Kapitel 8 Flashcards
Kontrolle der Genexpression
Weismann’s Determinantenlehre
Keimzellen mit “Vererbungssubstanz” aus “Determinanten”
Gurdon’s Klonierungsexperiment
1975 an Fröschen, somatische Zellen sind rückprogrammierbar
Menschliches Genom (Anz. Gene, aktive)
~25’000, ~10’000 aktiv
Haushaltungsgene
einige Tausend Gene, welche in allen Zellen aktiv sind
regulierte / zelltyp-spezifische Gene
mehr als 20’000 Gene, nur in bestimmten Zellen/Entwicklungsphasen aktiv, grösster Teil spez. Gene nur im ZNS
mRNA-Moleküle pro Zelle
~350’000 durch sehr unterschiedliche exprimierung (1-150’000 Kopien), unterschiede zw. Zelltypen mehr oder weniger (nicht alles/nichts)
Microarrays
mRNA hat bei 3’-Ende Poly-A-Schwanz, kann mittels Poly-T-Beads herausgefiltert werden, dann mittels Reverse Transkriptase von Retroviren in cDNA konvertieren
Stufen der Genregulation (6)
Im Zellkern:
- Transkriptionskontrolle
- RNA Prozessierungskontrolle
Im Cytosol:
- RNA Transport- & Lokalitätskontrolle
- mRNA Abbaukontrolle
- Translationskontrolle
- Proteinaktivitätskontrolle
Qualitätskontrolle (6)
- Nukleäres Zurückhalten
- RNA Verfall
- mRNA Umsatz
- nonsense-vermittelter mRNA Verfall
- Protein Umsatz
- Verfall von falsch gefalteten Proteinen
Wo binden Aktivatoren?
Binden vor Promotor
Repressoren
Binden an Operator
Operon
Gencluster, für die alle der gleiche Operator “zuständig” ist
Lac Operon
+ Glucose
+ Lactose
CAP nicht gebunden => Operon aus
Lac Operon
+Glucose
-Lactose
Lac Repressor gebunden => Operon aus
Lac Operon
- Glucose
- Lactose
Lac Repressor & CAP gebunden => Operon aus
Lac Operon
-Glucose
+Lactose
CAP gebunden => Operon an, RNA polymerase kann binden
Prinzip der Protein-DNA-Bindung
DNA wird in grosser Falte gelesen mit Hilfe von “Keys” (h-Brücken Akzeptor/Donator, H Atom, Mehtyl Gruppe)
Helix-Turn-Helix Motiv
essentiell für Bakterien
Aufklärung mittels Röntgenstrukturanalyse
10% der Gene sind Transkriptionsregulatoren/Genregulatoren
Homeoboxproteine
wichtige Genregulation für Entwicklung
z.B. Drosophila bildet Beine statt Arme ohne bestimmte Homeoboxproteine
Helix-Turn-Helix Motiv
Zn2+ Finger Motiv
wichtig für stereoid Rezeptoren
Leucin Zipper Motiv
zwei “Stränge”: eines alpha-Helix anderes hat als jede 7. AS ein Leucin (sehr lange Hydrophobe Reste)
Eukaryontische RNA:
mRNA
messenger RNA
~1-2% der Zell-RNA
kodieren für Proteine.
Sehr verschieden in Länge (300-14’000 nt) &Sequenz
Eukaryontische RNA:
tRNA
transfer RNA
~10-12% der Zell-RNA
Adaptoren zwischen mRNA & AS bei der
Proteinsynthese
Ca. 75 nt lang, 20-30 verschiedene Arten.
Eukaryontische RNA:
rRNA
ribosomale RNA
~70-75% der Zell-RNA
Grundstruktur (& katalytisches Zentrum) des Ribosoms
1 Art in kleiner Untereinheit, 2-3 Arten in grosser Untereinheit.
Eukaryotische RNA:
verschiedene kurze RNAs
~2-5% der Zell-RNA
20-300 nt, viele verschiedene Arten
Steuern RNAProcessing, RNA-Stabilität, Translation, Protein-Sekretion, Telomere, u.a.
Eukaryotische RNA:
Vorläufer aller RNAs
~10-15% der Zell-RNA
Im Zellkern
Die meisten RNAs werden nach der
Transkription irgendwie prozessiert.
RNA-Polymerase I
Für ribosomale RNA
RNA Polymerase II
Für mRNA & verschiedene kurze RNAs
RNA Polymerase III
Für tRNA & verschiedene kurze RNAs
Allgmeine Transkriptionsfaktoren
neben RNA-Polymerasen benötigt
TATA-Binding Protein
genereller Transkriptionsfaktor für Pol II
Bindet an TATA Box eines Promotors
z.B. TFIID sehr wichtig
Phoshorylierung durch TFIIH löst Transkription aus
HMGI
High Mobility Group Protein 1
erleichtert Krümmung der DNA
Definition Gen
nach Buch: nur codierender Teil
kann auch als gesamtes mit Regulatorregionen def werden
Mediatorkomplex
Aktivatoren kontaktieren darüber RNA-Polymerase
sehr gross & kompliziert (über 30 Untereinheiten)
wie er bindet noch nicht ganz klar
kombinatorische Genregulation
Gen wird in Expression durch mehrere Regulatorproteine reguliert
Jedes Regulatorprotein kann das letzte sein, dass volle Aktivierung ermöglicht (Zahlenschlossprinzip)
Kann mit verschiedenen Partnern zusammenarbeiten um verschiedene Gene zu steuern
Genregulation bei Eukaryonten (5)
mehrere RNA-Polymerasen
zusätzliche “allgemeine Transkriptionsfaktoren”
Aktivatoren & Repressoren wirken auf Distanz
Kombinatorik vieler Aktivatoren & Repressoren
Chromatinstruktur ist beteiligt
Methylierung
Des Cysteins am C5
Hemmt die Transkription, da sich durch Methylierung Histone wieder mehr einwickeln
Epigenetik
a) ATP-abhängiges Chromatin-Remodeling
b) Histon-Modifikationen
c) Einfügen von Histonvarianten
d) DNA-Methylierung (CmpG)
Entstehung von Zell-/Gewebeidentität
Ein Regulatorprotein kann genügen
zB. Muskelgewebe, Fliegenaugen
Zellgedächtnis
Regulatorprotein kann sein eigenes Gen aktivieren, Effekt wird auch in Tochterzellen noch vorhanden sein
epigenetische Vererbung
epigenetische Vererbung
DNA-Methylierungsmuster & Chromationustände können über Zellgenerationen “vererbt” werden
Translationskontrolle in Bakterien
Translations-Repressor Proteine
Thermoswitch
Riboswitch (durch RNA Molekül)
antisense RNA (Doppelsträngig hemmt besser)
Translations- & Stabilitätskontrolle
kurze, nicht-kodierende RNAs
Doppelsträngige RNA wird aus Kern transportiert und von Dicer gespalten um als einsträngige RNA im RISC Protein platziert zu werden
