Genexpression und Transkription

Question 1

Welche Informationen beinhaltet die DNA?

Answer 1

• die Aminosäuresequenz aller Proteine einer Zelle (Strukturgene)

Question 2

Was bedeutet Genexpression?

Answer 2

• Umsetzung der genetischen Informationen, die in der DNA gespeichert ist, in ein Genprodukt (RNA und Proteine)

Question 3

Was ist die Proteinbiosynthese?

Answer 3

• Zentraler Prozess der Genexpression, besteht aus Transkription und Translation

Question 4

Was bedeutet Transkription?

Answer 4

• Synthese von RNA nach Vorbild eines DNA-Abschnitts

Question 5

Was ist die posttranskriptionelle Modifikation?

Answer 5

• Prozessierung von unreifer RNA (hnRNA) in reife RNA (mRNA)

–> alle eukaryontischen Transkriptionsprodukte werden prozessiert (tRNA, rRNA)

Question 6

Was bedeutet Translation?

Answer 6

• Übersetzung der Basensequenz der RNA in die Aminosäuresequenz eines Polypeptids

Question 7

Was ist posttranslationale Modifikation?

Answer 7

• Umwandlung des Vorläuferproteins in das reife Protein durch Abspaltung und Anhängen verschiedener Reste

–> Genetische Information immer von der DNA über RNA zum Protein!!!

-> DNA -> (Transkription) -> RNA -> (Translation) -> Protein

Question 8

Was sind Transkriptionsfaktoren?

Answer 8

• sind regulatorische Proteine, die durch Bindung an spezifische Regionen in der DNA die Rekrutierung der RNA-Polymerase und den Start der Transkription positiv oder negativ modulieren

Question 9

Was sind allgemeine Transkpriptionsfaktoren?

Answer 9

• sie ermöglichen die Bindung der RNA-Polymerase an die basale Promotorregion, indem sie die chromosomale DNA an bestimmten Basensequenzen binden

Question 10

Was sind spezifische Transkriptionsfaktoren?

Answer 10

• Modulation der Transkription durch Bindung an distale regulatorische Elemente
• > Enhancer/Silencer

Question 11

Was sind DNA-bindende Proteine?

Answer 11

• spezielle Proteindomänen, die Proteinen wie Tkf. es ermöglichen, an der DNA zu binden

Question 12

Wie heißen die wichtigsten DNA-bindenden Proteine?

Answer 12

• Zinkfinger (Zink-ion, mit Histidin- und Cysteinrest gebunden)
• Leucin-Zipper (jede 7. AS Leucin, Arginin/Lysin -> Interaktion mit der großen Furche der DNA)
• Homöobox (regulieren HOX-Gene)

Question 13

Welches ist das wichtigste Strukturmotiv von DNA-bindenden Proteinen?

Answer 13

• eine alpha Helix mit vielen basischen Aminosäureresten

Question 14

In welche Phasen kann man die Transkription einteilen?

Answer 14

• Initiation
• Elongation
• Termination

Question 15

Was passiert in der Initiationsphase der Transkription?

Answer 15

• Beginn durch Bildung des Initiationskomplex und Entwindung der DNA
  1. Bildung des Präinitiationskomplexes durch Bindung verschiedener allg. Tkf. sowie RNA-Polymerase an bestimmte Regionen innerhalb des Promotors (zB. TATA-Box)
  2. Bildung der Transkriptionsblase durch Entwindung der DNA-Doppelhelix
• Helikasen katalysieren Entwindung
• Topoisomerasen nehmen die Spannung aus dem Strang
  3. Beginn der Translation, RNA-Synthese startet während der Initiation

Question 16

Was passiert in der Elongationsphase der Transkription?

Answer 16

• Verlängerung des RNA-Strangs

Question 17

Was zählt alles zur posttranskriptionalen Modifikation?

(RNA-Prozessierung)

Answer 17

• Capping
• Splicing
• RNA-Editing
• Polyadenylierung

Question 18

Was bedeutet “Capping”?

Answer 18

• Schutz vor Abbau durch “Cap” am 5’-Ende der hnRNA
• Initiation der Translation
• >Guanosin mit Methylgruppe am Kopf

Question 19

Was bedeutet Polyadenylierung?

Answer 19

• Poly-A-Schwanz zum Schutz vor Abbau
• > jede reife mRNA enthält Poly-A-Schwanz (3’-Ende)

Question 20

Was passiert beim “Splicing”?

Answer 20

• herausschneiden von Introns aus der hnRNA und direkte Verknüpfung der Exons
• benötigt snRNA + Proteine = snRNP’s

–> Spleißosom: snRNPs+hnRNA

–> 2 Umesterungen

Question 21

Was bedeutet RNA-Editing?

Answer 21

• Veränderung der Basensequenz der RNA durch Insertion, Deletion oder Modifikation von einzelnen Basen

Question 22

Welche Funktion hat das RNA-Editing?

Answer 22

• zusätzliche Möglichkeit um verschiedene Proteine herzustellen

Beispiel C-zu-U-Editing: Cytidin wird zu Uridin desaminiert

• die mRNA für das Apolipoprotein B codiert ohne Editierung für Apo B100, mit Editierung codiert sie für das wesentlich kleinere Lipoprotein B48, da die Desaminierung von Cytidin zu Uridin durch die Cytidindesaminase ein Stoppcodon erzeugt

Question 23

Was ist das alternative Splicing?

Answer 23

• Herausschneiden von Introns der hnRNA mit variablem Zusammenfügen der Exons

Question 24

Welche Funktion hat das alternative Splicing?

Answer 24

• aus einem Gen können verschiedene Proteine hergestellt werden
• > Erhöhung der Informationsdichte der DNA
• > Entstehung von neuen Proteinen wird erleichtert

Question 25

Wie wird die Transkritption reguliert?

Answer 25

konstitutive Expression

-> Gene werden kontinuierlich abgelesen

regulierte Expression

-> Regulation erfolgt durch Bindung von bestimmten Proteinen an spezifischen DNA-Sequenzen (Genexpression wird unterdrückt)

Question 26

Was ist ein Repressor/Aktivator?

Answer 26

• Repressor

DNA-bindendes Protein, das die Transkription eines Gens oder Operons unterdrückt, indem es an Silencersequenzen eines Gens bindet, bis ein Signal diese Bindung aufhebt (neg. Transkriptionskontrolle)

–> Silencer = DNA-Sequenz (z.T. Steroidhorm-Rezeptor)

• Aktivator

DNA-bindendes Protein, das die Transkription eines Gens stimuliert, indem es an die Enhancersequenz eines Gens bindet, bis ein Signal diese Bindung aufhebt (pos. Transkriptionskontrolle)

–> Enhancer = DNA-Sequenzen (zb. NFkB