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Genetik pp 57-104 | Cite as

Verwertung genetischer Informationen

Part of the Springer-Lehrbuch book series (SLB)

Überblick

Die bisher beschriebene Einförmigkeit der DNA in ihrem Aufbau steht im Widerspruch zu der großen Anzahl vielfältiger Informationen, 0001 die sie enthalten sollte, wenn sie tatsächlich die Grundlage von Vererbungsvorgängen darstellt. Die einzige in der DNA enthaltene 0001 Variabilität besteht in der Folge von insgesamt vier unterschiedlichen Basen. Diese Variabilität genügt jedoch, um umfangreiche Information zu speichern, wenn man annimmt, dass diese Information in Form eines Codes vorliegt, der mehrere Basen als Codewort umfasst. Der in der DNA verwendete genetische Code ist ein Triplettcode, der jeweils eine Gruppe von drei aufeinanderfolgenden Basen umfasst. Dieser Code ist für alle Organismen nahezu identisch.

Die für die Zelle entscheidende Information ist die Festlegung einer spezifischen Aminosäuresequenz in aufeinanderfolgenden Basentripletts 0001 der DNA. Diese Triplettbasensequenz kann in der Zelle durch die Bildung 0001 entsprechender Proteine umgesetzt werden. Hierzu bedient sich die Zelle einer 0001 weiteren Nukleinsäure, der einsträngigen Messenger-RNA (mRNA). Diese mRNA wird an der DNA nach dem gleichen Duplikationsverfahren synthetisiert (Transkription), das auch bei der Replikation zur Anwendung 0001 kommt. Die mRNA repräsentiert jedoch nur den einen der beiden DNA-Stränge, der als kodierender (kodogener) Strang bezeichnet wird.

Wie der Name besagt, dient die mRNA als Bote zur Übertragung der genetischen Information ins Cytoplasma. Hier findet mit ihrer Hilfe an den 0001 Ribosomen die Proteinsynthese (Translation) statt. Jedes Basentriplett definiert eine Aminosäure. Sie wird von einer Transfer-RNA (tRNA) in der von der mRNA festgelegten Reihenfolge an die vorangehende Aminosäure 0001 geknüpft. Die tRNA erkennt ein Triplett in der mRNA mit Hilfe ihres Anticodons. Sie ist mit der zugehörigen Aminosäure beladen, die 0001 nun der wachsenden Polypeptidkette angefügt werden kann. 0001

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Kapitel 3 Verwertung genetischer Informationen

