Dieser Blogbeitrag ist Teil des Bloggewitters zum Liveblog “Die großen Fragen an die Wissenschaft” bei Zeitonline.

Der Code des Lebens, damit meinen Journalisten die DNA, also das Erbgut, das tief in unseren Zellen verborgen ist. Darauf ist, wie die meisten ja wissen, alles gespeichert, was man wissen muss, um, in unserem Fall, einen Menschen zu bauen. Aber, wie der Name „Code“ schon sagt – die DNA ist zum einen verschlüsselt, zum anderen ist sie einfach nur ein Speichermedium. Sie tut nichts Großartiges in unseren Zellen. Sie ist passiv – mal wird sie verdoppelt, mal wird aus ihr heraus kopiert, mal wird sie eingepackt, mal wird sie ausgepackt, mal wird sie repariert. Aber wer kopiert eigentlich, wer verdoppelt, wer packt ein und aus, mal wird die repariert? Salopp gesagt: Wer macht in den Zellen eigentlich die ganze Arbeit?

Es gibt zwei wichtige Player in der Zelle: Die Proteine und die Ribonukleinsäre. Von der Ribonukleinsäure haben die Meisten schon mal gehört. Sei heißt auch RNA und ist der DNA sehr ähnlich, aber sie ist diejenige, die in der Zelle herumflitzt. Mal als Messenger (mRNA), der die kopierten Botschaften der DNA an sogenannte Ribosomen liefert, oder als Transfermittel (tRNA), die passende Bausteine für Proteine an die mRNA in den Ribosomen liefert. Die Ribosomen bestehen auch aus RNA (rRNA). Sie setzen mRNA und tRNA zusammen. An jeder tRNA hängt, wie ein Ballon, eine Aminosäure. Das Ribosom sorgt dafür, dass die Aminosäuren der tRNAs in einer Reihenfolge, die die mRNA vorgibt, wie Perlen an einer Schnur aneinanderknüpft.

RNA ist aber nicht nur Vorlage, Transporter und Fabrikationsstätte, sondern kleine RNA-Stückchen, (µRNA und viele weitere), sind ebenfalls in der Zelle unterwegs. Sie können zum Beispiel gerade erst produzierte mRNA wieder abbauen lassen und so in die Entstehung von Proteinen eingreifen.

Mehrere Aminosäuren aneinander heißen Peptid. Kurze Schnüre (bis zu ca. 100 Aminosäuren) sind „Oligopeptide“, lange Schnüre sind „Polypeptide“ oder eben Proteine.  Durch Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen, und manchmal auch durch die Hilfe anderer Proteine, bilden die Proteine 3D-Strukturen. Und sie, zusammen mit den Ribosomen, machen in den Zellen die ganze Arbeit. Zum Beispiel können sie unterstützend wirken, wie zum Beispiel die Proteine Actin und Tubulin, die das Zellskelett aufrechterhalten und so die Zelle stabilisieren, aber auch als Autobahnen für Transportprozesse fungieren. Manche Proteine binden auch an die DNA. Sie heißen Histone. Um sie wickeln sich die DNA-Stränge. So sind sie schön kompakt in der Zelle. Aber Histone können von anderen Proteinen verwendet werden – zum Beispiel werden an sie chemische Stoffgruppen angehängt, woraufhin sie die DNA enger oder lockerer wickeln. Eng gewickelte DNA kann nicht so gut abgeschrieben werden, aus der DNA an dieser Stelle kann also der Bauplan für neue Proteine gebildet werden. Lockere DNA hingegen wird gut abgeschrieben, aus der DNA an dieser Stelle wird also viel mRNA abgeschrieben aus der wiederum viel Protein entsteht.

Aber wer modifiziert denn die Histone? Für Modifikationen jeglicher Art sind Enzyme zuständig. Enzyme kennt man vielleicht aus Waschmitteln oder Cremes. Die Enzyme enden mit ihrem Namen immer auf „-ase“. Aus dem Waschmittel kennt man Amylase (macht Zuckerketten kaputt) oder Lipase (macht Fette kaputt). Sie machen die Wäsche bei niedrigen Temperaturen schön sauber. Im Körper machen Enzyme aber nicht nur Dinge kaputt. Enzyme katalysieren – also beschleunigen – einfach nur eine bestimmte Reaktion. Das kann alles Mögliche sein. Kinasen setzen zum Beispiel Phosphatreste auf andere Proteine, wodurch diese ihre Aktivität verändern. Sie gehören zu den Transferasen. Im Umkehrschluss macht Phosphatase das Gegenteil. Es gibt viele dieser „-asen“. Isomerasen können die räumliche Konfiguration, die Faltung, ihrer Substrate ändern. Ligasen fügen Substrate zusammen, Lyasen und Hydrolasen spalten sie wieder auf. Oxidoreduktasen hantieren mit Sauerstoffgruppen herum.

Proteine machen aber noch viel mehr. Außerhalb der Zelle bauen sie zum Beispiel aus Kollagen unser Bindegewebe. Auch Keratin, das Haare und Nägel macht, ist ein Protein. Antikörper sind spezielle Proteine unseres Abwehrsystems, die körperfremde Strukturen erkennen. Als Rezeptoren sitzen Proteine auf der Zelloberfläche und empfangen Signale, wie zum Beispiel Hormone – auch Proteine bzw. Peptide.

Ich kann sicherlich nicht alle Proteinarten vorstellen. Wichtige Proteine sind jedoch auch die „Transkriptions Faktoren“. Diese Proteine binden an ganz spezielle Stellen in der DNA und katalysieren hier die Abschrift der DNA durch „Polmerasen“ zu mRNA. So steuern unsere Zellen, vereinfacht dargestellt, die Produktion der Proteine, die sie benötigen.

Von Twitter wissen einige vielleicht, dass ich es hasse, wenn man Proteine als „Eiweiß“ bezeichnet. Zum einen ist das Ovalbumin, das Eiweiß, nur ein einziges Protein. Das drückt die Vielfalt der Proteine gar nicht aus. Zum anderen hat es den Anschein, als käme das in unserer Ernährung so wichtige Protein nur in Eiweiß bzw. in tierischen Lebensmitteln vor. Protein steckt in Fleisch, Fisch, Milchprodukten, Getreide (Gluten) aber auch Gemüse wie Erbsen und Bohnen. Dieses Protein brechen wir, wenn wir es essen, erst einmal wieder in Aminosäuren auf, um unsere eigenen Proteine zu bauen.

Während die DNA also den ganzen Tag herumliegt und vor sich hin codiert sind Proteine und RNA vielfältig und dynamisch. Sie werden aufgebaut und wieder zerstört, sie werden stabilisiert oder auch nicht. Sie sind die eigentlichen Macher in unseren Zellen, die unbesungenen Helden, die Samweis Gamdschies des Lebens.