Prokaryoter - transkription och genreglering

Question 1

Hur skiljer sig prokaryot transkription från eukaryot?

Answer 1

Prokaryoter har inget kärnmembran.
De har inte processing av mRNA:t, dvs. inga introner.
Transkription och translation är ihopkopplat.

Question 2

Vilka promotorer finns i prokaryota?

Answer 2

Pribnow box och -35 region.

Question 3

Vad är en promotor? Vad gör de?

Answer 3

Basparssekvens som reglerar genuttrycket genom att genregulatoriska proteiner binder till dem.
De visar även för RNA-polymeras var transkriberingen ska börja.

Question 4

Vad är RNA-polymeras och vad gör den?

Answer 4

RNA-polymeras syntetiserar mRNA, rRNA och tRNA.
Den kommer glida fritt på DNA-strängen tills den finner en promotor. Vid promotorn känner sigma igen det och RNA-polymeraset binder hårdare till DNA:t. Sigma-faktorn trillar av när polymeraset har syntetiserat en liten bit mRNA, för att hjälpa till hos ett annat polymeras.

Question 5

Beskriv strukturen för RNA-polymeras.

Answer 5

Holoenzym med 6 subenheter:
2 x α: regulatorisk funktion
β: Katalytisk
β': Binder till DNA:t
σ (sigma): Känner igen och binder promotor
φ (omega): Rekryterar β' till β.

Question 6

Hur sker upptvinningen av DNA:t?

Answer 6

Helixen nystas upp och RNA-polymeraset bildar en transkriptionsbubbla av ca 12-14 nukleotider. Detta ökar den negativa supercoilingen.

Question 7

Beskriv hur elongeringen går till.

Answer 7

Det är en “de-novo”-syntes, sker på templat strängen. Pre-mRNA:t kommer alltså se ut som den kodande strängen. .Transkriptionsbubblan kommer att bestå av runt 8-9 baspar som är en DNA/RNA-hybrid. Bubblan ligger inne i polymeraset.
Första nukleotiden är en purin.
Proofreading

Question 8

Vad finns det för olika termineringar och vad gör de?

Answer 8

Rho-beroende: Rho-proteinet (en hexamer), kommer att arbeta sig uppåt mot transkriptionsbubblan (3’) (Krävs ATP+H2O, ger ADP+PPi. När det når DNA/RNA-hybriden kommer den att bryta bidningarna och DNA:t kommer att binda till sig själv igen, samtidigt som mRNA:t lossnar.

Rho-oberoende: Vanligare typ av terminering som även finns hos eukaryoter. mRNA:t kommer att ha en palindrom-sekvens som bildar en hårnålsstruktur. Transkriptionen kommer att pausar, varav slutet av strukturen kommer återkommande U vilket gör att mRNA:t kommer lossna då A-U har svaga vätebindningar.

Question 9

Vad menas med konstruktiv expression?

Answer 9

Vissa gener uttrycks alltid.

Question 10

Vad menas med reglerad expression?

Answer 10

Vissa gener uttrycks under särskilda betingelser.

Question 11

Vad menas med operon?

Answer 11

Transkriptionell enhet som reglerar flera gener på samma transkript. Kommer endast krävas en promotor för att transkribera flera gener. mRNA:t kommer att koda för flera olika proteiner.

Question 12

Vad menas med global reglering?

Answer 12

Flera gener/operon regleras samtidigt.

Question 13

Vad reglerar mängden av ett specifikt transkript?

Answer 13

Promotorstyrka: stark promotor ger bättre inbindning för polymeraset
Halveringstiden för mRNA: olika för olika bakterier. (Bakterier har kort livslängd)
Quorum sensing: transkriptionen regleras av bakteriens densitet.

Question 14

Vad menas med specifik reglering?

Answer 14

Ett enda operon regleras.

Question 15

Vad är en operator?

Answer 15

En basparsekvens som ligger mellan promotorn och generna i operonet.

Question 16

Vad är regulatoriska proteiner?

Answer 16

Proteiner som sköter regleringen av transkriptionen. De binder till DNA genom att känna igen specifika sekvenser.

Question 17

Vad är effektormolekyler?

Answer 17

Molekyler som påverkar regulatoriska proteiners inbindningsförmåga till DNA:t.

Question 18

Vad är repressorer?

Answer 18

Repressorer förhindrar transkription, dvs. negativ reglering. En co-repressor behövs för att repressorn ska kunna binda till DNA:t.

Question 19

Vad är en inducer?

Answer 19

Inducer är molekyler som binder till repressorer som får de att lossna från DNA:t så att en transkribering av DNA:t kan aktiveras.

Question 20

Förklara den specifika, negativa regleringen av tryptofanoperonet.

Answer 20

Tryptofanet är en co-repressor som gör att vid höga halter av tryptofan kommer leda till att transkriberingen av Tryptofan pausas. När det blir mindre tryptofan kommer även co-repressorn användas, vilket gör att repressorn inte fungerar och transkription kan påbörjas.

Question 21

Vad är en aktivator?

Answer 21

Positiv reglering. Krävs vid aktivering av transkription. Co-aktivator kommer att binda till aktivatorn, och landa vid promotorn. Polymerasets alfa-enheter måste vara i kontakt med aktivatorn för att polymeraset ska kunna binda in hårdare till DNA:t. Transkription påbörjas.

Question 22

Vad är en co-aktivator?

Answer 22

Molekyl som binder in till aktivatorn så transkription kan påbörjas.

Question 23

Beskriv regleringen av laktasoperonet.

Answer 23

Vid en hög nivå av glukos kommer bakterien inte uttrycka genen och lac-mRNA kommer inte bildas.

När det finns både laktos och glukos kommer laktos agera som inducer för repressorn och mRNA kommer att bildas. Dock i låg koncentration då det finns låg nivå av cAMP (eftersom det finns en hög halt av glukos)

Vid låg glukoshalt kommer det transkriberas hög halt av lac-mRNA då det finns hög halt av cAMP som binder till CAP.

Question 24

Hur är det möjligt att transkription och translation kan ske nästa samtidigt i bakterier?

Answer 24

I prokaryoter finns inget kärnmembran och hela proteinsyntesen sker i samma lokal. Det kommer heller inte att ske någon processing av mRNA:t.

Question 25

Vad är CAP-cAMP-komplexet?

Answer 25

Komplexet inducerar transkriptionen av laktosnedbrytande enzymer.

Question 26

Ge ett exempel på en global reglering.

Answer 26

Ett exempel på positiv, global reglering är effekten av glukos på uttrycket av gener som kodar för enzym som bryter ner andra typer av socker (exempelvis laktos).

Ex. hög halt glukos hindrar transkriptionen av enzymet
medan låg halt kommer göra att halten cAMP kommer öka vilket leder till transkription av enyzmet.