mRNA-Biogenese/Krankheiten

Question 1

Schritte der mRNA-Prozessierung

Answer 1

Transkription
5'-Capping
prä-mRNA-Spleißen
3'-Ende-Prozessierung
Addition Poly-A-Schwanz
mRNA-Packung
Kernexport

Question 2

2-Schritt-Katalyse der Autospleißung

Answer 2

Adenin-NT attackiert 5’-Splicingsite nukleophil: Entstehung von Exon1 & Lariat-Exon 2
Exon1 attackiert 3’-Splicingsite nukleophil: Entstehung Exon & Lariat-Intron

Question 3

Alternatives Spleißen: Erklärung, Vorteile, Beispiele

Answer 3

Je nach genutzten Exons führt gleiches Transkript zu unterschiedlichen Proteinen.
Höhere Proteom-Diversität ohne Verlängerung d. Gen-Regionen.
Titin = 316 Exons, Ryanodin-Rezeptor = 106 Exons, Dystrophin = 79 Exons

Question 4

Welche Strukturen können bei Spleßen geändert werden?

Answer 4

alternative Promotoren
konstitutive Exons
erhaltene Introns
sich ggs. ausschließende Exons
alternative 5'/3'-Splicingsite
alternative 3'-Exons

Question 5

Konservierte Faktoren der Spleiß-Regulation

Answer 5

Branchpoint (bindet U2)
5’-Splicingsite (bindet U1)
3’-Splicingsite (bindet U2AF)
Splicingsites alternativer Exons
ESE/ISE (Exonische/Intronische Splicing Enhancer)
ESS/ISS (Exonische/Intronische Splicing Silencer)

Question 6

Schichten des Spleiß-Codes

Answer 6

1. Schicht: Konsensussequenz (GU/AG) an Exon-Intron-Übergängen
2. Schicht: ESE1/ISS1 bringt Spleiß-Maschinerie an richtige Stelle

Question 7

Antagonistische Faktoren des Spleißens

Answer 7

SR-Proteine: binden an ESE/ISE

hnRNP-Proteine: binden an ESS/ISS

Question 8

Krankheiten bei Spleißen: Arten, Auswirkungen

Answer 8

cis-agierend: Effekt auf ein Gen
trans-agierend: Effekt auf mehrere Gene
Gewinn von Spleißfunktion durch Mutation
Verlust von Spleißfunktion durch Mutation
Mutation eines Spleiß-Faktors

Question 9

Spinale Muskelatrophie (SMA): Ursache, Auswirkung, Krankheitsbild

Answer 9

Ursache: SMN2 nur in voller Länge aktiv, durch Mutation C zu U kann Exon7 übersprungen werden
Auswirkung: SMN-Komplex wichtig zur Assemblierung des Sm-Kerns in snRNP-Biogenese, snRNPs wichtig für Spleißfunktion
Krankheitsbild: Verlust d. Motorneuronen in Gehirnstamm & Rückenmark

Question 10

Duchenne Muskeldystrophie (DMD): Ursache, Auswirkung

Answer 10

Ursache: Substitution T zu A in Exon 31 erzeugt vorläufiges Stop-Codon
Auswirkung: Erhöhtes Exon-Skipping, Protein nur partiell Funktional

Question 11

Frontotemprale Demenz (FTDP-17): Ursache, Auswirkung

Answer 11

Ursache: Mutation, erhöhte ESE-Funktion in Exon 10
Auswirkung: erhöhte Expression 4R-Tau zu 3R-Tau, Mikrotubuli-Bindedomänen nicht mehr in 50:50-Verhältnis

Question 12

Cystische Fibrose: Ursache, Auswirkung

Answer 12

Ursache: lange UgmUn-Trakte an 3’-Splicingsite binden TDP-43-Protein
Auswirkung: Exon9 wird exkludiert

Question 13

Retinitis Pigmentosa: Ursache, Auswirkung, Krankheitsbild

Answer 13

Ursache: Mutation in dpominanten Genen für Spleißosom
Auswirkung: je nach Anzahl an mutierten Genen keine Funktion mehr
Krankheitsbild: progressiver Verlust von Photorezeptorzellen

Question 14

Wichtige Motive für 3’-Prozessierung

Answer 14

USE = Upstream Sequence Element
AAUAA = Poly-A-Signal
CA = Cleavage Site
DSE = Downstream Sequence Element

Question 15

Multiproteinkomplexe zur mRNA-Cleavage

Answer 15

CPSF(37): Cleavage/Polyadenylation Specificity Factor, schneidet 3’-Ende
CstF: Cleavage Stimulating Factor
CF I: Cleavage Factor I
CF II: Cleavage Factor II
PAP: Poly-A-Polymerase: synthetisiert Poly-A-Schwanz (250NT)
PABP: Poly-A-Binding Protein

Question 16

Mutationen der Polyadenylierung: Art, Folgen

Answer 16

Verlust PAP: Zellzyklus stoppt in G0/G1-Phase
Gewinn PAP: Überexpression, Karzinome
alternative Adenylierung Typ I: nur 1 mRNA-Isoform
alternative Adenylierung Typ II: >1 mRNA-Isoform, kein Effekt auf Proteinfunktion
alternative Adenylierung Typ III: >1mRNA-Isoform, Signale Upstream & Effekt auf Proteinfunktion

Question 17

RNA-Transport (generell)

Answer 17

direktional aktiver Transport
Transport von Nucleus über Nuklearporen zu Cytoplasma
versch. Transportfaktoren für versch. mRNAs: Crm1/Exp-t/Exp-5

Question 18

Gründe für und Folgen von Transport-Defekten

Answer 18

Mutation d. prä-mRNA: kein Erkennen durch Exportfaktoren = Herunterregulieren d. Proteins
Mutation d. Exportfaktor: kein Binden an mRNA/falsches Binden von trans-Faktoren = Herunter-/Hochregulieren d. Proteins

Question 19

Microsatellite-Expansion (RNA)

Answer 19

Einfügen massiger RNA-Stücke:
Verlust d. Proteinfunktion
Gewinn d. Proteinfunktion
Gewinn anormaler Proteinfunktion

Question 20

Therapieansätze mit/an RNA

Answer 20

Antisense-Oligonucleotide (AOs): komplementär zu Exon
snRNAs: snRNA-Vektoren mit Komplementärsätzen, Frameshift
RNA-Interferenz (RNAi): induziertde Degradation pathogener RNA
Gen-Editing