Der Hauptunterschied zwischen prokaryotischer und eukaryotischer Translationsinitiation besteht darin, dass die prokaryotische Translationsinitiierung auf 70S-Ribosomen erfolgt, während die eukaryotische Translationsinitiierung auf 80S-Ribosomen erfolgt.
Translation oder Proteinsynthese ist ein biologischer Prozess, der im Zytoplasma stattfindet. Es läuft über drei Schritte ab: Initiierung, Elongation und Termination. Dieser Prozess umfasst die Übersetzung der Nukleotidtripletts oder Codons, die in der Sequenz der Boten-RNA (mRNA) vorhanden sind, in eine Aminosäuresequenz. Die Translation erfolgt durch Ribosomen und spezifische Enzyme. Diese katalysieren die Bildung des Polypeptids basierend auf der mRNA-Matrize.
Was ist prokaryotische Translationsinitiierung?
Prokaryotische Translationsinitiation ist die Bindung der ribosomalen 30S-Untereinheit des Ribosoms an das 5'-Ende der mRNA mit Hilfe von prokaryotischen Initiationsfaktoren. Die Synthese von Proteinen beginnt mit der Bildung des Initiationskomplexes. Der Initiationskomplex besteht aus 30S Ribosom, mRNA-Template, Initiationsfaktoren wie IF-1, IF-2 und IF-3 und spezieller Initiator-tRNA. In Prokaryoten ist die Shine-Dalgarno-Sequenz an der Identifizierung des Ribosoms beteiligt, um die Translation einzuleiten. Die Shine-Dalgarno-Sequenz bindet an die ribosomale 30S-Untereinheit auf der mRNA-Matrize. In diesem Schritt spielt das IF-3 eine wichtige Rolle. Die Initiator-tRNA verbindet sich dann mit dem Startcodon AUG. Dieses tRNA-Molekül transportiert die Aminosäure Methionin.
Abbildung 01: Prokaryotische Translation
Die Formylierung von Methionin ist ein wichtiger Prozess, der in Prokaryoten stattfindet. Somit fungiert formyliertes Methionin als erste Aminosäure bei der prokaryotischen Translation. Die Bindung von tRNA und Methionin (fMet) wird durch IF-2 vermittelt. Die ribosomale 30S-Untereinheit bildet zusammen mit fMet, IF-1, IF-2 und IF-3 den Initiationskomplex. Die Hydrolyse von GTP auf IF-2 und die Freisetzung aller Initiationsfaktoren ermöglichen die Bindung der ribosomalen 30S-Untereinheit an die ribosomale 50S-Untereinheit, um ein voll funktionsfähiges Ribosom zu bilden, das auch als Translationskomplex bekannt ist. Da das GTP hydrolysiert wird, ist die Bindung der Untereinheiten irreversibel spontan und erfordert Energie, um die Translation zu beenden.
Was ist eukaryotische Translationsinitiierung?
Eukaryotische Translationsinitiation ist der Prozess, bei dem die Initiator-tRNA, 40S- und 60S-ribosomale Untereinheiten durch eukaryotische Initiationsfaktoren (eIF) in ein 80S-Ribosom am Startcodon der mRNA gebunden werden. Eukaryotische Translationsinitiationsfaktoren, mRNA-Transkript und das Ribosom sind hauptsächlich am Initiationsprozess beteiligt. Die Initiationsfaktoren binden an die ribosomale 40s-Untereinheit. Der Initiationsfaktor eIF3 verhindert die vorzeitige Bindung der beiden Untereinheiten, während eIF4 als Cap-bindendes Protein fungiert. Der Translationsinitiationsfaktor eIF2 selektiert die geladene Initiator-tRNA und bindet mit Methionin, um Met-tRNA zu bilden. Dieses Molekül ist nicht formyliert. Nach diesem Bindungsprozess wird ein ternärer Komplex gebildet, der als eIF2/GTP/Met-tRNA bekannt ist. Dieser ternäre Komplex bindet mit anderen eIFs an die 40S-Untereinheit, um einen 43S-Präinitiationskomplex zu bilden.
Abbildung 02: Eukaryotische Translationsinitiierung
Dieser Präinitiationskomplex mit den Proteinfaktoren bewegt sich entlang der mRNA-Kette zum 3'-Ende, um das Startcodon zu erreichen. Dieser Vorgang ist als Scannen von mRNA bekannt. Die GTP-Hydrolyse findet am eIF2 statt, das die Dissoziation der Translationsinitiationsfaktoren von der 40er-Untereinheit aktiviert, was zur Bildung des vollständigen Ribosomenkomplexes führt. Dies markiert das Ende der eukaryotischen Translationsinitiation und geht in die Elongationsphase über.
Ähnlichkeiten zwischen prokaryotischer und eukaryotischer Translationsinitiierung
- Beide Prozesse verwenden ein mRNA-Template.
- tRNA liefert in beiden Prozessen die richtige Aminosäure.
- Beide ribosomale Untereinheiten sind an der Translationsinitiierung beteiligt.
- GTP-Hydrolyse findet in beiden Prozessen statt, um die Translationsinitiierung zu aktivieren.
- AUG fungiert als Startcodon für beide Prozesse.
Unterschied zwischen prokaryotischer und eukaryotischer Translationsinitiierung
Die prokaryotische Translationsinitiierung findet auf 70er-Ribosomen statt, während die eukaryotische Translationsinitiierung auf 80er-Ribosomen stattfindet. Dies ist also der Hauptunterschied zwischen prokaryotischer und eukaryotischer Translationsinitiation. Darüber hinaus ist die prokaryotische Translationsinitiierung ein Cap-unabhängiger Prozess, während die eukaryotische Translationsinitiation Cap-abhängig und Cap-unabhängig ist. Somit ist dies ein weiterer signifikanter Unterschied zwischen prokaryotischer und eukaryotischer Translationsinitiation. Außerdem sind die ketteninitiierenden Aminosäuren der prokaryotischen Translationsinitiation und der eukaryotischen Translationsinitiation N-Formylmethionin bzw. Methionin.
Die folgende Infografik stellt die Unterschiede zwischen prokaryotischer und eukaryotischer Translationsinitiation in tabellarischer Form zum direkten Vergleich zusammen.
Zusammenfassung – Prokaryotische vs. eukaryotische Übersetzungseinleitung
Translation ist ein biologischer Prozess, der im Zytoplasma stattfindet. Die Initiation ist der erste Schritt der Übersetzung. Ein mRNA-Transkript fungiert als Matrize sowohl für die prokaryotische als auch für die eukaryotische Translationsinitiation. Prokaryotische Translationsinitiation ist die Bindung der ribosomalen 30S-Untereinheit des Ribosoms an das 5'-Ende der mRNA mit Hilfe von prokaryotischen Initiationsfaktoren. Zu den Initiationsfaktoren gehören IF-1, IF-2 und IF-3, während die 70er-Ribosomen als die Haupttranslationsmaschinerie fungieren, die am Initiationsprozess beteiligt ist. Die eukaryotische Translationsinitiation ist der Prozess, bei dem die ribosomale 40S- und 60S-Untereinheiten der Initiator-tRNA durch eukaryotische Initiationsfaktoren (eIF) in ein 80S-Ribosom am Startcodon der mRNA gebunden werden. Zu den Initiationsfaktoren gehören eIF-1, eIF2, eIF-3, eIF4, eIF5 und eIF6, während 80er-Ribosome als Maschinerie für die Initiation der Translation in Eukaryoten fungieren. Dies ist also die Zusammenfassung des Unterschieds zwischen prokaryotischer und eukaryotischer Translationsinitiation.
