Basale Transkription Flashcards
Nenne die vier Typen von Polymerasen.
- RNA-abhängige RNA-Polymerasen (von Viren)
- RNA-abhängige DNA-Polymerasen (Virale Reverse Transkriptase, Telomerase)
- DNA-abhängige DNA-Polymerasen (Replikationsenzyme)
- DNA-abhängige RNA-Polymerasen (Transkriptionsenzyme)
Nenne für die drei RNA-Polymerasen ihre Funktion, ihre Lokalisierung und ordne sie bzgl. der Alpha-Amanitin-Inhibierung ein.
- RNA-Pol I:
-> Synthese von Prä-rRNA (28s, 18s, 5,8s)
-> Im Nukleolus
-> nicht durch Alpha-Amanitin inhibiert - RNA-Pol II:
-> Synthese von Prä-mRNA, snRNA und zahlreichen Prä-miRNAs
-> Im Nukleoplasma
-> durch Alpha-Amanitin inhibiert - RNA-Pol III:
-> Synthese von Prä-tRNA, 5s rRNA, snRNA und einigen Prä-miRNAs
-> Im Nukleoplasma
-> partiell durch Alpha-Amanitin inhibiert
Alle Polymerasen sind Polymere. Nenne sechs Bestandteile der RNAP II und deren Funktionen.
- Cleft:
Bindestelle für das DNA-Template - Clamp:
Kann die Cleft schließen, um das DNA-Template zu fixieren - Switches:
Verantwortlich für die Bewegung der Clamp-Domäne - Rpb7/Rpb4-Komplex:
Bindung von Einzelstrang-RNA/-DNA - CTD:
Regulation der RNAP II - Linker:
Verknüpfung von CTD und Core-Enzym
Nenne vier Methoden zur Entschlüsselung der Transkription.
- EMSA
- DNA-Footprint-Analysen
- Cryo-electron microscopy
- GST-pull-down
Erkläre kurz was EMSA ist.
-> Electrophoretic Mobility Shift Assay
-> Affinitätselektrophorese zum Nachweis von DNA- oder RNA-bindenden Proteinen
-> Durch Markierung der DNA können auch die gebundenen Proteine erkannt werden
Was ist TFIID und welche Funktionen hat dieser Proteinkomplex ?
-> Basaler Transkriptionsfaktor
-> Enthält das TATA-Box-Bindeprotein TBP
-> Hilft der RNA-Pol bei der Bindung an die DNA
-> Positioniert den Polymerase-Komplex
-> Bindet die Elemente INR und DPE
Was sind Transkriptionsfaktoren ?
-> Für die Transkription relevante Proteine
-> Werden im Cytoplasma translatiert und danach durch Kernporen in den Nukleus importiert
-> Es gibt basale und regulierenden Transkriptionsfaktoren
Neben basaler Transkription gibt es auch regulierte Transkription. Nenne die beiden Hauptprinzipien der Regulierung.
- Enhancer:
-> Regulierende Elemente der DNA
-> Aktivierenden Proteine (z.B. AP1) binden an Enhancer
-> Transkription wird aktiviert - Silencer:
->Regulierende Elemente der DNA
-> Inhibierende Proteine (z.B. Mad) binden an Silencer
-> Transkription wird reprimiert
Was ist ein Promotor und welches wichtige Element enthält er oft ?
Der Promotor ist der Abschnitt der DNA, an dem die RNAP II bindet, um die Transkription zu beginnen. Der Kern-Promotor vermittelt ein basales Level der Transkription.
Der Kern-Promotor enthält die TATA-Box, jedoch gibt es auch Promotoren ohne TATA-Box.
Wie treten Regelelemente wie enhancer und silencer mit der RNAP II in Kontakt ?
Die Regelelemente sind teilweise weit vom Promotor entfernt. Sie werden von Proteinen (Aktivatoren und Repressoren) gebunden, die direkt, oder indirekt mit der RNAP II in Kontakt treten.
Zur Stabilisierung der Sekundärstruktur dient dabei der Cohesin/CTCF-Komplex.
Der Kern-Promotor enthält in Eukaryoten vier wichtige Elemente mit relativ zum Startpunkt der Transkription konservierter Position. Nenne diese Elemente und deren Positionen.
