fragen 4 Flashcards
VII.5. Zwei-Komponenten-Systeme
- Beschreibe das Zwei-Komponenten-Sytem bei Bakterien!
Wozu dient es und wie funktioniert es?
Ein System zur Weiterleitung von Signalen von außen nach innen bei Bakterien.
Sensor wird durch Bindung eines Liganden (de)aktiviert; durch autokatalytische Phosphorylierung von Histidin und Aspartat können Gene reprimiert bzw. exprimiert werden
- Wie reguliert Agrobacterium tumefaciens (= Rhizobium radiobacter) die Expression der Gene für
den T-DNA-Transfer und die Tumorinduktion?
Virulenzfaktoren von Agrobacterium tumefaciens werden über zwei Komponentensysteme aktiviert. Der saure pH-Wert von Pflanzensäften und Wurzelexudaten aktiviert in Folge der Verwundung das ChvG/Chvl-System. Dann kann über Acetosyringone, das zweikeimblättrige Pflanzen bei Verwundung bilden, das VirA/VirG-System aktiviert werden. Dadurch werden dann der T-DNA Transfer und die Tumorbildung induziert.
VII.6. Koordinierte Expression der Gene für ribosomale Proteine, rRNA und tRNA
- Wie wird in Bakterien die Synthese der unterschiedlichen Bausteine der Ribosomen koordiniert
und an das jeweilige Nährstoffangebot angepasst?
Ribosomen sind komplexe Strukturen und die Synthese der Einzelbestandteile muss gut koordiniert werden.
16s-, 23s- und 5s- rRNA werden gemeinsam als polycistronische mRNA produziert, damit immer genug vorhanden ist; es gibt 7 Cluster in denen rRNAs kodiert sind – für jeden Cluster -> 2 Promotoren -> davon ist 1 so gut wie immer aktiv
- Was versteht man unter den Begriffen Autoregulation und Stringente Kontrolle?
Autoregulation = ribosomale Proteine regulieren eigene Synthese durch Bindung an die eigene mRNA im Translationsstartpunkt
stringente Kontrolle = verminderte rRNA- und tRNA-Herstellung durch ppGpp bei Aminosäuremangel
VIII. DER BAKTERIOPHAGE λ
- Wie funktioniert die Entscheidung zwischen lytischem und lysogenem Infektionszyklus beim Phagen λ? Was ist die biologische Bedeutung der unterschiedlichen Infektionszyklen?
Sobald die Phagen-DNA in den Wirt eintritt (noch vor Entscheidung welcher Zyklus genommen wird), beginnt sofort die Transkription durch RNA-Polymerase von E.Coli an zwei Promotoren im Phagen λ-Gen. Entscheidung wird auf Grund von nährstofftechnischer Versorgung gewählt:
- geht es Wirt Gut -> lytischer Zyklus, da Phage mit anderen Wirtszellen in Umgebung rechnet und diese somit durch aufplatzen (lysieren) des Original Wirtes ebenfalls befallen kann.
- geht es Wirt schlecht -> lysogener Zyklus, Phage integriert ins Wirtsgenom und wird über Replikation weiter gegeben.
- Was bewirkt ein Antiterminator?
Antiterminatoren ermöglichen das Überlesen von Terminatoren, wodurch die Gene, die hinter einer Terminator-Region liegen, aktiviert werden
- Erkläre die Funktion der Proteine CI, CII und CIII des Phagen λ!
- CI: reprimiert Phage λ und die Gene der Promotoren
- CII: aktiviert Promotoren und entscheidet, ob der Phage den lytischem oder lysogenen weg bestreitet
- CIII: stabilisiert und schützt CII vor Abbau durch Proteasen des Wirts
- Wie reguliert der λ-Repressor CI seine eigene Synthese?
in geringen Konzentrationen bindet CI an die Operatoren OR1 und OR2, die Transkription schreitet normal fort; sobald CI in höheren Konzentrationen vorliegt, bindet es auch an die Operatoren OL3 und OR3 und blockiert somit die eigene Synthese
- Welche Gene werden im lysogenen Zustand von λ exprimiert?
