RNA Prozessierung (VL7) Flashcards
- Aufbau der 5‘ cap von eukaryotischen mRNAs
- Funktion der cap
Aufbau der 5‘-cap von eukaryotischen mRNAs
- Am 5’-Ende des mRNA-Moleküls wird, noch während der laufenden mRNA Synthese, ein methyliertes Guanosin (7-Methylguanosin) als Kappe angefügt
Funktion der Cap
- Schutz vor Abbau durch Exonukleasen
- effizienter Transport aus dem ZK
- erhöht die Effizienz der Translation (~300x)
Was ist der Poly-A-Schwanz und wie werden Poly-A-Schwänze an mRNAs angehängt? (wichtigste Enzymaktivitäten kennen)
Wie werden polyA-Schwänze an mRNAs angehängt?
- Am 3’-Ende ist die mRNA mit einem Poly(A)-Schwanz versehen
- Die Polyadenylierung erfolgt nach dem Spleißen des primären Transkripts und erfordert ein Polyadenylierungssignal in der RNA (5’-AAUAAA-3’)
- Die RNA-Polymerase II liest weit über die Enden der Protein-codierenden Regionen hinweg
- Die korrekten Enden der mRNA-Moleküle werden durch eine Endonuklease erzeugt, die die mRNA-Vorstufe in der Nähe des Polyadenylierungssignals im 3’-terminalen Bereich schneidet und damit die Polyadenylierung durch eine Poly-A-Polymerase ermöglicht
- die Polyadenylierungsstelle liegt meist zwischen einem C und einem A, stromabwärts vom Poly-A-Signal
- die Stelle wird von der C-terminalen Domäne erkannt und startet kotranskriptional
beteiligte Proteine
- RNA-Polymerase II mit C-terminaler Domäne (rekrutiert)
- Poly-A-Polymerase
- Endonuklease mit mehreren Faktoren
- Poly-A-Bindeprotein II
- Funktion des Poly-A-Schwanzes und Bedeutung für Gentechnik
- Wie nutzen Viren CAP und Poly-A-Schwanz?
Funktion des Poly-A-Schwanzes und Bedeutung für Gentechnik
- schützt mRNA vor Abbau durch Exonukleasen
- erhöht Effizienz der Translation (20x)
Gentechnik
- Präparation von mRNA
—> um mRNA aus Suspension zu filtern (AffinitätsChromatographie)
Viren
- inhibieren Expression eukaryotischer mRNA über die Zerstörung von Proteinen, die am Cap und am Poly-A-Schwanz beteiligt sind dadurch werden mRNAs abgebaut
Intronsequenzelemente in Eukaryoten und ihre Funktion
Intronsequenzelemente in Eukaryoten
- nicht kodierende Bereiche der DNA
- die Introns werden ebenfalls transkribiert, jedoch dann durch Splicing entfernt
- Exon/Intron-Übergänge sind konserviert
- Introns fangen i.d.R. mit GT an und hören mit AG auf (GT-AG-Regel)
Funktion von Introns:
- meist keine erkennbar Fkt
- können die Stabilität der RNA erhöhen
- selten eine Funktion in Genregulation oder tragen von RNA-Genen: snoRNAs, miRNAs
- generell: Funktion in Genevolution
Die 3 Arten des Spleißens
1
- Introns der Gruppe I spleißen sich selbst (autokatalytisches Spleißen)
- Die Vorläufer-RNA-Insertionen schneiden sich in einem Zwei-Schritt-Mechanismus unter Beteiligung eines externen Guanosin-Nukleotids selbst heraus
- Ein Guanosin startet eine nukleophile Attacke auf die 5’ Splice Site, das Intron wird linear herausgeschnitten
Die 3 Arten des Spleißens
2
- Introns der Gruppe II werden in Genomen von Bakterien und Organellen gefunden
- Diese Introns verfügen auch über die Fähigkeit des autokatalytischen Spleißens, aber der Mechanismus unterscheidet sich von denen der Gruppe I und ist durch eine Lassobildung charakterisiert
- Selbstspleißende Introns der Gruppe II sind mit Spleißosom-Komponenten strukturverwandt
Die 3 Arten des Spleißens
3
- Die Gruppe ist die Spleißosom-abhängige Reaktion, wie wir sie bei den meisten eukaryotischen Genen finden
- zeigt ebenfalls eine Lassobildung
- Spleißosomale Introns stammen von autokatalytischen Introns ab –> die RNA kann katalytisch aktiv sein
Was ist das Spleißosom / Was ist ein SNURP?
