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Molekularbiologie > Regulierte Transkription > Flashcards

Regulierte Transkription Flashcards

1
Q

Wodurch wird das co-transkriptionale Capping und das Spleißen der mRNA aktiviert ?

A

Durch die Phosphorylierung des CTDs

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2
Q

Repressoren und Aktivatoren können das basale Level der Transkription beeinflussen.
Welche Rolle spielen dabei die TAFs und wonach entscheidet sich, ob der Promotor aktiv oder inaktiv ist ?

A

-> Die TAFs sind an einer Seite an das TBP gebunden und stehen damit mit dem Promotor in Kontakt. Auf der anderen Seite bieten sie Bindungsmöglichkeiten für Repressoren und Aktivatoren

-> Die Summe der Regelelemente und gebundenen Faktoren entscheidet über die Aktivität des Promotors

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3
Q

Wie nennt man die Proteine, die an Regelelemente der DNA binden ?

A

-> Repressoren, die reprimierende Domänen (RD) enthalten

-> Aktivatoren, die aktivierende Domänen (AD) enthalten

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4
Q

Wie ist der Mediatorkomplex aufgebaut ?

A
  1. Komplex ist aus fünf Modulen aufgebaut
  2. Es gibt positive und negative Module
  3. Die Module heißen:
    -> Head
    -> Middle
    -> Tail
    -> Kinase-Modul
    -> MEDI-Modul
  4. Der Komplex ist 1-2 Mill kDa groß
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5
Q

Welche Funktion hat der Mediatorkomplex ?

A

Vermittlung zwischen RNAP II, Transkriptionsfaktoren und Regulatoren

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6
Q

Welche wichtige Kinase enthält das Kinase-Modul des Mediatorkomplexes und welche Funktion kann diese erfüllen ?

A

-> CDK8
-> Kann Ser-5 und Ser-2 des CTDs phosphorylieren

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7
Q

Warum ist die Konvertierung des geschossenen PICs in den offenen Komplex ATP-abhängig ?

A

-> Aktivierung des PICs ist von der Phosphorylierung des CTDs abhängig

-> ATP ist der Donor der Phosphatgruppen für diese Phosphorylierung

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8
Q

Was passiert mit den Bestandteilen des offenen Initiationskomplexes sobald die Elongation startet ?

A

-> RNAP II, TFIIB und TFIIF werden vom Initiationskomplex abgespalten

-> Mediatorkomplex, TFIIA, TFIID, TFIIE und TFIIH bleiben als Scaffold-Komplex am Promotor für die nächste Initiation bestehen

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9
Q

Was ist ein Insulator und welche Funktion hat er ?

A

-> Abschnitt der DNA, der für die Regulation der Transkription bedeutsam ist

-> Wird von CTCF und Cohesin gebunden

-> Bedeutsam für die Stabilisierung des Chromatins und die Zugänglichkeit der Regelelemente

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10
Q

Was sind eRNAs ?

A

-> enhancer RNAs (von Enhancer-Regionen kodiert)

-> kodieren für kein Protein, haben aber strukturelle Aufgaben

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11
Q

Welche Funktionen haben eRNAs ?

A

-> Regulation des Zusammenwirkens von Kern-Promotor und Enhancer durch Assoziation mit Cohesin/CTCF-Komplex

-> Aktivierung von pTEFb

-> Vermittlung der Dissoziation von NELF

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12
Q

Unter welchem Begriff werden Enhancer, Silencer und bifunktionale Regelelement der DNA zusammengefasst ?

A

Responsive Elements (RE)

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13
Q

Wie binden die Transkriptionsfaktoren an die Responsive Elements ?

A

-> Durch spezifische Protein-DNA-Interaktion

-> Häufig in Form von Homo- oder Heterodimeren

-> Bindung in die kleine und/oder große Furche der DNA-Helix

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14
Q

Nenne für die folgenden beiden responsive elements die bindenden Rezeptoren.
1. ERE
2. RARE

A
  1. Östrogenrezeptor (ER)
  2. Retinsäurerezeptor (RAR)
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15
Q

Nenne zwei DNA-bindende Strukturen.

A
  1. Zinc finger
  2. Basic Helix-loop-Helix (bHLH)
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16
Q

Nenne ein Aktivator, der keine direkte Bindung zur DNA hat und vier Aktivatoren, die direkt an die DNA binden.

A
  1. Keine direkte DNA-Bindung:
    -> Notch-ICD
  2. Direkte DNA-Bindung:
    -> CREB
    -> NFkB
    -> Tp53
    -> cMyc
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17
Q

Nenne einen Repressor, der direkt an die DNA bindet.

