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Lexikon der Biologie: Prozessierung

Prozessierung w [von latein. processus = Fortgang, Wachstum; Verb prozessieren], processing, Reifung, 1) die nach (posttranskriptional), zum Teil aber auch bereits während (cotranskriptional) der Transkription ablaufende Umwandlung von Primärtranskripten in funktionsfähige, reife RNA-Moleküle (Ribonucleinsäuren). Zur Prozessierung ( vgl. Abb. 1 und vgl. Abb. 2 ) wird die Sequenzänderung der RNA im Vergleich zur sie codierenden DNA durch RNA-Editing, das Entfernen (nucleolytischer Abbau durch Exonucleasen und/oder Endonucleasen) von Leader-Sequenzen und Trailern (proximal zum 5'-Ende bzw. distal zum 3'-Ende der reifen RNA liegende Sequenzen im Primärtranskript) sowie von intergenischen Bereichen (intercistronische Bereiche) bei polycistronischen Primärtranskripten (Vorläufer von rRNA [ribosomale RNA] in Prokaryoten und Eukaryoten, Vorläufer einiger tRNAs [transfer-RNA] in Prokaryoten und Organellen) gezählt. Primärtranskripte eukaryotischer Proteingene werden am 5'-Ende durch Capping sowie am 3'-Ende durch Polyadenylierung verändert. Die Prozessierung von Primärtranskripten gespaltener Gene (Mosaikgene, Genmosaikstruktur [Abb.]) umfaßt zudem das Herausschneiden intervenierender Sequenzen (Intron) sowie die kovalente Verknüpfung der Exonen ( vgl. Abb. 1 und vgl. Abb. 2 ). Beide Schritte zusammen werden als spleißen von RNA bezeichnet, Sonderformen dieses Vorgangs sind alternatives Spleißen und trans-Spleißen. Weiterhin werden neusynthetisierte tRNAs und rRNAs im Verlauf der Reifung methyliert, wobei die Methylierung der verschiedenen RNA-Spezies in unterschiedlich starkem Umfang erfolgt (Basenmethylierung, modifizierte Basen). tRNAs werden außerdem durch zahlreiche andere Reaktionen (z.B. Hydrierung von Doppelbindungen) in einzelnen Positionen modifiziert. In der Regel werden Prozessierungsreaktionen, die bei Eukaryoten im Zellkern stattfinden, durch Enzyme katalysiert. In einigen Sonderfällen (z.B. 26S-rRNA-Vorläufer in Makronuclei von Tetrahymena [Hymenostomata]) wurde in vitro aber auch ein sog. „Auto-Spleißen“ (autosplicing) beobachtet, d.h. eine Spleißreaktion, die ohne Beteiligung von Enzymen, lediglich aufgrund der spezifischen Sekundärstruktur der Vorläufer-RNA, abläuft (Ribozyme). Exon-Intron-Grenze, Exon-shuffling, Genexpression, Präkursor. 2) Modifikation von Proteinen (posttranslationale Proteinmodifikation) durch Glykosylierung und/oder Abspalten von Proteinanteilen durch spezifische Proteasen z.B. im Rahmen der Exportproteinsynthese und des intrazellulären Proteintransports (Prä-Pro-Proteine) sowie Spaltung von Proteinen z.B. zur Aktivierung von Verdauungsenzymen oder bei der Antigen-Prozessierung. Protein-Spleißen.



Prozessierung

1 Schema der Prozessierung von rRNA bei Eukaryoten; dunkelgrau die transkribierten rDNA-Bereiche und die ihnen entsprechende rRNA, hellgrau die DNA der transkribierten Zwischenstücke und die ihnen entsprechende RNA. Im Zuge der Prozessierung wird nach und nach alle RNA entfernt, die den Zwischenstücken entspricht. Die zunächst freie 5,8S-rRNA wird sekundär über Wasserstoffbindungen an die 28S-rRNA angehängt. Daß zum Prozessieren auch die Methylierung der RNA und die Bildung von rRNA/Protein-Komplexen gehört, wurde nur angedeutet. ETS = externer transkribierter spacer, ITS = interner transkribierter spacer, NTS = nicht transkribierter spacer.



Prozessierung

2 Schema eines Mosaikgens, des Gens für Eieralbumin (Ovalbumin), mit Prozessierung der an ihm gebildeten Präkursor-mRNA. Die Intronen und die ihnen entsprechende RNA sind dunkelgrau wiedergegeben; die Intron-RNA wird nach und nach entfernt.

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