  1. Bass BL (2002) RNA editing by adenosine deaminases that act on RNA. Ann Rev Biochem 71: 817–846PubMedGoogle Scholar
  2. Beadle GW, Tatum EL (1941) Genetic control of biochemical reactions in Neurospora. Proc Natl Acad Sci USA 27: 499–506Google Scholar
  3. Bieker JJ, Martin PL, Roeder RG (1985) Function of a rate-limiting intermediate in 5S RNA transcription. Cell 40: 119–127CrossRefPubMedGoogle Scholar
  4. Blanc V, Davidson NO (2003) C-to-U RNA editing: mechanisms leading to genetic diversity. J Biol Chem 278: 1395–1398PubMedGoogle Scholar
  5. Bogenhagen DF, Sakonju S, Brown DD (1980) A control region in the center of the 5S RNA gene directs specific initiation of transcription: II. The 3’ border of the region. Cell 19: 27–35CrossRefPubMedGoogle Scholar
  6. Bolton ET, McCarthy BJ (1962) A general method for the isolation of RNA complementary to DNA. Proc Natl Acad Sci USA 48: 1390–1397PubMedGoogle Scholar
  7. Brenner S, Jacob F, Meselson M (1961) An unstable intermediate carrying information from genes to ribosomes for protein synthesis. Nature 190: 576–581Google Scholar
  8. Cech TR (1983) RNA splicing: Three themes with variations. Cell 34: 713–716CrossRefPubMedGoogle Scholar
  9. Crick FHC, Barnett S, Brenner S, Watts-Tobin RJ (1961) General nature of the genetic code for proteins. Nature 192: 1227–1232PubMedGoogle Scholar
  10. Davidson EH (1986) Gene Activity in Early Development, 3rd edn. Academic Press, New YorkGoogle Scholar
  11. Ellwood M, Nomura M (1982) Chromosomal location of the genes for rRNA in Escherichia coli K-12. J Bacteriol 149: 458–468PubMedGoogle Scholar
  12. Erie DA (2002) The many conformational states of RNA polymerase elongation complexes and their roles in the regulation of transcription. Biochim Biophys Acta 1577: 224–239PubMedGoogle Scholar
  13. Fonds der Chemischen Industrie (1996) Folienserie „Biotechnologie/Gentechnik“, 2. Aufl. FrankfurtGoogle Scholar
  14. Franke C, Edström JE, McDowall AW, Miller OL jr (1982) Electron microscopic visualization of a discrete class of giant translation units in salivary gland cells of Chironomus tentans. EMBO J 1: 59–62Google Scholar
  15. Gerber AP, Keller W (2001) RNA editing by base deamidation: more enzymes, more targets, new mysteries. Trends Biochem Sci 26: 376–384CrossRefPubMedGoogle Scholar
  16. Goldstein L, Plaut W (1955) Direct evidence for nuclear synthesis of cytoplasmic ribose nucleic acid. Proc Natl Acad Sci USA 41: 874–880Google Scholar
  17. Goodman HM, Rich A (1962) Formation of a DNA-soluble RNA hybrid and its relation to the origin, evolution, and degeneracy of soluble RNA. Proc Natl Acad Sci USA 48: 2101–2109PubMedGoogle Scholar
  18. Gourse RL, Ross W, Gaal T (2000) Ups and downs in bacterial transcription initiation: the role of the alpha subunit of RNA polymerase in promoter recognition. Mol Microbiol 37: 687–695CrossRefPubMedGoogle Scholar
  19. Grosjean F, Fiers W (1982) Preferential codon usage in procaryotic genes: The optimal codon-anticodon interaction energy and the selective codon usage in efficiently expressed genes. Gene 18: 199–209CrossRefPubMedGoogle Scholar
  20. Grunberg-Manago M, Ochoa S (1955) Enzymatic synthesis and breakdown of polynucleotides: Polynucleotide phosphorylase. J Amer Chem Soc 77: 3165–3166CrossRefGoogle Scholar
  21. Hengge-Aronis R (2002) Signal transduction and regulatory mechanisms involved in control of σs (RpoS) subunit of RNA polymerase. Microbiol Mol Biol Rev 66: 373–395PubMedGoogle Scholar
  22. Hennig W, Meer B (1971) Reduced polyteny of ribosomal RNA cistrons in giant chromosomes of Drosophila hydei. Nature New Biol 233: 70–72PubMedGoogle Scholar
  23. Hoagland MB, Stephenson ML, Scott JF, Hecht LI, Zamecnik PC (1958) A soluble ribonucleic acid intermediate in protein synthesis. J Biol Chem 231: 241–257PubMedGoogle Scholar
  24. Holley RM, Apgar J, Everett GA et al. (1965) Structure of ribonucleic acid. Science 147: 1462–1465PubMedGoogle Scholar
  25. Kim SH, Sussman JL, Suddath FL et al. (1974) The general structure of transfer RNA molecules. Proc Natl Acad Sci USA 71: 4970–4974PubMedGoogle Scholar
  26. Lerner MR, Steitz JA (1979) Antibodies to small nuclear RNAs complexed with proteins are produced by patients with systemic lupus erythromatosus. Proc Natl Acad Sci USA 76: 5495–5499PubMedGoogle Scholar
  27. Lloyd G, Landini P, Busby S (2001) Activation and repression of transcription in bacteria. Essays Biochem 37: 17–31PubMedGoogle Scholar
  28. Lührmann R, Kastner B, Bach M (1990) Structure of spliceosomal snRNPs and their role in pre-mRNA splicing. Biochim Biophys Acta 1087: 265–292PubMedGoogle Scholar
  29. Maas S, Rich A, Nishikura K (2003) A-to-I RNA editing: recent news and residual mysteries. J Biol Chem 278: 1391–1394CrossRefPubMedGoogle Scholar
  30. Meissner B, Hofmann A, Steinbeißer H, Spring H, Miller OL jr, Trendelenburg M (1991) Faithful in vivo transcription termination of Xenopus laevis rDNA. Chromosoma 101: 222–230CrossRefPubMedGoogle Scholar
  31. Miller OL jr, Hamkalo BA, Thomas CA jr (1970) Visualization of bacterial genes in action. Science 169: 392–395PubMedGoogle Scholar
  32. Mowry KL, Steitz JA (1988) snRNP mediation of 3′ end processing: functional fossils? Trends Biochem Sci 13: 447–451CrossRefPubMedGoogle Scholar
  33. Nirenberg NW, Leder P (1964) RNA codewords and protein synthesis. Science 145: 1399–1407PubMedGoogle Scholar
  34. Nirenberg NW, Matthaei JH (1961) The dependence of cell-free protein synthesis in E. coli upon naturally occurring or synthetic polyribonucleotide. Proc Natl Acad Sci USA 47: 1588–1602PubMedGoogle Scholar
  35. Nishimura S, Jones DS, Khorana HG (1965) The in vitro synthesis of a copolypeptide containing two amino acids in alternating sequence dependent upon a DNA-like polymer containing two nucleotides in alternating sequence. J Mol Biol 13: 302–324PubMedGoogle Scholar
  36. Nudler E (1999) Transcription elongation: structural basis and mechanisms. J Mol Biol 288: 1–12CrossRefPubMedGoogle Scholar
  37. Nudler E, Gottesman ME (2002) Transcription termination and anti-termination in E. coli. Genes Cells 7: 755–768CrossRefPubMedGoogle Scholar
  38. Palade GE (1955) Studies on the endoplasmatic reticulum. II. Simple dispositions in cells in situ. J Biophys Biochem Cytol 1: 567–582PubMedGoogle Scholar
  39. Reeder RH (1984) Enhancers and ribosomal gene spacers. Cell 38: 349–351PubMedGoogle Scholar
  40. Richardson JP (2002) Rho-dependent termination and ATPases in transcript termination. Biochim Biophys Acta 1577: 251–260PubMedGoogle Scholar
  41. Seeburg PH (2002) A-to-I editing: new and old sites, functions and speculations. Neuron 35: 17–20CrossRefPubMedGoogle Scholar
  42. Shine J, Dalgarno L (1974) The 3′-terminal sequence of E. coli 16S rRNA: Complementary to nonsense triplets and ribosome binding sites. Proc Natl Acad Sci USA 71: 1342–1346PubMedGoogle Scholar
  43. Singer M, Berg P (1991) Genes and Genomes. Blackwell Scientific Publisher, OxfordGoogle Scholar
  44. Trendelenburg M (1982) Visualization of in vivo transcription patterns in Xenopus rDNA spacer chromatin. In: Embryonic Development, Part A. Alan R. Liss, New York, pp 199–210Google Scholar
  45. Watson JD, Hopkins NH, Roberts JW, Steitz JA, Weiner AM (1987) Molecular Biology of the Gene, 4th edn. Benjamin Cummings, Menlo Park/CAGoogle Scholar
  46. Weaver RF, Hedrick PW (1992) Genetics, 2nd edn. WCB Publishers, Dubuque/IAGoogle Scholar
  47. Wellauer PK, Dawid IB, Brown DD, Reeder RH (1976) The molecular basis for length heterogeneity in ribosomal DNA from Xenopus laevis. J Mol Biol 105: 461–486PubMedGoogle Scholar
  48. Wilson EB (1900) The cell in development and inheritance, 2nd edn. Macmillan, New York, pp 430–431Google Scholar
  49. Yankovsky SA, Spiegelman S (1962) The identification of ribosomal RNA cistron by sequence complementarity: II. Saturation of and competitive interaction at the RNA cistron. Proc Natl Acad Sci USA 48: 1466–1472Google Scholar

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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1995

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