A

Mad

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18
Q

Nenne zwei bi-funktionale regulierende Faktoren, die direkt an die DNA binden.

A

-> CSL
-> Max

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19
Q

Was sind Co-Aktivatorkomplexe (CoA) ?
Nenne ein Beispiel.

A

-> Komplexe aus mehreren Proteinen, einige davon sind Enzyme

-> Beinhalten Histonacetyltransferasen, Lysin-Demethylasen und ATP-abhängige Remodeller

-> Können außerdem ubiquitinieren und phosphorylieren

-> Beispiel: p160-Familie

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20
Q

Was sind Co-Repressorkomplexe (CoR) ?
Nenne zwei Beispiele.

A

-> Komplexe aus mehreren Proteinen, einige davon sind Enzyme

-> Beinhalten Histon-deacetylasen, Methylasen und ATP-abhängige Remodeller

-> Beispiele: NCoR-1, SMRT-1

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21
Q

Wie steht die Phosphorylierung des CTDs mit dem Chromatin in Zusammenhang ?

A

-> Muster und Grad der Phosphorylierung haben Einfluss auf die Chromatinstruktur

-> Hyperphosphoryliertes CTD erlaubt die Interaktion mit Histon-modifizierenden Proteinkomplexen

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22
Q

Wie ist ein Kernhiston aufgebaut ?

A

-> Besteht aus 2x [H2A, H2B, H3, H4]

-> Dabei bilden jeweils H3 mit H4 und H2A mit H2B ein Paar

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23
Q

Welche Rolle spielen Nukleosomen bei der Regulation der Transkription ?

A

-> Nukleosome sind generelle Repressoren

-> Es werden primär die Histontails modifiziert

-> Die Gesamtheit der kovalenten Modifizierungen der vier Kernhistone ergibt den Histon-Code

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24
Q

Welche vier Enzyme sind hauptverantwortlich für die Modifizierung der Histone ?

A
  1. Histonacetyltransferasen (HATs)
  2. Histondeacetylasen (HDACs)
  3. Histonmethyltransferasen (HMTs)
  4. Histondemethylasen (HDMTs)
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25
Q

Nenne Bespiele des Histon-Codes für aktive und für inaktive Gene.

A
  1. Aktive Gene:
    -> Acetylierung in H3K4
  2. Inaktive Gene:
    -> Methylierungen in Lysinresten von H3
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26
Q

Welches Histon des Nukleosoms wird am häufigsten modifiziert ?

A

H3 ( H4 wird am zweithäufigsten modifiziert)

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27
Q

Nenne drei Protein-Domänen, die für die Dekodierung des Histon-Codes verantwortlich sind.

A
  1. PhD-Finger
  2. Bromodomäne
  3. Chromodomäne
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28
Q

Nenne ein Protein, das eine Bromodomäne enthält.

A

TAF250

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29
Q

Welche Modifizierung binden Bromodomänen ?

A

Acetylierte Lysylreste des Histon-Codes

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30
Q

Nenne ein Protein, das eine Chromodomäne enthält.

A

Heterochromatin-Protein HP1

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31
Q

Welche Modifizierung binden Chromodomänen ?

A

Methylierte Lysylreste des Histon-Codes

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32
Q

Welche Histon-Code lesenden Domänen enthält das Protein BPTF ?

A

-> Eine Bromodomäne
-> Einen PhD-Finger

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33
Q

Nenne sechs Beispiele von Kernrezeptoren.

A
  1. Östrogenrezeptor (ER)
  2. Progesteronrezeptor (PR)
  3. Glukokortikoidrezeptor (GR)
  4. Thyroidhormonrezeptor (TR)
  5. Retinosäurerezeptor (RAR)
  6. Retinoid-X-Rezeptor (RXR)
34
Q

Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem CTD und der Einleitung der Polyadenylierung ?

A

Das phosphorylierte Ser-2 rekrutiert die nötigen Faktoren für die Polyadenylierung.

Zu den Faktoren gehören RNA-freisetzende Proteine und Poly(A)Polymerase.

35
Q

Bifunktionale REs können vom Repressor zum Aktivator werden. Durch welche Prozesse kann dieses Umschalten bewirkt werden ?

A

-> Durch kovalente Modifizierungen

-> Durch Bindung eines Liganden

-> Durch Heterodimerisierung mit einem anderen Partner

36
Q

Was sind die primären Zielproteine von CoR- und CoA-Komplexen ?