Der Spleiß-Vorgang
Der Spleiß-Vorgang
- Die Spleiß-Reaktion besteht aus 2 Umesterungen
- die C-terminale Domäne der RNA Polymerase belädt die RNA während der Transkription mit Spleißfaktoren (kotranskriptionell)
- Die 2’ OH Gruppe am Branchpoint A greift nukleophil das Phosphat an, dadurch entsteht ein freies 5’ Exon mit einer 3’ OH gruppe und eine halbzirkuläre (Lasso) RNA
- als Nächstes erfolgt ein weiterer nukleophiler Angriff, wodurch die Verknüpfung der beiden Exons ermöglicht wird, die Introns werden abgebaut
- Theoretisch müsste keine Energie zugeführt werden; tatsächlich werden große ATP-Mengen für diverse Umlagerungen im Spleißosom benötigt
- es erfolgt eine doppelte Erkennung, damit es auch wirklich eine spezifische Reaktion ist und nur die Introns erkannt werden
- Spleißfaktoren restrukturieren das Intron und erlauben damit erst die Katalyse
Komponenten des Spleißapparates
- das Spleißsom ist der Enzymkomplex für den Spleißvorgang
- ca. 150 Proteine insgesamt
- 5 RNA Moleküle (snRNA/ SNURP = small nuclear Ribonucleoprotein Particles), die sehr U-reich sind und aus mehreren UE aufgebaut sind
- Wie funktioniert alternatives Spleißen?
Warum sind eukaryotische Gene unterbrochen?
**Alternatives Spleißen**
- Introns erhöhen die Diversität des Proteoms --> effizientere Nutzung des genetischen Potentials
- Spleißen erhöht die Anzahl von Proteinen, die von einer mRNA kodiert werden können
- aus einem DNA-Transkript können verschiedene mRNAs gespleißt werden, die eine unterschiedliche Anzahl von Exonen auf der RNA beinhalten
- die häufigste Form des alternativen Spleißens ist das Überspringen eines Exons (exon skipping)
- die dadurch entstehenden unterschiedlichen mRNAs kodieren verschiedene Proteine
- führt zB zu unterschiedlichen Hormonvarianten
- Alternatives Spleißen wird durch Exonische/ Intronische Repressoren/Aktivatoren (Proteine) reguliert
- je nach Zelltyp variabel
- Wichtigste Typen der RNA-Editierung
- Welche Auswirkung hat Editierung auf die Funktion von RNAs?
- RNA Editierung kann die Funktion von Neurorezeptoren beeinflussen
Wichtigste Typen:
- Sequenzspezifische Deletion bzw. Insertion von Nukleotiden (häufig Us)
- Enzymatische Veränderungen von Nukleotiden;
Desaminierung von Adenosin nach Inosin und Cytidin nach Uridin
Welche Auswirkung hat Editierung auf die Funktion von RNAs?
- Folgen der Desaminierung: Änderung eines Codons,
Einfügen von Spleißstellen oder erweiterte Codonerkennung in tRNAs
RNA Editierung kann die Funktion von Neurorezeptoren beeinflussen
- Editierung verändert die AS-Sequenz und somit die Aktivität des Serotonin- Neurorezeptors
Das Spleißosom markiert die von ihm prozessierten mRNAs
- das Spleißosom hinterlässt an den Stellen, an denen die Introns waren, einen Komplex aus verschiedenen Proteinen (Exon junction complex) –> das ist ein Qualitätsmerkmal der mRNA
- unreife mRNAs müssen im Kern bleiben, deshalb wird der Export an die Transkription und die Prozessierung gekoppelt
