Regulation der Genexpression Regulation der Transkription und nuclear receptors Flashcards
Was ist die Zusammenfassung von der Regulation der Translation?
◼ Die Translation wird bei der Initiierung der Translation kontrolliert Die Translationskontrolle erfolgt spezifisch für eine mRNA oder stellt eine globale Kontrolle dar
◼ Translationsregulatorische Proteine binden an der 5’ oder 3’ UTR oder phosporylieren Zielproteine
◼ Die Phosphorylierung von elF2a durch PKR ist ein starker Abwehrmechanismus gegen Virusinfektionen
Was ist die Zusammenfassung von den Nuclear Receptors?
◼ Nukleäre Rezeptorenwirken i.d.R. als Transkriptionsfaktoren
◼ Modular aufgebaut, verschiedene Domänen (DBD, LBD, Dimerisierungs- und Aktivator-Domäne)
◼ Steroid-Hormon Rezeptoren
❑ zytoplasmatisch lokalisiert
❑ DNA-Bindung erfolgt erst nach Aktivierung durch Liganden
◼ Nicht-Steroid-Hormon Rezeptoren
❑ Nukleär lokalisiert
❑ Liegen in Abwesenheit des Liganden gebunden an die DNA vor
◼ Liganden modulieren die Aktivität
◼ Liganden-unabhängige Aktivierung von zellulären Pathways
Welche 2 Kontrollen der Translation gibt es?
-
mRNA-spezifische Kontrolle
❑ Bestimmt durch Sequenzen/Strukturen in der 5‘ und 3‘ UTR
◼ werden durch spezifische Proteine oder microRNAs erkannt -
Globale Kontrolle
❑ Alle mRNAs sind betroffen
❑ Formung des Translations-Initiations-
Komplexes
Was sind positive und negative Signale?
Positive Signale:
❑ Hormone, Mitogene und
Wachstumsfaktoren
steigern die Proteinsynthese
Negative Signale
❑ Fehlen von Nahrung und Stress
(UV-Stahlen, Infektionen)
inhibieren die Proteinsynthese
Was ist der Hauptmechanismus der Globalen Kontrolle der Translation?
Beeinflussung der Translations-Initiation
◼ durch Bindung des CAP Binding Komplexes und Ringbildung der mRNA
CAP Binding Komplex
◼ geformt durch verschiedene Proteine (eIF-4E [eukaryontic initiation factor 4E], eIF-4G und PABP)
◼ Vermittelt die Bindung an die 40S Untereinheit der Ribosomen
◼ 40S Untereinheit heftet sich an die CAP-Struktur der mRNA und sucht das erste AUG
Wie wirken Proteine bei der Regulation der Translation durch Protein-Binding in der 3’ UTR? Nenne ein Beispiel
als Repressionen
Beispiel:
❑ Bicoid Protein (Drosophila) bindet am 3‘Ende der caudal mRNA und an eIF-4E
❑ Verhindert die Bindung von eIF-4G an eIF-4E
❑ Keine Ausbildung eines funktional aktiven Initiationskomplexes
Wie sieht die Induktion von Eisen-Speicherung via Ferritin Dependent translation Control in der 5’ UTR aus bei niedrigen und hohen Konzentrationen von Eisen?
Niedrige Fe3+-Konzentration:
❑ IRP1 bindet an die 5‘ terminale Region der Ferritin-mRNA und verhindert 40S Bindung
❑ mRNA-Degradation
Hohe Fe3+ Konzentration
❑ IRP1 ist inaktiv
❑ 40S Bindung und Translation
❑ Ferritin-Expression steigt und ermöglicht Eisenspeicherung (Depoteisen)
Ferritin – Protein, dass
Eisen - Speicherung
ermöglicht
Wozu führt die Signalkaskade ausgelöst durch Insulin?
Insulin aktiviert Signalkaskaden, die zur Phosphorylierung von 4E-BP führt
Inhibierung der Proteinbiosynthese durch Phosphorylierung von eIF-2 (Virus defend mechanism)…
◼ eIF-2: regulatorische GTPase
❑ Vermittelt die Bindung der Methionyl-Initator tRNA an die 40S Untereinheit der Ribosomen
◼ Proteinkinasen (PKR, EKP,GCN2 und HRI) kontrollieren die Phosphorylierung von eIF-2
Beispiel: PKR-Aktivierung erfolgt durch Interferon und virale dsRNA
❑ Translationsstopp
❑ Cellular antiviral defense
> > Viren wehren sich mit PKR Inhibitoren
In welche zwei Nuclear Receptors wird Differenziert?
1. Zytosolische Rezeptoren (Steroidhormonrezeptoren (alle außer der Östrogenrezeptor)
❑ Gelangen in den Nucleus nach Ligandbindung (lipophile Hormone)
◼ Typ 1 Kernrezeptoren
2. Kernrezeptoren (Rezeptoren für VitA Säure-Derivate, Vit D3, T3-Hormon, Östrogenrezeptor)
❑ Permanent gebunden an HRE im Nucleus
❑ Aktivierung durch Ligandenbindung
◼ Typ 2,3, 4 Kernrezeptoren
Was macht den Nuclear Receptor aus?
◼ Rezeptor permanent im Zellkern
◼ Bindung des Liganden
◼ Transkriptionsaktivierung
Was macht den zytosolen (nuclear) Receptor aus?
◼ Rezeptor im Zytoplasma (gebunden an HSP)
◼ Bindung des Liganden
◼ Transfer des aktivierten Rezeptors in den Zellkern
◼ Rezeptor bindet an HRE der DNA»_space; Transkriptionsaktivierung
Was ist mit den Apo-Receptor Compley bei Abwesenheit von Steroidhormonen und was sind seine Interaktionsparnter?
Abwesenheit von Steroidhormonen
❑ Nukleäre Rezeptoren sind inaktiv
❑ Rezeptoren sind an Proteine gebunden, welche zu den Chaperonen gehören
Interaktionspartner
❑ Interagieren mit Hsp90, Hsp70 und Hsp40, Co-Chaperon Hop, mmunophiline, p23
Welche Struktur haben Nukleare Rezeptoren und welche Domänen haben sie?
Modulare Struktur mit unterschiedlichen Domänen
5 Domänen
❑ A/B = variable Region
❑ C = hochkonserviert - DNA Bindung
❑ D = enthält NLS
❑ E = Ligand Bindungs- und Dimerisierungsdomäne
❑ F = variable Region, nicht in allen Rezeptoren
Transaktivierungsfunktionen sind in Domäne A/B, E und manchmal F
Welche Unterschiede sind zwischen verschiedenen Familien von Nuclear Receptors?
Prinzipell gleicher Aufbau, da funktionelle Verwandtschaft besteht, Domänen haben unterschiedliche Größe
Was sind die Hormone Response Elements (HREs) der Nuclear Receptors?
◼ Steroidhormone binden sequenzspezifisch an HREs
◼ HREs bestehen hauptsächlich aus 2 Kopien eines Hexamers
◼ Sequenz der HREs, Polarität und Abstand zw. den HREs entscheiden über die Bindung eines Steroidrezeptors
◼ Nur bei richtigem Abstand ! zw. den Sequenzen kommt es zur hochaffinen Bindung
Was sind HRE Konfigurationen in verschiedenen Nuclear Receptors?
◼ Unterschiedliche Erkennungssequenzen
◼ Unterschiedliche Struktur
❑ IR = inverted repeat (palindromisch)
❑ DR =direct repeat (direkte Wiederholungen)
❑ ER =everted repeat (gegenläufige Anordnung)
Was entscheidet über die Klassifizierung von Nuclear Receptors und wie viele Klassen gibt es?
Struktur des Rezeptors und des HRE entscheiden über die Klassifizierung
4 unterschiedliche Klassen
◼ Bindung erfolgt i.d.R. als Dimer
❑ Homodimer und Heterodimere sind möglich
❑ Monomere (nur ein HRE Motiv) sind selten
Was sind die Merkmale des Steroid Hormone Receptors?
❑ HREs haben palindromische Struktur
❑ z.B. Glucocorticoidrezeptor bindet als Homodimer
❑ Jedes Homodimer bindet an eine Halbseite
❑ Rezeptor liegt bereits vor der Bindung als Dimer vor
Was sind Merkmale von Heterodoxeren mit RXR?
> > Für: all-trans-VitA-Säure, 9-cis-VitA Säure (RXR), T3-Hormon, VitD3-Hormon
Merkmale
❑ Direkte Wiederholung der Erkennungssequenzen (head to tail = polare Ausrichtung des Rezeptordimers)
❑ Heterodimerbildung
◼ Ein Partner ist meistens: RXR, besetzt die 5‘ Seite
❑ Abstand zwischen den Hexamererkennungssequenzen kann variieren (1-5 nt) !!!!
◼ Dadurch können bis zu 5 verschiedene HREs gebildet werden und andere Partner lagern aneinander
◼ Bestimmt, ob ein dimerischer Rezeptor hochaffin bindet
Was sind Merkmale von Homonymer Bindung to Direct Repeats on the HRE
> > z.B. RXR
Merkmale
❑ HRE besteht aus zwei direkten Wiederholungen der Erkennungssequenz
❑ Homodimere bilden sich
Was sind Merkmale von Monomeric (Orphan-)Rezeptoren?
◼ Orphan Rezeptoren (z.B. nerve growth factor induced clone B, NGFIB)
◼ Merkmale
❑ Bindung als Monomer an eine asymmmetrische Erkennungssequenz
Welche Infos gibt es zur DNA Binding Domäne (DBD) von Neuclear Rezeptoren?
◼ Am stärksten konserviert
◼ Beteiligt an der Dimerisierung
◼ Kern der Domäne
❑ Zn2Cys4-Motive
◼ Positionieren das Protein an die große Furche der DNA aber binden nicht
❑ vermittelt die Bindung an die Halbseitensequenz
❑ Erkennungshelix bildet Kontakte zum HRE
Was sind die Funktionen von Ligand-binding Domänen?
❑ Bindung von Liganden – Antagonisten/Agonisten
❑ Transaktivierung/Transrepression (Bindung von Coaktivatoren, Co-Repressoren, Mediatoren RNA Pol II)
