Hauptunterschied – Transkription vs. umgekehrte Transkription
Transkription und Translation sind zwei Hauptprozesse, die an der Genexpression beteiligt sind. Je nach Funktion und verwendetem Enzym kann es zwei verschiedene Arten der Transkription geben. Sie sind Transkription und reverse Transkription. Bei der Transkription wird ein mRNA-Molekül unter Verwendung einer DNA-Matrize gebildet, und das verwendete Enzym ist RNA-Polymerase. Reverse Transkription, die hauptsächlich von Retroviren verwendet wird, beinh altet die Bildung eines komplementären DNA-Strangs (cDNA) unter Verwendung einer RNA-Matrize. Das bei der reversen Transkription verwendete Enzym ist die reverse Transkriptase. Dies ist der Hauptunterschied zwischen Transkription und reverser Transkription.
Was ist Transkription?
Die Transkription wird als erster Schritt der Genexpression betrachtet. Dieser Prozess ist an der Herstellung eines mRNA-Moleküls beteiligt, indem die DNA-Sequenz eines Gens kopiert wird. Das Endergebnis der Genexpression ist die Herstellung eines funktionellen Moleküls – eines Proteins. Bei Eukaryoten werden die Transkripte vor Beginn des Übersetzungsprozesses verschiedenen Verarbeitungsschritten unterzogen. Das Schlüsselenzym, das bei der Transkription verwendet wird, ist die RNA-Polymerase. Es verwendet eine Vorlage aus einzelsträngiger DNA, um einen komplementären mRNA-Strang zu synthetisieren. RNA-Polymerase funktioniert in der 5’- bis 3’-Richtung und fügt dem 3’-Ende neue Nukleotide hinzu.
Abbildung 01: Transkription
Die Transkription ist ein Prozess aus 03 Schritten: Initiation, Elongation und Termination. Die eukaryotische Transkription ist etwas fortgeschrittener als die prokaryotische Transkription. Während des Initiationsschritts der prokaryotischen Transkription bindet die RNA-Polymerase an eine spezielle Region des Gens, eine DNA-Sequenz, die als Promotor bekannt ist. Die RNA-Polymerase erleichtert dann die Trennung der doppelsträngigen Struktur in zwei Einzelstränge, die eine Einzelstrang-Matrize für die Transkription bereitstellen. Während der Verlängerung liest die RNA-Polymerase die Sequenz der Einzelstrang-DNA (Matrizenstrang) und fügt Nukleotide entsprechend der komplementären Basenpaarung hinzu. Dieser Vorgang findet vom 5'- bis zum 3'-Ende statt. Das Transkript besitzt die gleichen genetischen Informationen wie der codierende DNA-Strang, mit einer einzigen Ausnahme, dem Vorhandensein der Base Uracil anstelle von Thymin. Eine im Gen vorhandene Terminatorsequenz beendet den Vorgang. Das Transkript wird von der RNA-Polymerase entfernt und fungiert direkt als mRNA. Die eukaryotische Transkription enthält wenige verschiedene Schritte, sobald die primäre Transkript-Prä-mRNA gebildet ist. Eine 5‘-Kappe und ein ‚Poly-A‘-Schwanz werden dem Prä-mRNA-Strang hinzugefügt. Die Prä-mRNA wird auch einem als Spleißen bekannten Prozess unterzogen, der die nicht kodierenden Regionen (Introns) eliminiert und die kodierenden Regionen (Exons) behält, die schließlich für ein funktionelles Protein kodieren.
Was ist umgekehrte Transkription?
Reverse Transkription ist ein Prozess, bei dem die Synthese einer komplementären DNA (cDNA) aus einer RNA-Matrize erfolgt. Dies tritt normalerweise bei Retroviren auf, aber auch bei einigen Nicht-Retroviren wie dem Hepatitis-B-Virus. Die reverse Transkription wird durch das Vorhandensein von RNA-abhängiger DNA-Polymerase erleichtert, die häufiger als reverse Transkriptase bezeichnet wird. Reverse Transkriptase von Retroviren besteht aus drei aufeinanderfolgenden biochemischen Aktivitäten: RNA-abhängige DNA-Polymerase-Aktivität, Ribonuklease-H-Aktivität und DNA-abhängige DNA-Polymerase-Aktivität. Die drei aufeinanderfolgenden Prozesse werden von Retroviren bei der Umwandlung von einzelsträngiger RNA in eine doppelsträngige cDNA verwendet. Diese doppelsträngige cDNA könnte in das Wirtsgenom eingebaut werden, was Langzeitwirkungen hervorrufen wird. Ähnlich wie andere Arten von DNA-Polymerasen ist die Reverse Transkriptase von Templates und Primern abhängig. Die Ribonuklease-H-Aktivität der reversen Transkriptase erleichtert den Abbau des RNA-Strangs, sobald der erste DNA-Strang synthetisiert ist. Dann verwendet das Enzym den synthetisierten Strang als Matrize, um einen neuen Strang zu bilden, der das doppelsträngige DNA-Molekül bildet. Da die reverse Transkriptase keine exonukleolytische Aktivität von 3’ bis 5’ hat, ist der reverse Transkriptionsprozess fehleranfällig.
Abbildung 02: Rücktranskription
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Transkription und umgekehrter Transkription?
- Beide sind am Prozess der Genexpression beteiligt, der zur Produktion eines funktionellen Genprodukts führt.
- Beide Prozesse sind enzymvermittelt.
- Beide Prozesse finden im Zellkern von Eukaryoten und im Zytoplasma von Prokaryoten statt.
Was ist der Unterschied zwischen Transkription und umgekehrter Transkription?
Transkription vs. umgekehrte Transkription |
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| Transkription ist der Vorgang, bei dem die Information in einem DNA-Strang in ein neues Boten-RNA-Molekül (mRNA) kopiert wird. | Reverse Transkription ist der Prozess, der cDNA aus einer RNA-Matrize in Retroviren synthetisiert. |
| Beteiligte Enzyme | |
| RNA-Polymerase ist an der Transkription beteiligt. | Reverse Transkriptase ist an der reversen Transkription beteiligt. |
| Endprodukt | |
| Das Endprodukt der Transkription ist mRNA. | Endprodukt der reversen Transkription ist komplementäre DNA. |
| Funktion | |
| Die Funktion der Transkription besteht darin, mRNA zu synthetisieren, die in Proteine übersetzt werden soll. | Die Funktion der reversen Transkription besteht darin, komplementäre DNA zu synthetisieren; dieses Verfahren wird in vivo verwendet, um die codierenden DNA-Sequenzen zu identifizieren und cDNA-Bibliotheken herzustellen. |
Zusammenfassung – Transkription vs. umgekehrte Transkription
Transkription und reverse Transkription sind zwei Prozesse, die die Genexpression erleichtern. Die Transkription ist die erste Stufe der Genexpression. Während der Transkription wird ein mRNA-Molekül unter Verwendung einer DNA-Matrize gebildet. Das an dieser Synthese beteiligte Enzym ist die RNA-Polymerase. Reverse Transkription ist ein Prozess, der häufiger von Retroviren verwendet wird. Während dieses Prozesses wird ein cDNA-Molekül unter Verwendung einer RNA-Matrize gebildet. Retroviren nutzen diesen Mechanismus, um ihre Gene in das Wirtsgenom einzubauen. Reverse Transkriptase ist ein Enzym, das in diesem Prozess verwendet wird. Dies ist der Unterschied zwischen Transkription und reverser Transkription.
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