktur gefaltet, um ein aktives Protein zu werden.

Die Translation erfolgt in drei Schritten: Initiierung, Verlängerung und Beendigung. Um die Translation zu initiieren, werden die Ribosomen um die Ziel-mRNA herum angeordnet. Die erste hinzugefügte tRNA ist die Methionin-tragende tRNA, die mit dem Startkodon AUG am 5'-Ende der mRNA übereinstimmt. Ein Codon ist eine Sequenz von drei Nukleotiden auf der mRNA, die für eine bestimmte Aminosäure kodieren. Nachdem die erste tRNA an das Startcodon gebunden ist, wird die tRNA, die dem zweiten Codon entspricht, an die mRNA gebunden. Dann transloziert das Ribosom zur zweiten tRNA. Die erste und die zweite Aminosäure, die von der tRNA getragen werden, bilden zwischen ihnen eine Peptidbindung. In ähnlicher Weise läuft die Decodierung ab, während das Ribosom auf der mRNA in 5'-3'-Richtung transloziert wird. Die Aminosäure wird an den C-Teminus der Polypeptidkette angefügt. Daher wird die Translation als Aminocarboxyl-gerichtet angesehen. Wenn das Ribosom das Stop-Codon (UAG, UAA, UGA) erreicht, setzt es die Polypeptidkette frei. Ein einfaches Übersetzungsdiagramm ist in dargestellt Figur 2.

Abbildung 2: Ribosomen-mRNA-Translation

Prokaryoten enthalten kleine Ribosomen, die als 70S-Ribosomen bezeichnet werden, während eukaryotische Ribosomen vergleichsweise groß sind und als 80S-Ribosomen bezeichnet werden. Ein Ribosom besteht aus zwei Untereinheiten, die als große Untereinheiten und kleine Untereinheiten bezeichnet werden. In Eukaryoten bindet eine kleine Untereinheit von 80S-Ribosom an das 5'-Ende der mRNA. Bei Prokaryoten bindet eine kleine Untereinheit des 70S-Ribosoms an Shine-Dalgarno-Sequenzen in der mRNA. Eine Shine-Dalgarno-Sequenz markiert den Beginn jeder codierenden Sequenz des prokaryotischen Operons.

Zahlreiche Antibiotika, die die Translation hemmen können, sind Chloramphenicol, Tetracyclin, Anisomycin, Cycloheximid, Streptomycin usw. Die Translation kann durch Spektrometriemethoden, biochemische Assays und auf Antikörpern basierende Verfahren wie ELISA und Western Blot gemessen werden.

Unterschied zwischen Transkription und Übersetzung

Zweck

Transkription: Hauptzweck ist die Synthese von RNA-Kopien der im Genom geschriebenen genetischen Anweisungen. 

Übersetzung: Hauptzweck ist die Synthese von Proteinen aus RNA, die von Genen kopiert werden.

Vorlage

Transkription: Template sind die Gene im Genom.

Übersetzung: Vorlage ist die mRNA.

Ort

Transkription: Dies kommt im Kern vor.

Übersetzung: Dies geschieht im Zytoplasma.

Enzyme

Transkription: RNA-Polymerase sind die Enzyme. 

Übersetzung: Ribosomen sind Enzyme.

Initiation

Transkription: Die Bindung von RNA-Polymerase an den Promotor des Gens initiiert die Bildung eines Transkriptionsinitiationskomplexes. RNA-Polymerase wird vom Promotor zur Transkriptionsinitiationsstelle geleitet.

Übersetzung: Die Bindung von Methionin, die tRNA an das AUG-Startcodon trägt, initiiert die Translation.

Vorläufer

Transkription: Die vier stickstoffhaltigen Basen: Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil sind die Vorläufer.

Übersetzung: Die 20 verschiedenen Aminosäuren, die von tRNAs getragen werden, sind die Vorläufer.

Verlängerung

Transkription: Die RNA-Polymerase verlängert sich von 5 'nach 3'.