A

Die vier Kernhistone: H2A, H2B, H3 und H4

37
Q

Welche Modifizierungen des Histon-Codes sind mit aktiven bzw. inaktiven Genen assoziiert ?

A
  1. Acetylierungen werden mit aktiven Genen assoziiert
  2. Methylierungen sind ein bivalentes Signal
    -> Di- und Tri-Methylierungen werden mit inaktiven Genen assoziiert
38
Q

Die meisten Kernrezeptoren (NRs) sind Liganden-reguliert. Nenne einen Rezeptor, der sich ligandenfrei im Cytoplasma befindet und beschreibe kurz seine Regulierung.

A

-> Östrogenrezeptor

-> Befindet sich im Cytoplasma und bindet dort an Hitzeschock-Proteine (HSPs)

-> Bindender Ligand bewirkt das Ablösen des HSPs und die Dimerisierung mit einem zweiten Östrogenrezeptor

-> Es folgt die Translokation des Rezeptordimers durch eine Kernpore in den Zellkern

39
Q

Die meisten Kernrezeptoren (NRs) sind Liganden-reguliert. Nenne einen Rezeptor, der sich ligandenfrei im Zellkern befindet und beschreibe kurz seine Regulierung.

A

-> Retinsäurerezeptor

-> Bindet im Zellkern an die DNA

-> Wird durch die Liganden-Bindung vom Repressor zum Aktivator umgewandelt

40
Q

Wie werden aktivierte Liganden noch genannt ?

A

Agonisten

41
Q

Kern-Rezeptoren (NRs) liegen liganden-frei und liganden-gebunden in unterschiedlichen Konformationen vor. Wie nennt man diese Konformationen ?

A
  1. Ohne Liganden: Apo-Konformation
  2. Mit Liganden: Holo-Konformation
42
Q

Nenne zwei Histon-Modifizierungen, die an inaktiven Genen zu finden sind.

A

H3K27me3

H3K9me3

43
Q

Nenne drei “Writer” des Histon-Codes.

A
  1. Acetylasen
  2. Methylasen
  3. Phosphorylasen
44
Q

Nenne drei “Eraser” des Histon-Codes.

A
  1. Deacetylasen
  2. Demethylasen
  3. Phosphatasen
45
Q

Nenne vier “Reader” des Histon-Codes.

A
  1. Bromodomänen
  2. Chromodomänen
  3. PhD-Finger
  4. WD40
46
Q

Wie viele Chromosomen besitzt der Mensch ?

A

-> 22 Paare homologer Chromosomen
-> Zusätzlich 2 Geschlechtschromosomen

47
Q

Verschiedene Regionen des Chromosoms weisen verschiedene Histone auf. Durch welches besondere Histon ist die Centromer-Region markiert ?

A

CENP-A
-> Variante von H3

48
Q

Was unterscheidet Euchromatin von Heterochromatin ?

A
  1. Euchromatin:
    -> “offen”
    -> hohe Transkriptions- und Replikationsrate
  2. Heterochromatin:
    -> “geschlossen”
    -> genomische DNA ist weitgehend inaktiv
    -> sehr geringe Transkriptions- und Replikationsrate
49
Q

Welche zwei Typen von Heterochromatin gibt es ?

A
  1. Konstitutives Heterochromatin:
    -> Weist primär H3K9me3 auf
    -> wird epigenetisch in allen Zellen des Organismus an den selben Loci im Genom aufrecht erhalten
    -> Wird durch das Protein HP1 vermittelt, das das Chromatin beschichtet
  2. Fakultatives Heterochromatin:
    -> Weist primär H3K27me3 auf
    -> enthält Gene in einem transkriptionell inaktiven Status
    -> Inaktivierung kann aufgehoben werden
50
Q

Was versteht man unter Imprinting ?

A

Imprinting ist ein epigenetisches Phänomen, das bei bestimmten Genen das Allel eines Elternteils inaktiviert.

51
Q

Nenne zwei Erkrankungen, die auf fehlerhaftem Imprinting beruhen.

A
  1. Silver-Russell Syndrom
  2. Temple Syndrom
52
Q

Nenne drei Histon-Modifizierungen, die an aktiven Genen zu finden sind.

A

H3K4me2/3

H3K36me2/3

H3K27ac

53
Q

Wie sind die Nukleosomen im Chromatin verteilt ?

