Hengge VL1: Bakterielle Genexpression und Genregulation

Question 1

Was versteht man unter einer gemeinsamen Transkriptionseinheit?

Answer 1

Operon: Reihe von Genen + Promotoren die aufeinanderfolgend auf einem Chromosom angeordnet sind -> reguliert durch DNAbindendes regulatorprotein -> Steuerung durch gemeinsamen promotor -> transkribieren mRNA

Question 2

Für wie viele Proteine/nicht kodierende RNA kodiert ein Gen üblicherweise im Bakterien?

Answer 2

1

Question 3

Informationsfluss

Answer 3

DNA wird repliziert -> zur mRNA transkribiert -> zum Protein translatiert

Question 4

Pyrimindinbasen

Answer 4

Cytosin, Thymin, Uracil (nur RNA)

Question 5

Purinbasen

Answer 5

Adenin, Guanin

Question 6

Was für eine Reaktion ist die Transkription?

Answer 6

RNA-Polymerase reaktion:

• RNA-Pol verlängert nur am 3’Ende
• benötigt Template Strang zur verlängerung mit dem korrekten nukleotid

Question 7

RNA sekundärstruktur

Answer 7

3D helices

• tRNA Kleeblatt und L-Form
• rRNA tannenbaum

Question 8

Regulationsmodi

Answer 8

• transkriptionsregulation: keine mRNA Synthese, Turnover
• translationsregulation: keine enzymsynthese
• proteinaktivitätsRegulation: kein produkt
• proteinabbau

Question 9

Promotoren

Answer 9

Bindestellen für RNA Pol

• typische nukleotid sequenz, wird von Pol erkannt
• -35 -17bp- -10 Region
• beinhaltet pribnowbox (-10)

Question 10

Untereinheiten in RNAP

Answer 10

Core:

• 2x alpha UE (alpha-CTD, alpha-NTD)
• 1 Beta, 1 Beta’ UE
• manchmal omega UE
• -> elongation

Holo:
Core + Sigma UE (initiation: bindet an promotor)

Question 11

Transkriptionscyklus

Answer 11

Initiation

• Sigma erkennt Promoter in initiationsstelle
• transkription beginnt, Sigma fällt ab
• multiple

Elongation
- RNA wächst (5’->3’) bis Sie terminatonstellte erreicht wird

Termination

• treminationsstelle erreicht, transkription stoppt
• entlassen der RNAP und RNA

Question 12

Bakterielle Transkriptionsterminatoren

Answer 12

• entstehende freie RNA von RNAP kann sekundärstrukturem formen
• spezifische strang-loops, gefolgt von oligo-U = terminatoren
• werden von rnap als stoppsignal erkannt und das transkript wird entlassen
• liegen stromaufwärts 5’-3’

Question 13

Transkriptionsinitiation

Answer 13

Transkriptionsblase:

• Wenn RNAP an den Promoter bindet, wird der strang im inneren der ‘blase’ (RNAP) geöffnet (Helikasefunktion)
• im zentralen Teil der promotorsequenz -12 - +5
• Bindung der RNA-Pol
• Aufschmelzen der DNA
• abortive Trankription
• Entlassen der Sigma-UE
• Elongation

Question 14

Genregulation: Austausch der Sigma UE

Answer 14

• gene können aktiviert/ inaktiviert werden
• große Randgruppen können durch den Austausch der Sigma UE der rnap hoch/runterreguliert werden
• Die meisten Bakterien haben verschiedene Sigma UE
• unterschiedliche Sigma UE erkennen unterschiedliche promotoren

Question 15

Sigma 70, Gen rpoD

Answer 15

Normaler sigmafaktor

Question 16

Sigma 32, gen rpoH

Answer 16

Hitzeschockantwort

Question 17

Genregulation: transkriptionsfaktoren

Answer 17

• DNA bindende proteine
• dimere
• binden an palindromic DNA sequenze in der großen furche

Question 18

Bakterielle Transkriptionsfaktoren

Answer 18

Helix turn Helix (2x alpha-Helix, die durch einen Betaturn verbunden sind)
zB: CRP, spo0A-CDT

Question 19

Repression der genexpression

Answer 19

Repressor verhindert die bindung der rnap:

• durch sterische Hinderung (Repressor liegt zwischen der -35 und -10 Untereinheit)
• durch loops (zwei Repressoren binden an anderen Stellen aneinander und bringen somit die -35 & -10 Stelle in Kurvatur, womit die RNAP nicht binden kann)

Question 20

Aktivierung der genexpression

Answer 20

TF aktiviert RNAP

Question 21

Rolle der Alpha Untereinheit CTD bei der Aktivierung der genexpression

Answer 21

• Alphauntereinheit hat zwei Domänen, verbunden mit flexiblem linker: NTD und CTD
• alpha-CTD kann mit vielen Aktivatoren interagieren und vermittelt den kontakt zum rnap core

Question 22

Class I Aktivierung

Answer 22

TF interagiert mit Alpha-CTD

• Bindung des aktivators an stromaufwärtsseite
• Kontakt mit Alpha-CTD der rnap
• rnap Dockt an Promoter an

Question 23

Class II Aktivierung

Answer 23

TF interagiert mit Sigma, alpha-NTD oder alpha-CTD

• aktivator bindet an ein Ziel (-41,5) neben dem Promoter (-35 element)
• gebundener aktivator interagiert mit domäne 4 von sigma70

Question 24

Beispiel für Class II aktivierung

Answer 24

Am proP2 Promoter von E. coli bindet der aktivator Fis direkt stromaufwärts (-41,5) von der rnap und interagiert mit sigma und einer alpha-CTD

Question 25

Kontakt zw zwei aktivatoren

Answer 25

• unabhängiger kontakt:
  A) classI/classII
  B) classI/classI

Question 26

Generelle stressantwort

Answer 26

Sigma UE rpoS

Question 27

Regulationsmuster

Answer 27

Kaskaden, vorwärts und rückwärts loops, DOR