Die RNA-Polymerase liest einen DNA-Strang ab und baut dazu eine passende RNA. Welche Bausteine braucht sie, und wie verknüpft sie sie?
Die RNA bauen
Bei der Transkription dient ein DNA-Strang als Vorlage für ein neues RNA-Molekül. Ziehe aus dem Vorrat die Bausteine (NTPs) in die leeren Felder. Kommen sich zwei Basen nahe, erscheinen gestrichelte Linien zwischen ihnen. Welche Base der RNA gehört zu welcher Base der DNA?
Dein Molekül in 3D
Die RNA, die du gebaut hast, nachdem sie sich von der DNA gelöst hat. Die Farben sind dieselben wie in der Zeichnung.
Farben
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Auswertung
Wie viele Wasserstoffbrücken halten ein A–U-Paar zusammen?ein G–C-Paar?
Die RNA-Synthese beginnt hier ohne Startstück: Das erste Nukleotid behält sein Triphosphat am 5'-Ende, wie bei einer echten RNA. Promotor, Transkriptionsfaktoren und die Öffnung der DNA-Doppelhelix sind nicht gezeigt; die Vorlage ist ein kurzer Abschnitt.
In der Zelle paart die RNA nur kurz mit der DNA-Vorlage (Transkriptionsblase von etwa zehn Basenpaaren) und löst sich schon während der Synthese. Hier löst sie sich erst, wenn sie fertig ist.
Die Basen sind aus den Koordinaten kristallisierter Nukleinsäuren in die Ebene des Basenpaares projiziert (1BNA für DNA, 1QC0 für RNA). Gezeigt sind die Atome der Watson-Crick-Paarung; die Verdrillung der Doppelhelix und die Neigung der Basen fehlen in dieser Ansicht.
Eine Wasserstoffbrücke wird gezeichnet, wenn ein Spender (N–H) und ein Empfänger (O oder N mit freiem Elektronenpaar) 2,4 bis 3,3 Å auseinanderliegen. Zwei Basen, deren Atome näher als 2,3 Å zusammenrücken, überlappen und können nicht gepaart werden (zum Beispiel zwei Purine). Ein Paar zählt als passend, wenn es mindestens zwei Wasserstoffbrücken bildet. Andere Paarungen, die es in der Natur gibt (zum Beispiel G–U in der RNA), sind hier nicht vorgesehen.
Zucker und Phosphat sind schematisch gezeichnet; die Strangrichtung ist wie im Lehrbuch dargestellt: Die beiden Stränge laufen antiparallel. Bei jeder neuen Sequenz ist das Bild zufällig senkrecht gespiegelt, damit nicht immer das 5'-Ende der Vorlage oben liegt.
Die Reaktion ist vereinfacht dargestellt: Das 3'-OH der Kette greift das α-Phosphat des neuen Nukleotids an, es entsteht eine Phosphodiesterbindung, und die beiden äußeren Phosphatgruppen verlassen das Molekül als Pyrophosphat. Das Enzym und die Magnesiumionen, die das ermöglichen, sind nicht gezeigt.
3D-Bild: Die Doppelhelix ist ein idealisiertes Modell mit gleichmäßigem Aufbau: B-DNA mit 36° Drehung und 3,4 Å Anstieg je Basenpaar, A-RNA mit 32,7° und 2,6 Å (Lehrbuchwerte). Die Atome von Base, Zucker und Phosphat sind aus je einem Rest der Kristallstrukturen 1BNA und 1QC0 übernommen, ein gemeinsames Zucker-Phosphat-Gerüst für alle Basen. Echte DNA ist ungleichmäßiger: Je nach Sequenz ändern sich Drehung, Anstieg und Neigung, und die Helix biegt sich. Bei G·C-Paaren hintereinander (CpG) liegen im Modell zwei Stickstoffe der kleinen Furche etwa 1,4 Å näher als im Kristall.
Der RNA-Einzelstrang im 3D-Bild ist der RNA-Strang eines idealisierten Doppelstrangs ohne den DNA-Strang: gestapelte Basen in A-ähnlicher Anordnung. Ein freier Einzelstrang ist in Wirklichkeit beweglicher und faltet sich oft weiter. Das 5'-Ende ist als einzelnes Phosphat gezeichnet, die echte RNA trägt dort ein Triphosphat. Furchen, Abstände und Winkel sind aus dem Modell berechnet, nicht gemessen.