Desoxyribonukleinsäure

Die Desoxyribonukleinsäure (DNS, englisch DNA) ist ein in allen Lebewesen und DNA-Viren vorkommendes Biomolekül und die Trägerin der Erbinformation. Sie enthält die Gene, welche die Information für die Herstellung der Ribonukleinsäuren  (RNA) enthalten. Im Normalzustand ist DNA in Form einer Doppelhelix organisiert, chemisch gesehen handelt es sich um Nukleinsäuren, lange Kettenmoleküle (Polymer), die aus vier verschiedenen Bausteinen, den Nukleotiden aufgebaut sind. Jedes Nukleotid besteht aus einem Phosphat-Rest, dem Zucker Desoxyribose und einer von vier organischen Basen Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin, oft abgekürzt mit A, T, G und C.

Der Bauplan für Proteine entsteht durch einen komplexen Kopierprozess, denn zunächst werden die Basisinformationen der Desoxyribonukleinsäure dupliziert, aus der Kopie, der Ribonukleinsäure (RNA), werden anschliessend einzelne Abschnitte (Introns) herausgeschnitten (RNA-Spleissen), so dass ein Bauplan für die Produktion eines bestimmten Proteins entsteht. Bisher nahm man an, dass neuronale Reize die komplette Neuproduktion von RNA-Molekülen in Gang setzten, doch Untersuchungen von Hauger et al. (2017) haben gezeigt, dass Nervenzellen im Gehirn einen Vorrat an DNA-Kopien anlegen, um schneller auf Reize reagieren zu können, sodass die benötigten Proteine schnell hergestellt werden können, vermutlich ein Grund dafür, warum sich Nervenzellen des Gehirns bei Lernprozessen so schnell anpassen können. Trifft ein neuronaler Reiz auf die gelagerten RNA-Moleküle, werden sie mobilisiert, um die Funktion der Nervenzellen anzupassen. Da das Kopieren der DNA, das insbesondere bei grossen Genen sehr langsam ist, bereits im Vorfeld durchgeführt wird, spart der neu entdeckte Mechanismus viel Zeit. Das Kopieren des Originals (Transkription) der DNA wird von den Nervenzellen also bereits im Vorfeld erledigt, sodass reife RNA-Moleküle innerhalb von Minuten fertiggestellt werden können. Für grosse Gene würde der Prozess vom Signal bis zur Fertigstellung eines Proteins zehn bis zwanzig Stunden in Anspruch nehmen.

Literatur

Mauger, Oriane, Lemoine, Frédéric & Scheiffele, Peter (2017). Targeted Intron Retention and Excision for Rapid Gene Regulation in Response to Neuronal Activity. Neuron, 1266-1278.





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