Regulatorische RNAs in Prokaryoten Teil II

Question 1

Nenne fünf Merkmale trans-codierter sRNAs

Answer 1

• Einzelne Transpripte mit Rho-unaghängigem Terminator (Haarnadel gefolgt von Poly-U-Sequenz)
• Länge ~50-300 nt
• nur partiell komplementär zu ziel-RNA
• benötigen oft Chaperon Hfq als zusätzlichen Proteinfaktor
• können diverse Ziele targetieren

Question 2

Wann werden sRNAs expremiert?

Answer 2

unter Stressbedingungen, z.B. oxidativem Stress, Nährstoffmangel, etc.

Question 3

Wozu dienen sRNAs?

Answer 3

Regulation des Stoffwechsels, der Stressadaptation und der Virulenz

Question 4

Aktivieren sRNAs ihre ziel RNA?

Answer 4

Meistens nein. Selten ja

Question 5

Wie inaktiviert sRNA RNA?

Answer 5

Partielle Duplexbildung führt zu transkriptionsinhibition und/oder (häufig gekoppelt) RNA-Degradation

Question 6

Wie aktiviert sRNA RNA?

Answer 6

partielle Duplexbildung führt zu Konformationsänderung der RNA, was Transkription erlaubt

Question 7

Welche Proteinkomplexe sind für die sRNA vermittelte Degradation notwendig?

Answer 7

-Hfq
RNAse E
RNA Degradosom

Question 8

Welche Proteine gehören zum RNA Degradosom?

Answer 8

• RNase E (Endoribonuklease): spaltet einzelsträngige RNA
• PNPase (Polynukleotid-Phosphorylase): 3’→5’ Exoribonuklease, RNA-Degradierung zu Monoribonukleotiden
• RhlB (ATP-abhängige RNA-Helikase): fördert die Bildung von Einzelstrang-Substrat für RNase E und PNPase
• Enolase (Funktion hier unbekannt)

Question 9

Wie ist das RNA Chaperon Hfq aufgebaut und welche Funktion haben die Bestandteile?

Answer 9

Ringförmiges Hexamer mit (1)proximaler und (2)distaler Bindungsfläche und (3)lateraler Fläche
1: Bindung von sRNA via internaler Hairpins mit
einzelsträngigen U-reichen
Regionen und/oder
Rho-unabhängigen Terminatoren
2: mRNA Bindung via AAN-Motiv
3: Rim (Arginin-Patches)
fördert Basenpaarung
zwischen sRNA und mRNA
(Mechanismus unbekannt)

Question 10

Nenne die drei Funktionen von Hfq

Answer 10

1. Schützt sRNAs vor Degradation durch zelluläre Ribonukleasen
2. Fördert die Duplexbildung zwischen sRNA und Target-mRNA
3. Führt zur Rekrutierung von RNase E, einer Komponente des RNA-Degradosome

Question 11

Ist Staph Aureus RNA III eine sRNA oder eine mRNA?

Answer 11

beides. dual funktionale RNA.

Question 12

Welche Funktion hat RNA III?

Answer 12

als sRNA: Regulation von Translation und/oder Stabilität von mRNAs für wichtige Virulenzfaktoren, Transkriptionsregulatoren oder Zellwandstoffwechsel

Als mRNA: H3, H4 und H5 kodieren für
Delta-Hämolysin (26 AA); ein Toxin,
das die Wirtszelle permeabilisiert

Question 13

beschreibe den Mechanismus von RNA III

Answer 13

• mRNA-Bindung via Loop-Loop-Interaktionen
• Interaktion scheint unabhängig von Hfq!
• Duplex I: Verlängerung des Kissing-Komplexes durch Basenpaarung; Maskierung der RBS
• Bildung eines Kissing-Hairpin; coaxiale Stapelung,
• Substrate für RNase III (Endoribonuklease): ~22 bp lange helikale dsRNA-Struktur;
  generiert Doppelstrangbrüche mit 5‘-Phosphat-Enden und 2 nts-langen 3‘-Überhängen

Question 14

Nenne die Eigenschaften von cis-codierender asRNA

Answer 14

• in der gleichen DNA-Region lokalisiert (cis-kodiert)
• autonome Transkript-Einheit mit Promotor und Terminator
• Transkriptlänge sehr variabel: ~70 Basen bis mehrere Kilobasen
• vollständig komplementär zur Ziel-RNA (antisense)
• Targetieren nur eine mRNA

Question 15

wo kommen cis-codierende asRNAs vor

Answer 15

bakterielle genome, Plasmide, Phagen

Question 16

auf welcher Ebene regulieren cis-codierende asRNAs?

Answer 16

Transkription, mRNA-Stabilität oder Translation
(meist inhibierend, seltener aktivierend)

Question 17

Nenne die biologischen Funktionen von cis-codierender asRNA

Answer 17

• Kontrolle der Replikation, Stabilität und Konjugation von Plasmiden
• Kontrolle der Transposition von Transposons
• Chromosomal-kodierte asRNAs: Regulation des Stoffwechsels,
  der Stressantwort und Toxinbildung

Question 18

Nenne drei arten von asRNA

Answer 18

-kurze asRNA (überlappt einen sense ORF)
- lange asRNA (überlappt mehrere sense ORFs)
- asRNAs aus 5’ oder 3’ UTR protein codierender mRNA

Question 19

wie reguliert asRNA die Transkription?

Answer 19

Durch Bindung an Transkript wärend der Transkription. Konformationsänderung des Transkripts führt zu Termination.

Wichtig: Terminationspunkt festgesetzt->spezifische Expression

Question 20

Kann asRNA Bindung die RNA Stabilität erhöhen?

Answer 20

Ja, durch Induktion von Spaltung langer, instabiler mRNA in kürzere, stabile mRNAs

Question 21

wie reguliert asRNA die Translation?

Answer 21

Blockierung von RBS durch Bindung an mRNA

Question 22

Beschreibe den one-step-binding pathway der asRNA

Answer 22

• Initialkontakt über 3 G-C-Basenpaare
• Unidirektionale Progression des Duplex ausgehend vom Loop in den
  nachfolgenden Helixbereich der asRNA (RNA-OUT)
• Inhibition der Transposase-Translation (Duplex maskiert RBS) und
  Degradation der mRNA durch RNase II