Es werden nur die Gene CI und rex exprimiert
- Wie funktioniert der Übergang vom lysogenen in den lytischen Zustand?
Wenn die DNA des Wirts geschädigt wird, oder dessen Existenz auf andere Weise bedroht wird, aktiviert der Phage λ die SOS-Antwort. Das Protein RecA aktiviert die autokatalytische Spaltung von CI, was die Promotoren PL und PR wieder aktiviert und sie frei für die Transkription macht. PL aktiviert seinen Antiterminator der Gene, für die Exzission des Phagens aus dem Genom, bilden lässt.
IX. ÜBERBLICK: REGULATION DER GENEXPRESSION
- Welche Möglichkeiten haben Bakterien, die Genexpression zu regulieren?
Transkription
• Stärke der Promotoren
• Auswahl alternative Promotoren
• Wahl des σ-Faktors
• Repressoren und Aktivatoren
• Koordinierte Expression von Operons
• Antitermination
• Attenuation
• Antisense RNA
Stabilität der mRNA
• Stabilisierung bzw. Destabilisierung der mRNA
Translation
• Effizienz der Initiation über RBS
• Blockade der Initiation
• Codon Usage
• Änderung derTranslationseffizienz
• RNA-Thermometer
Proteinstabilität/-aktivität
• Stabilisierung von Transkriptionsfaktoren (von CII durch CIII)
• Aktivierung und Abbau von regulatorischen Proteinen
Effektoren
- Erkläre die Begriffe Operon und Regulon jeweils anhand eines Beispiels!
Operon: das lac-Operon, dass die Lactose-Verwertung in E. Coli steuert, enthält mehrere Gene an verschiedenen Stellen des Genoms, die durch einen gemeinsamen Promotor aus exprimiert werden.
Regulon: das Hitzeschock-Regulon σ32, das die Hitzeschock-Antwort des Bakteriums E. Coli steuert, reguliert mehrere Gene gleichzeitig, die nicht in einem einzelnen Operon transkribiert werden
- Welche Funktionen braucht es zur regulierten Transkription in Prokaryoten?
Erkläre die einzelnen Funktionen in kurzen Worten!
- Promotor (vermittelt den Start der Transkription)
- RNA-Polymerasen (lesen DNA und synthetisieren RNA)
- σ-Faktor (haben hohe Affinität zur -35-Region und erhöhen Bindungswahrscheinlichkeit der RNA-Polymerase an die Startstelle des offenen Leserahmens)
- Transkriptionsfaktoren (begünstigen die Initiation der Transkription)
- Bindungsstellen für diese
X.1. Homologe Rekombination
- Beschreibe den Rec BCD-Komplex! Was sind die Funktionen der Untereinheiten, an welchem Prozess ist er beteiligt, wie funktioniert er?
Der RecBCD Komplex erkennt dsDNA-Enden, sowohl stumpfe Enden (blunt ends) als auch klebrige Enden (sticky ends = einzelsträngige DNA-Überhänge).
Der RecBCD-Komplex besteht aus drei Untereinheiten:
- RecB: 3´-5´-Helikase, Endunuklease
- RecC: spezifische DNA-Bindung
- RecD: 5´-3´-Helikase – schneller als RecB
der Komplex erkennt dsDNA-Enden und arbeitet sich an der DNA vor, bis er auf die sog. Chi-Sequenz stößt, dort schneidet er die DNA auf wobei der 5‘-Strang dann abgebaut wird; der RecBCD-Komplex ist maßgeblich an der strand invasion beteiligt
X.2. Nicht-homologe Rekombination
- Was unterscheidet die nicht-homologe Rekombination grundlegend von der homologen
Rekombination?
bei der nicht-homologen Rekombination (sehr schwere DNA-Schäden/ Doppelstrangbrüche) werden die gebrochenen DNA-Stränge durch Helikasen wieder zusammengefügt und überstehende Enden entfernt -> Verlust kurzer DNA-Stücke
