Translation ist der Prozess der Synthese von Proteinen aus der genetischen Information, die von der Boten-RNA (mRNA) getragen wird. Nach der Transkription stellt sie den letzten Schritt in der Expression von Genen dar. Dieser Prozess wird von Ribosomen, Proteinkomplexen und spezialisierten RNA-Molekülen durchgeführt. Ribosomen, Transfer-RNA (tRNA) und andere Proteine produzieren eine Kette von Aminosäuren – das Polypeptid – als Endprodukt der Translation.

Übersetzung produziert die Bausteine des Lebens

Proteine werden als Bausteine des Lebens bezeichnet, weil sie die überwiegende Mehrheit aller Organismen ausmachen – von Muskelfasern über Haare auf dem Kopf bis hin zu Komponenten des Immunsystems – und der Bauplan für jedes dieser Proteine wird von den Genen kodiert, die in der DNA jeder Zelle vorkommen. Das zentrale Dogma der Biologie besagt, dass genetische Informationen durch die Prozesse der Transkription und Translation in funktionsfähige Proteine umgewandelt werden.

Die Translation findet außerhalb des Zellkerns statt

Eukaryoten haben einen membrangebundenen Zellkern, in dem mRNA aus der DNA transkribiert wird. Nach der Transkription wird die mRNA aus dem Zellkern transportiert, um in eine Kette von Aminosäuren – ein Polypeptid – und schließlich in ein funktionsfähiges Protein übersetzt zu werden. Dies kann im Zytoplasma oder im rauen endoplasmatischen Retikulum erfolgen, wo die Polypeptide weiter modifiziert werden. Im Gegensatz dazu fehlt Prokaryoten ein nukleäres Kompartiment, so dass die Translation in Prokaryoten im Zytoplasma stattfindet, während die mRNA noch transkribiert wird.

Die Sequenz der Codons in der mRNA bestimmt die Polypeptid-Sequenz

Jedes Codon in der mRNA entspricht einer der 20 Aminosäuren, die eine Zelle auf Lager hält, sowie Stopp-Codons, die nicht für Aminosäuren kodieren. Ein weiteres RNA-Molekül, die Transfer-RNA (tRNA), ist dafür verantwortlich, den Ribosomen während der Translation die richtige Aminosäure, basierend auf der Codon-Sequenz, zur Verfügung zu stellen. An einem Ende des tRNA-Moleküls binden Enzyme, die als Aminoacyl-tRNA-Synthetasen bezeichnet werden, die spezifische Aminosäure kovalent an die Bindungsstelle, während die Anticodon-Sequenz am anderen Ende der tRNA dafür sorgt, dass die richtige Aminosäure an das Ribosom abgegeben wird. Einige tRNA-Moleküle sind in der Lage, an mehr als eine Codon-Sequenz zu binden, was eine Vielseitigkeit der Kodierung ermöglicht, die als Wobble-Effekt bekannt ist. Dies liegt an der Tatsache, dass tRNA-Moleküle im Vergleich zu den ersten beiden Nukleotiden eine geringere Bindungsspezifität an das dritte Nukleotid in der mRNA-Codon-Sequenz aufweisen.

Einige Erbkrankheiten sind auf Defekte in der Translation zurückzuführen

Die Translation ist ein komplexer Prozess, der von einer Vielzahl zellulärer Komponenten abhängt. Mutationen, die sich auf einen Teil dieses vielfältigen Instrumentariums auswirken, können Krankheiten verursachen. So resultiert beispielsweise die Eisenspeicherkrankheit Hyperferritinämie, auch bekannt als Kataraktsyndrom, aus Mutationen in der 5'-untranslatierten Region der mRNA, einer Region, die für die Rekrutierung von Translationsinitiationsproteinen wichtig ist. Diese Mutationen führen zu ungewöhnlich hohen Translationsraten des Eisenproteins Ferritin, wodurch es sich im Blut und Gewebe der betroffenen Patienten ansammelt. Dadurch verfärben sich die Linsen der Augen. Andere Krankheiten sind mit Mutationen in den Genen verbunden, die für tRNAs und die ribosomalen Untereinheiten kodieren. So beruht die Knochenmarkerkrankung Diamond-Blackfan-Anämie auf Mutationen im RPS19-Gen, einem Bestandteil der kleinen ribosomalen Untereinheit.