- BRE: -35 bp
- TATA: -30 bp
- INR: 0 bp
- DPE: +30 bp
Das INR-Element liegt somit genau im Transkriptionsstartpunkt.
Welche Aufgabe hat TFIIB ?
-> Bindet das BRE-Element
-> Wahl des Initiationsstartpunktes
-> Bildung des DAB-Komplexes
-> Rekrutierung der RNA-Pol II
Was sind TAFs ?
-> TBP-Associated-Factors
-> Binden an das TBP
-> Sind zusammen wesentlich größer als das TBP
Für welche Polymerasen ist das TBP relevant ?
RNAP I, RNAP II und RNAP III
Nur für die RNAP II bindet TBP die TATA-Box
Welche basalen Transkriptionsfaktoren assoziieren mit der RNAP II ?
TFIIA
TFIIB
TFIID
TFIIE
TFIIF
TFIIH
Woraus ist TFIID aufgebaut ?
-> TBP
-> TAFs
-> Histonacetyltransferase
-> Ubiquitinligase
Mit welchen DNA-Elementen interagieren die TAFs ?
-> INR
-> DCE
-> MTE
-> DPE
Welche Enzyme enthält TFIIH ?
-> Zwei Helikasen (ERCC2/XPD und ERCC3/XPB)
-> Eine Kinase (CDK 7)
Aus wie vielen Untereinheiten bestehen jeweils TFIIB, TFIID und TFIIH ?
-> TFIIB: 1
-> TFIID: >5
-> TFIIH: >6
Welche Funktionen hat TFIIH ?
-> Aufschmelzung des Promotors
-> Phosphorylierung des CTDs
-> Aktivierung der RNAPII bzw. des PICs
Womit interagieren jeweils TFIIB, TFIID und TFIIH ?
-> TFIIB: Interaktion mit TBP und Säure-Aktivatoren
-> TFIID: Interaktion mit DNA und Proteinen
-> TFIIH: Interaktion mit dem Kinase-Komplex TFIIK
Beschreibe in 7 Phasen vereinfacht den Ablauf der Transkription.
- RNAP II bindet an den Promotor
- DNA-Doppelstrang wird geöffnet, weitere Proteine assoziieren
- Prä-Initiationskomplex (geschlossener PIC) entsteht
- Aktivie / Offene Form des PICs entsteht: Initiation der Transkription
- Elongation
- Termination
- Recycling der RNAP II
Wie wird die Initiation der Transkription durch TBP und TFIID gestartet ?
-> TBP interagiert mit den TAFs
-> TFIID bindet an die DNA und beugt diese um 80-90°
->TFIID führt dabei Konformationsänderungen durch
Welche Schritte der Initiation sind nötig um von der durch TFIID gebeugten DNA zum geschlossenen PIC zu gelangen ?
-> Dem Komplex aus DNA und TFIID schließen sich TFIIA und TFIIB an
-> Es folgen die RNAP II und TFIIF
-> Der B-Ribbon von TFIIB hakt in die RNAP II ein, zieht sie zum Promotor und fixiert sie dort
-> Zuletzt assozieren TFIIE und danach TFIIH
Welche Schritte der Initiation sind nötig, um vom geschlossenen PIC zum Beginn der Elongation zu gelangen ?
-> Der geschlossene PIC wird unter ATP-Verbrauch zum offenen / aktiven PIC konvertiert
-> Dabei ist die Phosphorylierung des CTDs der RNAP II durch TFIIH essentiell
-> Es bildet sich ein Transkriptionsauge und die Transkription beginnt
-> Die Transkription kann pausieren oder sogar abgebrochen werden
Die verschiedenen Untereinheiten der RNAP II haben verschieden Funktionen. Nenne sechs Funktionen der RNAP II.
- DNA-Kontakt
- DNA-RNA-Hybrid-Kontakt
- Polymerasation der RNA
- Proof Reading
- Fortbewegung auf dem Template
- Ausleiten des Produkts
Mit welchen beiden basalen Transkriptionsfaktoren interagiert das CTD ?
TFIIB und TFIIH
Der Kern der RNAP II hat drei Kanäle. Welche Funktionen haben diese jeweils ?
- Eintritt der dsDNA
- Austritt des Transkripts
- Austritt der bereits transkribierten DNA
TFIIB besteht aus drei Strukturelementen. Welche sind das ?
- Ribbon
- Linker
- Core
Warum kommt es zwischen Initiation und Elongation zur Pausierung der RNAP II ?
-> TFIIB fixiert RNAP II am Promotor
-> Es werden 5-6 Ribonukleotidreste verknüpft, dann kommt es zur Konkurrenz zwischen RNA-Elongation und Interaktion mit TFIIB (sterische Hinderung)
-> Es gibt nun zwei Möglichkeiten:
1. TFIIB gewinnt und die Transkription wird abgebrochen
2. RNA gewinnt, Pause wird beendet und die Elongation beginnt
Aus wie vielen Untereinheiten setzt sich die RNAP II zusammen ?
-> 2 große Untereinheiten (eine davon trägt das CTD)
-> 12-15 kleine Untereinheiten
Wie ist das CTD aufgebaut ?
CTD besteht aus mehreren repeats, die jeweils aus der folgenden Aminosäureabfolge bestehen: Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser
Nenne drei Kinasen, die an der Modifizierung des CTDs bereiligt sind.
- CDK7
- CDK8
- CDK9 / P-TEFb
Aus wie vielen repeats besteht das CTD ?
-> Länge ist speziesspezifisch
-> In Hefen: 26 repeats
-> In Säugern: 52 repeats
Aus welchen Komponenten besteht das CAK-Modul ?
Das CAK-Modul ist ein Komplex aus CDK7, Cyclin H und Mat1
TFIIH enthält die Enzyme XPB und XPD. Um was für Enzyme handelt es sich dabei ?
-> XPB ist eine 3´-5´-abhängige Helikase
-> XPD ist eine 5´-3´-abhängige Helikase
Mit welcher Krankheit werden Mutationen in den Helikasen XPB und XPD assoziiert ?
Xeroderma pigmentosum
TFIIH hat in der Transkription und in der DNA-Reparatur Funktionen. Um welche Funktionen handelt es sich jeweils ?
-> In der Transkription:
Öffnung der DNA am Promotor und Phosphorylierung des CTDs
-> In der Nucleotide Excision Reparatur:
Öffnung der DNA im Bereich der Läsion und Unterstützung der Faktoren ERCC1-XPF
Beschreibe in sieben Schritten, wie die Phosphorylierung des CTDs zur Aktivierung der RNAP II führt.
- Ser-5 des CTDs wird durch CDK7 des TFIIH phosphoryliert
- Kurzes Transkript mit Cap-Strukur wird produziert
- Verhinderung der negativen Elongationsfaktoren NELF und DSIF; Pausierung der Transkription
- Ser-2 des CTDs, DSIF und NELF werden von CDK9 des P-TEFb phosphoryliert
- Phosphoryliertes NELF dissoziiert
- DSIF wird durch die Phosphorylierung zum positiven Elongationsfaktor
- Hyperphosphorylierung des CTDs erlaubt die Assoziation weiterer Elongationsfaktoren und Splicingfaktoren
Was passiert während der Termination der Transkription mit dem CTD ?
-> Dephosphorylierung von Ser-5
-> Dephosphorylierung von Ser-2
-> Recycling der RNAP II
Zu welcher Phosphorylierung des CTDs kommt es währund der Elongation in der Transkription ?
Phosphorylierung von Thr-4
Das TAF250 hat zwei Enzymfunktionen. Welche sind das ?
- Ubiquitinligase
- Histonacetyltransferase
Welcher TF ist ist der kritische Faktor für die Initiation der Transkription ?
TFIIF
Es gibt eine optionale Phosphorylierung des CTDs. Welche ist das ?
Phosphorylierung von Ser-7
Welche drei Signale vermitteltn die CTD-Phosphorylierungen von Ser-2 und Thr-4 zusammen ?
- Termination
- RNA-cleavage
- Polyadenylierung
Es handelt sich um Signale für die mRNA-Prozessierung
Sind alle 52 repeats des CTDs in Säugern relevant ?
-> Alle 52 repeats sind notwendig
-> Die ersten 26 repeats sind wichtiger und stärker konserviert
Spielt TBP in allen RNAPs eine Rolle ?
-> TBP ist für alle RNAPs relevant, hat aber verschiedene Aufgaben
-> Nur bei RNAP II (und selten bei RNAP III) bindet TBP die TATA-Box im Kernpromotor