Übersetzung: Eingehende Aminoacyl-tRNA bindet an der A-Stelle an das Codon. Die neue Aminosäure bindet an die wachsende Kette. Das Ribosom bewegt sich von 5 'nach 3' zur nächsten Codonposition. 

Art der Anleiheformen

Transkription: Eine Phosphodiesterbindung zwischen zwei Nukleotiden kann beobachtet werden.

Übersetzung: Eine Peptidbindung zwischen zwei Aminosäuren kann beobachtet werden.

Beendigung

Transkription: Das Transkript wird freigesetzt, das Enzym löst sich und die DNA spult zurück.

Übersetzung: Das Ribosom disseminiert durch Begegnung in eines der drei Stop-Codons, und die Polypeptidkette wird abgelöst.

Produkt

Transkription: Bei der Transkription werden mehrere funktionelle Formen von RNA hergestellt: mRNA, tRNA, rRNA und nicht kodierende RNA.

Übersetzung: Proteine ​​sind die Produkte.

Produktabwicklung

Transkription: Posttranskriptionelle Modifikationen treten auf, wie das Hinzufügen einer 5'-Kappe, das 3'-Poly-A-Ende und das Herausspleißen von Introns.

Übersetzung: Es treten zahlreiche posttranslationale Modifikationen auf, wie die Bildung von Disulfidbrücken, Phosphorylierung, Farnesylierung usw..

Hemmung durch Antibiotika

Transkription: Sie werden durch Rifampicin und 8-Hydroxychinolin gehemmt.

Übersetzung: Sie werden durch Tetracyclin, Chloramphenicol, Streptomycin, Erythromycin, Anisomycin, Cyclohexamid usw. Gehemmt.

Lokalisierung

Transkription: Sie sind im Zytoplasma der Prokaryoten und im Kern der Eukaryoten lokalisiert.

Übersetzung: Sie sind im Zytoplasma der Prokaryoten und in den Ribosomen der Eukaryoten auf dem endoplasmatischen Retikulum lokalisiert.

Fazit

Transkription und Translation werden kollektiv als Genexpression bezeichnet. Während der Transkription werden Nukleotide verwendet, um einen neuen RNA-Strang durch die RNA-Polymerase und andere assoziierte Proteine ​​herzustellen. Andererseits werden Aminosäuren verwendet, um eine Polypeptidkette bei der Translation herzustellen. Bei Eukaryoten fügen Transkription und Translation Modifikationen hinzu, die als posttranskriptionelle bzw. posttranslationale Modifikationen bezeichnet werden. Posttranskriptionelle Modifikationen umfassen die Hinzufügung eines 5'-Cap-, 3'-Poly-A-Endes und das Herausspleißen von Introns. Während posttranslationaler Modifikationen wird die Proteinreifung durch Phosphorylierung, Bildung der Disulfidbrücken und carboxylierungsähnlichen Reaktionen erreicht. Daher besteht der entscheidende Unterschied zwischen Transkription und Translation in ihrer Rolle im Prozess der Genexpression.      

Referenz:1. "Transkription (Biologie)". Wikipedia, die freie Enzyklopädie, 2017. Abgerufen am 26. Februar 20172. "Übersetzung (Biologie)". Wikipedia, die freie Enzyklopädie, 2017. Abgerufen am 26. Februar 20173. Clancy, S. und Brown, W. "Übersetzung: DNA zu mRNA zu Protein". Nature Education, 2008. 1 (1): 10. Abgerufen am 26. Februar 2017

4. "Übersetzungsstufen". KHANACEDAMY. 2017. Abgerufen am 26. Februar 2017

Bildhöflichkeit:1. "Transkriptionsprozess (13080846733)" von Genomics Education Program - Transkriptionsprozess (CC BY 2.0) über Commons Wikimedia

2. "Ribosome mRNA translation de" Von LadyofHats - Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia