Wofür wir unsere Gene brauchen
Nachdem wir uns im letzten Artikel ausführlich mit dem Aufbau unseres Genoms beschäftigt haben, gehen wir nun einen Schritt weiter in Richtung DNA. Noch einmal zur Wiederholung: Gene sind vereinfacht dargestellt Bereiche auf unserer DNA, die dafür herangezogen werden, wichtige Produkte wie Proteine zu erzeugen. Verschiedene Mechanismen sorgen dafür, dass unsere Gene aktiviert bzw. inaktiviert werden. Auch unser Lebensstil spielt dabei eine Rolle.
Direkt zu den Fakten auf einen Blick !
Zuerst erfolgt eine sog. „Transkription“ der Genabschnitte
Um die Details zu verstehen, widmen wir uns zunächst einigen wichtigen Begriffen. Im Rahmen der Schaffung eines Genproduktes müssen zunächst mehrere Teilschritte erfolgen. Eine der großen Hauptabläufe ist die sog. Transkription. Unsere Erbinformation mit den Genen befindet sich bekanntermaßen im Zellkern einer Zelle. Die Zusammenarbeit bestimmter Proteine und Enzyme sorgt dabei genau an diesem Ort für die Bildung der Kopie eines Gens. Der Abkömmling stellt ein RNA–Molekül dar und wird als mRNA bezeichnet. Dieser zu einem ganz individuellen Gen komplementäre Teil, wandert dann über sog. Kernporen aus dem Zellkern in das Zytoplasma der Zelle.
Genkopie ist nicht gleich Genkopie
Wird eine Kopie, also der komplementäre Strang eines Gens synthetisiert, so entsteht zunächst eine sog. prä–mRNA. Sie stellt eine „eins-zu-eins“ Kopie eines Gens dar. Noch im Zellkern wird diese Abschrift über Mechanismen wie das sog. Caping, das Anhängen eines Poly-A-Schwanzes und das alternative Splicen, modifiziert. Durch diese Faktoren wird im Endeffekt ein ganz eigenes RNA–Molekül geschaffen – man spricht von reifer mRNA. In der Folge wird im Rahmen der Transkription nicht pauschal immer das gleiche mRNA Teilchen erzeugt. Durch die Modifikationsvorgänge ist unser System somit in der Lage, unterschiedliche Genprodukte aus einem Gen entstehen zu lassen.
Die Genkopie wird nun übersetzt
Ist die reife mRNA im Zytoplasma angekommen, dockt dieses Molekül an unsere Ribosomen an. Ribosomen gehören zu unseren Zellorganellen und spielen bei der Bildung von Proteinen eine sehr wichtige Rolle. Gemeinsam mit anderen Stoffen und Einrichtungen der Zelle schaffen es Ribosomen, die mRNA als Vorlage zur Synthese von Proteinen zu nutzen. Die Aminosäuren reihen sich bis zum fertigen Protein aneinander. Man nennt dieses Prozedere „Translation“. Je nach Entstehungsort im Zytoplasma sind diese Proteine dann entweder dazu bestimmt die Zelle zu verlassen, um weiteren Funktionen nachzugehen, oder sie verbleiben in ihrer „Mutterzelle“ und helfen dort, den ordnungsgemäßen Betrieb aufrechtzuerhalten.
Genregulation ist das Stichwort
Jedes Gen bringt verschiedene Genprodukte hervor. Einige dieser Gene sind von Haus aus inaktiviert, manche zeigen eine hohe Aktivität. Unsere Genregulation ist maßgeblich daran beteiligt, dass unser System sinnvoll und effizient mit den Produkten unserer Gene arbeitet. Je nachdem was unser Körper derzeit benötigt, können über diverse Signalkaskaden innerhalb von Sekunden Gene aktiviert und abgelesen werden. Darüber hinaus gibt es weitere Mechanismen, die darüber entscheiden, wie stark ein Gen zum Ausdruck kommt.
Eingriffe in die Genregulation können gefährlich sein
Die Produkte unserer Gene helfen unserem System optimal zu laufen. Sie sorgen beispielsweise dafür, dass junge Menschen wachsen oder unser Immunsystem funktioniert. Fehler im Ablauf der Regulation einzelner Gene können zu pathologischen Zuständen führen. So können unter anderem Autoimmunerkrankungen oder auch Tumore entstehen.
Auch exogene Faktoren beeinflussen unsere Genaktivität
Der größte Teil der Genaktivität läuft automatisiert ab. Doch wie können wir selbst zu einer effizienten Genetik beitragen? Durch exogene Faktoren, also durch Faktoren die von außen kommen, können wir unsere Genetik beeinflussen oder dieser sogar schaden. Insbesondere die Ernährung kann sich nachteilig auf unsere Genetik von Darm-, Leber- und Fettzellen auswirken. Die durch schlechte und ungesunde Ernährung bedingten genetischen Veränderungen können allerdings durch eine gesunde Ernährungsform zum Teil wieder rückgängig gemacht werden. Umso länger man seinem Körper eine suboptimale und schädigende Lebensform zumutet, desto schwerer wird es, diesen Zustand wieder zu beseitigen.
Die Fakten auf einen Blick:
- Gene sind die zentrale Baueinheit unserer Genetik. Sie werden zur Bildung diverser Stoffe als Vorlage herangezogen.
- Bei der Schaffung von Genprodukten wird zunächst im Wege der Transkription eine reife mRNA gebildet. Diese Moleküle eines Gens können sich aufgrund diverser Modifikationsmechanismen stark unterscheiden.
- In einem weiteren Schritt wird die mRNA im Zytoplasma in Proteine übersetzt. Man spricht von Translation.
- Die Genregulation entscheidet, mit welchem Grad an Aktivität ein Gen kopiert bzw. stillgelegt wird. Eingriffe in Genregulationen können schwere Erkrankungen verursachen.
- Nicht nur endogene Ursachen wirken auf die Regulation unserer Gene. Wir selbst können unsere Genetik anhand exogener Faktoren beeinflussen.
Text-Quellen:
(2) Nordheim und Knippers, Molekulare Genetik, 11. Auflage, 2018
(3) Munk, Genetik, 2. Auflage, 2017
Bild-Quellen:
