General Aspects Of Prokaryotic Gene Regulation Flashcards
What are the characteristics of a microbial cell?
- Large surface (s/v)
- Limitation in environment (dependance → stress)
» Phenotypic and genotypic adaption is necessary - Hight growth rate
» selection for new genotypes
» selection for uptake of nutrients
What sets the limits for adaption?
The Genotype, which is specified by the environment conditions
Wie sieht die der Weg von Signal bis Adaption aus?
Signal»_space; Signal receptor»_space; Effector»_space; Adaption
Wo kann die Adaption erfolgen?
- Metabolismus
- Differential gene expression
- Membrane
Who decides which genes are active?
Promotoren:
(A) Constitutive (bestimmend): immer aktiv (unter vielen Bedingungen) mit großer Varianz
(B) Regulated constitutive: mittelding
© Environmental dependent: schwach aktiv, aber spezifisch stark!
How is gene regulation achieved?
- Repressor
- Activator
- Alternative transtricption factors (Sigma-Factor)
- Pretermiantion of transcription
- Posttranscriptional regulation
Wie sind prokaryotische Gene organisiert?
(von 5’ in 3’ Richtung)
1. Promotor: -35 (TTGACA), 17 bp spacer, -10 (TATAAT)
» damit die RNA-Polymerase die Sequenz findet; Bindestelle für regulatorische Proteine
2. RNA
2.1 5’ UTR
» keine Codierung, dafür Ribosombindestelle (RBS: AGGAGG)
2.2 ORF
» open reading frame mit Proteinsequenz, beginnt mit AUG und endet mit UAA, UAG oder UGA
2.3 3’ UTR
Wo können regulatorische Proteine ansetzen?
- vor dem Promotor
- an dem Promotor
- an 5’ UTR
Aus welchen Untereinheiten besteht die RNA Polymerase - core enzyme?
1x beta (151 kDa)
1x beta’ (155 kDa)
2x alpha (36,5 kDa)
klein omega (11 kDa)
Was ist die Aufgabe der einzelnen Untereinheiten der RNAP?
beta’: DNA binding
beta: Chain initiation and elongation
alphas: Chain initiation, interaction with regulatory proteins and upstream promotor elements
omega: structural role (RNAP assembly, sigma-factor recruitment, beta’ folding and protection; functional role (stress adaptation, mediation of stringent response, stationary phase survival, transcription regulation)
Wozu ist das core-enzyme in der Lage und wozu nicht?
kann: transcription élongation
NICHT: initiation
Wie ist das RNAP holoenzyme aufgebaut und wozu ist es in der Lage?
Core enzyme + Sigma-Faktor (promotor recognition)
Able to initiate transcription
Wie viele Sigma-Faktoren für die RNAP gibt es in E.coli?
7 (unter anderm Sigma70, 38, 54) und passende Anti-Sigma-Faktoren
In welcher Reihenfolge baut sich die RNAP auf?
- Parallel:
alpha1alpha2 + beta
beta’+ omega - alphasbeta + beta’omega = core-enzyme (alphasbetabeta’omega)
- core + Sigma-Factor = Holoenzyme
> > Setzt an Promotor der DNA und Transkription ist initiiert
Wo wird die DNA entbunden?
im aktiven Zentrum der RNAP
Was sind die 3 Hauptschritte der Transkription?
- Initiierung
- Elongation
- Terminierung
Welcher Sigma-Faktor kommt am häufigsten vor in E. coli?
Housekeeping Faktor Sigma 70 oder RpoD, sowohl in Wachstums und Stationäre Phase. Ca. 1000 Gene sind unter Kontrolle des Faktors
Wie viele RNA Polymerasen pro Zelle sind in E. coli?
2000 (für definierte Umgebung)
darunter 1300 involviert in Transkription und 700 nicht
Welche Proteine haben einen Effekt auf die Transkription?
Sigmafaktoren: 7 Stück
Transkriptionsfaktoren (TF): (Klasse I-IV) 300 Stück, darunter 289, die an DNA binden
(ein TF kann in mehrere Klassen vorkommen, je nach Bindung und entsprechender Auswirkung)
Welche Mechanismen der Transkriptionsrepression gibt es?
- Repression by steric hindrance
- Repression by looping
- Repression by modulation of an activator
- Repression of abortive transcription
Welche Mechanismen der Transkriptionsaktivierung gibt es?
KOMMEN NICHT SO HÄUFIG VOR WIE REPRESSION
1. Class 1 activation
2. Class 2 activation
3. conformation change
4. repositioning
5. Independent contacts
6. co-operative binding
7. Anti-repression
Wo ist der Unterschied zu der positiven und negativen Kontrolle bei der transkriptionalen Regulation von katabolischen Operons?
negative: man inaktiviert den Repression und das Operon ist “an”
positiv: am aktiviert den Aktivator und das Operon ist “an”
Was macht das lac-Operon aus?
- uptake and utilization of lactose as alternative carbon source
- 3 structural genes: 1. lacZ (beta-Galactosidase), 2. lacY (Permease), 3. lacA (Transacetylase)
- ein Kontrollgen: lacI (Repression des lac Operons)
- zwei regulatorische Elemente: Operator (binding Site for lacI) und CAP (catabolite activator Protein) binding site
Was macht LacI aus?
- tetrameric repressor binds to operator and blocks transcription
- binding of inducer 1,6-allolactose reliefs repression