Regulatorische RNAs in Prokaryoten Teil I

Question 1

Definiere Sekundärstruktur der RNA

Answer 1

RNA-Struktur geformt durch intramolekulare Wechselwirkungen der RNA

Question 2

Nenne 10 sekundärstrukturen der RNA

Answer 2

-single strand

-double strand

-single nucleotide bulge

-three nucleotide bulge

-Hairpin loop

• symetrical internal loop

-asymetrical internal loop

-two stem junction

-three stem junction

-Four stem junction

(Abbildungen in Vorlesung. Wichtig, Lernen)

Question 3

Definiere RNA Tertiärstruktur

Answer 3

§D-Struktur gebildet durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Basenpaaren sowie Basenstapelung benachbarter Basenpaare

Question 4

Nenne 3 RNA Tertiärstrukturen

Answer 4

Koaxiale Basenstapelung

Kissing Hairpin

Pseudoknoten

Question 5

Wo wirken Riboswitches?

Answer 5

in cis

Question 6

Woraus besteht Riboswitch kontrolierte mRNA?

Answer 6

• 5’UTR (Untranslatierte Region)

-Protein kodierender Bereich

-3’UTR

Question 7

Wo liegen RNA-Riboswitches?

Answer 7

5’UTR

Question 8

Nenne drei Eigenschaften von Riboswitches

Answer 8

• bilden komplexe, häufig evolutionär konservierte, RNA-Strukturen

-Binden hochspezifisch an niedermolekulare Liganden

-Strukturänderung durch Ligandenbindung (Führt zu Regulation)

Question 9

Wie wird die riboswitch-regulierte Genexpression noch genannt?

Answer 9

Riboregulation

Question 10

Nenne die drei Bestandteile von Riboswitches

Answer 10

Aptamerdomäne
Switching Sequence
Expressionsplattform

Question 11

Merkmale und Aufgaben der Aptamerdomäne?

Answer 11

Länge: ~50-200 nt
Aufgabe: Ligandenbindung
Benötigt ligand für korrekte Faltung (Induced Fit Bindung)

Question 12

Aufgaben der Expressionsplattform?

Answer 12

Auslösung regulatorischer Signale, Modulation der Transkription oder Translation

Question 13

Wozu dient die Switching Sequence?

Answer 13

Vermittlung der Konformationsänderung bei Ligandenbindung

Question 14

Nenne sieben riboswitchbindende Coenzyme (Abkürzungen genügen)

Answer 14

Vitamin B12
Thiaminpyrophosphat (TPP), B1
Flavinmononukleotid (FMN), B2
Tetrahydrofolsäure (THF), B9
S-Adenosylmethionin (SAM)
S-Adenosylhomocystein (SAH)
Molybdän-Cofaktor (MoCo)

Question 15

Welche Aminosäuren binden an Riboswitches?

Answer 15

Glycin
Lysin
Glutamin

Question 16

Welcher Zucker bindet Riboswitches

Answer 16

Glucose-6-Phosphat

Question 17

Welche Ionen binden an Riboswitches?

Answer 17

Mg2+, Mn2+,F-

Question 18

Welche Nucleobasen, bzw Derivate binden an Riboswitches?

Answer 18

Guanin
Adenin
preQ1 (Queuosin-Vorläufer)
zyklisches di-GMP

Question 19

Nenne fünf biologische Funktionen von Riboswitches

Answer 19

Hauptsächlich Regulation der Expression von Genen, die für
Proteine der Biosynthese und des Transports kodieren.

Regulation der Verfügbarkeit von Coenzymen.

Aktivierung von Stressantworten (z.B. Überleben bei hoher Salz-Konzentration).

Regulation diverser zelluläre Funktionen über den sekundären Botenstoff
zyklisches di-Guanosinmonophosphat (c-di-GMP),
z.B. reduziert Flagellen-vermittelte Motilität und fördert die Bildung von Biofilmen

Häufig negative Regulation (off-switch) durch feedback loops (Feedback inhibition),
seltener aktivierend (on-switch)

Question 20

Was ist eine Riboswitch Familie?

Answer 20

Gruppe von RNAs, welche den gleichen Liganden binden

Question 21

Worin unterscheiden sich Riboswitch Klassen innerhalb einer Riboswitch Familie?

Answer 21

2D und 3D-Struktur

Question 22

Nenne die drei Arten von SAM riboswitches, sowie deren kategorisierende Struktur

Answer 22

SAM I : Four Stem Junction

Sam II: Pseutoknot (H-Type)

Sam III: Three Stem Junction

Question 23

sind Riboswitches spezifisch?

Answer 23

Ja, Hochspezifisch

Question 24

Was ist der Unterschied zwischen dem Adenin-und dem Guanin Riboswitch?

Answer 24

Uracil-74 austausch gegen Cytosin-74 in Guanin-switch
(Hochspezifisch)

Question 25

Kommen Riboswitches nur in Bakterien vor? Wenn nein, wo noch?

Answer 25

Nein.
In hypertermophilen Archaen: Fluoridresponsiver riboswitch
In Hefen, Algen und höheren Pflanzen: Tiaminpyrophosphat (TPP)-responsiver riboswitch

Question 26

Nenne den Mechanismus des TPP-Off switches in Arabidopsis

Answer 26

Ohne Ligand: Maskierung von 5’-splice-site durch Basenpaarung von Switching Sequence -> Poly-A-Signal im nachliegenden Bereich führt zu Transkriptionsstop und Polyadenylierung; effiziente Translation

Mit Ligand: Keine Maskierung von 5’-splice-site -> alternatives Splicen entfernt Poly-A-Signal (liegt durch alt. Splicen im Intron), Keine Polyadenylierung, mRNA Degradation

Question 27

Was sind RNA-Termometer?

Answer 27

Kleine bakterielle RNA-Riboswitches, welche vor den zu regulierenden Sequenzen liegen (5’-Region) und ihre Konformation anhand der Umgebungstemperatur ändern

Question 28

Welche Gene werden durch RNA-Termometer reguliert?

Answer 28

Heat/Cold shock- und Virulenzgene

Question 29

Auf welche Weise funktionieren Heat-shock RNA-Thermometer?

Answer 29

Graduelles Aufschmelzen der RNA-Struktur (Zipper-like) des Thermometers bei hoher Temperatur legt Ribosomenbindestelle und Startcodon frei.

Question 30

Welches Element der RNA ist für das Aufschmelzen verantwortlich?

Answer 30

ROSE (Repression of heat Shock-gene Expression)-Element
60- >100 nt lang

Question 31

Wo befindet sich das Rose Element?

Answer 31

5‘-Bereich verschiedener Hitzeschock-Operons
in Gram-negativen Bakterien

Question 32

Was erlaubt das graduelle Aufschmelzen des ROSE-Elements?

Answer 32

Nicht-Watson-Crick Basenpaarungen in der temperatursensitiven 3’ Haarnadel

Question 33

Wozu dienen RNA-Termometer in Viren?

Answer 33

Expression von virulenzgenen nach Invasion von (warmem (37°C)) Wirt

Question 34

Sind Cold-Shock RNA-Termometer echte Riboswitches? Begründe

Answer 34

Nein
Cold Shock Termometer können ihre Konformation nicht reversibel ändern, wie es bei Heat Shock der Fall ist.
Stattdessen: ko-Transkriptionale, temperaturabhängige alternative Faltung