A
  1. Im Heterochromatin:
    -> dichte Aneinanderreihung von Nukleosomen
    -> Stabilisierung durch weitere Proteine wie HP1
  2. Im Euchromatin:
    -> Regionen mit und ohne Nukleosomen
    -> Abstände zwischen Nukleosomen sind flexibel
    -> Nukleosom-Verteilung wird z.T. durch ATP-abhängige Remodeller bestimmt
54
Q

Was sind CpG-Inseln ?

A

-> C-G-reiche Sequenzen der DNA
-> Regulatorische Funktion durch Methylierung des Cytosins

55
Q

Inwiefern hat die Methylierung der CpG-Inseln mit dem Histon-Code zu tun ?

A

-> Hypomethylierte Promotoren sind in Regionen mit Aktivator-Markern zu finden

-> Hypermethylierte Promotoren sind in Regionen mit Inaktivator-Markern zu finden

56
Q

Was passiert bei der Methylierung einer CpG-Insel ?

A

-> Cytosin wird zu 5´-Methyl-Cytosin

-> Reaktion wird durch DNA-Mehtyltransferasen (DNMTs) katalysiert

-> Donor der Methylgruppe ist S-Adenosinmethionin (SAM)

57
Q

Welche beiden Arten der CpG-Insel-Methylierung gibt es ?

A
  1. Erhaltungsmethylierung
    -> findet während der Replikation statt
  2. De novo Methylierung
    -> Wird durch Signale ausgelöst
58
Q

Welche Folgen hat die Methylierung der CpG-Inseln für das Chromatin ?

A

-> Protein MeCP2 bindet das Methylcytosin

-> MeCP2 rekrutiert Co-Repressor-Komplexe mit HDACs oder Remodeling-Faktoren

-> Euchromatin wird in Heterochromatin umgewandelt

59
Q

MeCP2 bindet methylierte CpG-Inseln. Wie läuft das darauf folgende “Spreading” ab ?

A

-> Gebundenes MeCP2 initiert die Bindung weiterer MeCP2s auch ohne weitere Methylierungen

-> Umwandlung von Euchromatin zu Heterochromatin breitet sich aus

60
Q

Wie wird das “Spreading” von Heterochromatin begrenzt ?

A
  1. Das Spreading läuft bis zu einer der folgenden Barrieren:
    -> Von Proteinen gebundener Insulator
    -> Von Regulatoren gebundenes Boundary-Element
  2. Euchromatin und Heterochromatin werden voneinander getrennt
61
Q

Nenne zwei Enzyme, die für die transiente und die stabile Repression der Transkription bzgl. der Chromatinstruktur nötig sind.

A
  1. Histondeacetylasen (HDACs)
  2. ATP-abhängige Chromatin-Remodeller
62
Q

Zu welcher Krankheit kann eine Mutation von MeCP2 führen ?

A

Rett-Syndrom:

-> Trifft fast ausschließlich Mädchen

-> neurologische und autistische Symptome

-> In >80% handelt es sich um eine de novo Mutation im MeCP2-Gen

63
Q

Was ist das Barr-Körperchen ?

A

In Zellen, die zwei X-Chromosomen enthalten, wird eines davon inaktiviert und damit zum Barr-Körperchen.

64
Q

Wozu führt ein XXY-Chromosomensatz ?

A

Klinefelter-Syndrom:
-> Schmale Schultern
-> Kurzer Rumpf
-> Lange Beine
-> Kleine Hoden
-> Wenig Gesichtshaar
-> Ausgeprägte Brust

65
Q

Wozu führt ein X0-Chromosomensatz ?

A

Turner-Syndrom:
-> Niedrig sitzende Ohren
-> Schmaler Kiefer
-> Breiter Brustkorb
-> Herzerkrankungen
-> Schilddrüsenunterfunktion
-> Unfruchtbarkeit
-> Probleme im Lymphsystem

66
Q

Wozu führt ein XXX-Chromosomensatz ?

A

Triple-X-Syndrom:
-> Häufig ohne physische Auffälligkeiten
-> evtl. geringe motorische oder kognitive Störung
-> evtl. eingeschränkte Fruchtbarkeit

67
Q

Was sind Polycomb-Proteine ?

A

-> z.B. PcG, PRC

-> Lagern sich zu Komplexen zusammen

-> In Säugern sind PcG/PRC-Komplexe entscheidend für die Inaktivierung des X-Chromosoms

-> PcG/PRC-Proteine wirken als Remodeler, die Euchromatin zu Heterochromatin umwandeln

-> PcG/PRC-Komplexe erkennen ihre Bindestellen im Chromatin an der repressiven Histon-Kodierung

68
Q

Welche Folgen hat die Bindung von PcG/PRC-Komplexen an das Chromatin ?

