Genregulation - Transkription (VL12) Flashcards
Regulation der Genaktivität bei Eukaryoten
Regulation der Genaktivität bei Eukaryoten
- Gene sind in unterschiedlichen Zellen unterschiedlich transkriptionsaktiv
- es gibt 2 Wege der Transkriptionskontrollen
- Eukaryoten regulieren in der Regel einzelne Gene und keine Operons und nutzen zur Regulation das Prinzip von DNA-bindenden Proteinen
- die Genregulation dient der Steuerung der Entwicklung der Zellen
- kurzfristig: Reaktion auf veränderte Bedingungen
- langfristig: Zelldifferenzierung
- kann sowohl positiv (aktivierend) als auch negativ (reprimierend) sein
- Regulation erfolgt an unterschiedl. Teilschritten der Genexpression
- Genregulation findet nur dann statt, wenn die Rate der Produktion eines Proteins limitiert wird
Was sind Transkriptionsfaktoren?
Wie funktionieren aktivierende Transkriptionsfaktoren?
Positive Transkriptionsregulation
Transkriptionsfaktoren
- spezielle Proteine, die Transkription bestimmter Abschnitte auf der DNA, bei Bedarf an- oder auszuschalten
- sind modular aufgebaut
- aktiv als Dimer (kombinatorisch)
- mit spezifischen DNA-Erkennungsstellen (binden in major-groove)
Positive Kontrolle:
- Transkription wird durch einen Aktivator ermöglicht oder sehr verstärkt
- besitzen eine aktivierende und eine DNA-bindende Domäne
- helfen der DNA-Polymerase an den Promotor zu binden
- Bsp: Galaktoseabbau in Hefe –> Gal4 wirkt als Aktivator und bindet als Dimer an die major groove der DNA an gegenüberliegenden Seiten
Wie funktionieren reprimierende Transkriptionsfaktoren?
Was sind Repressoren und Aktivatoren?
Negative Transkriptionsregulation
Negative Transkriptionsregulation:
- Transkription wird durch Repressor verhindert oder stark eingeschränkt
- Repression der Transkription
a) Konkurrenz von Aktivator und Repressor um Bindestelle
b) Repressor bindet und inaktiviert so Aktivator = Inhibition
c) Repressor inaktiviert generellen Transkriptionsfaktor
Repressoren und Aktivatoren sind:
- Proteine
- regulatorische RNAs
- Chromatinzustand (Methylierung von Histonen führt zu einer dichteren Verpackung der DNA, was sie unzugänglich für die Polymerase macht)
Was ist die Aufgabe von Transkriptionsfaktoren?
- Sorgt für eine genaue Positionierung der RNA-Polymerase in Bezug auf das Initiationscodon, um dadurch einen auf das Nukleotid genauen Beginn der RNA-Synthese zu garantieren
- TFs gehören zu verschiedenen Gruppen von Proteinen, die jeweils durch ähnliche Strukturbereiche gekennzeichnet sind
- Einige dieser Proteine kommen immer als Dimere vor (Hetero- oder Homodimere)
Wie ist ein ein Zinkfinger Transkriptionsfaktor aufgebaut?
Zinkfinger TF
- Zinkfinger bestehen aus etwa 30 Aminosäuren, von denen vier (vier Cys- oder zwei His- und zwei Cys-Reste) koordinativ ein einzelnes Zn2+-Ion binden und damit diese Struktur stabilisieren
- viele Zinkfinger-Transkriptionsfaktoren verfügen über mehrere dieser Motive
- Zinkfinger können DNA auf unterschiedlichste Weise binden
- Eine Möglichkeit: Finger formen a-helikale Strukturen, die alternierend in die major groove der DNA-Helix greifen, Multiple Finger können kooperativ Nukleinsäuren binden
- Typischerweise mit 3 Fingern
- In vielen basalen TFs (für Pol II und Pol III)
- Beispiel: TFIIIA an 5S rDNA
Wie ist ein Leucine-zipper TF aufgebaut?
Leucin Zipper
- Die Leucin-Zipper-Proteine formen eine amphipathische α-Helix, bei der jede siebte Aminosäure ein Leucin ist
- Die α-Helices der interagierenden Proteine winden sich umeinander und bilden eine Superhelix; dabei kommen die Leucin-Reste der beiden Proteine nebeneinander zu liegen
- Diese Proteine enthalten außerdem in ihrer DNA-Binderegion noch einen hohen Anteil basischer Aminosäuren (Arg oder Lys); daher werden sie oft auch als basische Zipper bezeichnet
- Beispiele: ATF-2, c-jun, CREB
Wie funktionieren Steroid-Hormonrezeptoren?
**Hormonrezeptoren**
- bewegen sich frei durch Gewebe/ über Membran
- können sowohl DNA als auch RNA binden
- versch. DNA-Bindungsmöglichkeiten
- Die DNA-Bindedomäne in Hormonrezeptoren ist ein Cys-Cys Zinkfinger-Paar;
-> Der 1. Finger bindet DNA
(Kurze Region in Finger 1 bestimmt DNA-Bindespezifität (P-box)
-> Der 2. Finger führt zur Dimerisierung (D-Box)