A

-> Bindung schaltet das Chromatin komplett ab (silencing)

-> Es können Chromatin-Loops entstehen, die vom silencing nicht betroffen sind

69
Q

Was ist die die Xist-RNA ?

A

-> Eine “long non-coding RNA”

-> Ist auf dem langen Arm des X-Chromosoms kodiert

-> Seine Expression wird während der Embryonalentwicklung auf einem der beiden X-Chromosomen aktiviert

70
Q

Welche Funktion hat die Xist-RNA ?

A

-> Bindung an das Chromatin über einen scaffold Faktor (SAFA)

-> Bindung beginnt an definierter Stelle, dem X-inactivation center (XIC)

-> Rekrutierung von Chromatin-regulierenden Komplexen durch direkten Kontakt mit SHARP-Komplex

-> SHARP-Komplex inhibiert die Aktivität der RNAP II

-> Xist-RNA rekrutiert Polycomb-Komplexe, die Histon-Modifizierungen bewirken

71
Q

Bei der Inaktivierung eines der X-Chromosome kommt es zum Austausch eines Histons. Wie sieht dieser Austausch aus ?

A

Statt H2A wird die Variante macroH2A eingebaut.

72
Q

Welche beiden Polycomb-Komplexe werden von der Xist-RNA rekrutiert und für welche Histon-Modifikation sind diese zuständig ?

A

-> PRC1 und PRC2
-> Bewirken die Modifikationen H2AK119-UbQ und H3K27me3

73
Q

Die Xist-RNA rekrutiert neben zwei Polycomb-Komplexen auch einen Ribonuklein-Komplex. Wie heißt dieser ?

A

hnRNPK

74
Q

Was passiert mit einem Teil der Cytosine der DNA während der Inaktivierung des X-Chromosoms ?

A

Sie werden durch DNMTs methyliert.

75
Q

Nenne fünf Beispiele für RNAs, die nicht für Proteine kodieren, sondern strukturelle oder regulatorische Funktionen haben.

A
  1. tRNA
  2. rRNA
  3. microRNA
  4. small-non-coding ncRNAs
  5. long-non-coding ncRNAs
76
Q

Entscheidet die Struktur des Chromatins (Euchromatin oder Heterochromatin) absolut über die Aktivität der darin liegenden Gene ?

A

Nein

-> In euchromatischen Bereichen gibt es aktive und inaktive Gene

-> Heterochromatin ist nicht komplett inaktiv

77
Q

Welche beiden Mechanismen sind für das Silencing der Gene zuständig ?

A
  1. Methylierung der DNA
  2. Modifizierung von Histonen und Histonvarianten
78
Q

In welchem Zustand liegen die CpG-Inseln im Heterochromatin vor ?

A

Sie sind hypermethyliert.

79
Q

Schildere kurz die Aktivierung von RXR-Heterodimeren.

A

-> RXR liegt mit TR als Heterodimer im Zellkern ligandenfrei vor

-> Heterodimer wirkt als Transkriptionsrepressor

-> Ligand wird durch eine Kernpore in den Zellkern importiert

-> Ligandenbindung an TR wandelt den Heterodimer vom Repressor zum Aktivator um

80
Q

Schildere kurz die Aktivierung von Retinsäure-Rezeptoren (RAR).

A

-> RAR liegt mit RXR als Heterodimer ligandenfrei im Zellkern vor

-> Heterodimer bindet an ein RARE und wirkt als Transkriptionsrepressor

-> Ligandenbindung löst eine Konformationsänderung aus

-> Als Folge können Co-Aktivatoren assoziieren

-> Heterodimer wirkt jetzt als Transkriptionsaktivator

81
Q

Erkläre kurz den Zusammenhang zwischen RAR und dem CoA LxxLL-Motiv.

A

-> In ligandenfreier Form kann der RAR-RXR-Heterodimer nur mit der extended Helix (LxxxlxxxL) des CoR interagieren

-> Nach der Ligandenbindung entsteht eine H3-H12-Furche

-> In die neue Furche passt nur das LxxLL-Motiv des CoA

82
Q

Welche Funktion hat der SHARP-Komplex, der von der Xist-RNA rekrutiert wird ?

A

-> De-Acetylierung von H3K4 über HDAC3

-> Daraus resultiert die Ablösung der RNAP II vom Chromatin

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