Transkription Flashcards
Allgemein
Umschreiben der in DNA gespeicherten Infos in RNA
Neuer strang= Ribonucleotide (NTPs)
RNA Polymerase: für Strangsynthese, braucht keinen Primer, verdrängt neuen Strang -> keine paarung zwischen neuen strang und template
Entwundene dna stränge verbinden sich nach verlassen des rna templates wieder
Weniger proof reading maschinen
Stellt viele kopien eines bestimmten teil des genoms her
mRNA processierung
Die durch transkription gebildete RNA muss häufig noch modifiziert werden
Splicing, 3‘ prozessierung, polyadenylierung
RNA in e coli
rRNA: rna und proteine -> ribosom aufgebaut
Erzeugt im nucleolus durch transkription der dna vorlage(rDNA), dort prozessiert und mit proteinen zu ue zusammengebaut
tRNA: kurze RNAs, die über Basentriplett ihres Anticodons bei Translation die AS zum Codon der mRNA vermitteln
mRNA: einzelsträngige RNA transskript zu gen gehörigen abschnitt der dna, durch rna pol bei transkription synthetisiert und an ribosomen in proteine übersetzt
Gen
Abschnitt auf DNA, der Grundinfos zur Herstellung einer biologisch aktiven rna enthält Bei herstellungsprozess( transkription) wird negativkopie der dna in form der rna hergestellt
RNA polymerase
Enzyme, die die synthese von rna bei der transkription der dna katalysieren
Bestehen aus mehreren ue
Bakterien haben nur 1
Eukaryonten haben 3
Promotor
Nucleotid sequenz auf dna, die die regulierte expression eines gens ermöglicht.
Essentieller bestandteil eines gens
Liegt an seinen 5‘ende am codierenden strang -> in syntheserichtung vor rna codierenden bereich
Operator
Dna abschnitt in operon, der zwischen dem promotor und den angrenzenden strukturgenen liegt
An ihn können regulatorproteine wie aktivatoren und repressoren binden
Kontrollieren also die negative und positive regulstion eines operons
Operon
Einheiten von genen, deren genexpression gemeinsam reguliert wird
Besteht aus dna abschnitt, der strukturgene, die für swenzyme codieren, und regulatorgene enthält
Liegt upstream gelegen bereich
Upstream
Downstream
Up: in richtung 5‘ende am codierenden strang und richtung 3‘ende am template
Down: in richtung 3‘ende am codierenden strang und richtung 5‘ende am template
Polycistronische RNA und monocistronische
Poly: erzeugt durch transkription eines operons und enthält transktipte mehrere gene, vor sllem bei prokaryonten
Mono: enthält transkript eines einzelnen gens, vor allem eukaryontische
Aufbau RNA pol in e coli
Core enzym: alleine für Synthese der RNA zuständig
beeinhaltet 2 kopien alpha UE, je 1 beta und beta‘ ue, 1 omega ue und sigma ue, der das enzym zum promotir dirigiert
Sieht aus wie krebsschere: durch 2 größere beta und beta‘ ue
Von diesen wird aktives zentrum gebildet, das an der basis der zangen liegt-> active center cleft
Im aktiven zentrum is nur 1 mg ion, 2. wird mit jedem ntp mitgebracht und mit ppi wieder entlassen
In zellen wird transkription an promotoren initiiert
Auslöser= sigma Faktoren-> bringen Kernenzym in eine form, diennur an promotorregion mit initiation beginnt-> promotorerkennung
Form von sigma= rna polymerase holoenzym
In e coli vorherrschend = sigma70-> transkription der housekeeping gene
Promotoren, die von pol mit sigma70 erkannt werden
Haben 2 konservierte sequenzen, jede 6 nt lang und getrennt durch 17-19 nt
Sind 10-35 bp upstream vom promotor
-35er
und -10 region
Sigma faktoren haben 4 hauptregionen:
- bindet an pribnow(-10er)
- bindet an -35er
- 1 sorgt dafür, dass sigma faktor nur bindet, wen er mot der rNA pol komplexiert istk
Up elemente
Zusätzliche sequenz in starken promotoren
Upstream der -35er region
Verstärken das pol bindeverhalten
Stellen weitere spezifische interaktionsmöglichkeit zwischen enzym und dna bereit
Extended -10er region
Manche sigma70 haben dies anstatt der -35er
Hat zusätzlich zur -10er eine kurze sequenz an upstream ende
TGNTATAAT
-35er region
Ca TTGACA
-10er
TATAAT
Sigmafaktoren
in e coli kann sigma 70 ersetzt werden rpoS: sigma 38: generelle stressantwort Fecl: sigma 19: eisenaufnahme rpoF: sigma 28: flagellenexpression Sigma 32: hitzeschock Sigma E hitzeschock
Sigma 32
Hitzeschock faktor
Wird in großen mengen produziert wenn e coli ein hitzeschock ausgesetzt wird
Es ersetzt sigma 70 von einigen polymerasen und dirigiert die enzyme zu genen, deren produkte die zelle vor hitze schützen sollen
Hat normalerweise HWZ von 30 sek
Bei hitzeschock: 3-5 minuten
Reguliert sich selbst über negative rückkopplung durch eines der proteine, deren exprimierung es auslöst
Chaperone DnaK erkennt sigma 32 unter normalen bedingungen und bringt es zur protease
Bei hitzeschock ist es missgefaltet
Bei viel sigma 32 gibt es auch viel dnaK
Sigma E
Hitzeschock faktor der auf hotzeschock und stress an zellmembran und auf periplasmatische proteine reagiert
Anti sigma faktoren
Sima E:
Durch anti faktor an membran geheftet und reguliert
Bei stress: antifaktor wird proteolysiert , wird freigelassen u kann arbeiten
Sigma 54:
Bei stickstoffmangel
Benötigt aktivator zum übergang in offenen komplex
Polymerase kann als inaktiver komplex an promotor binden
Aktivator bewirkt allosterische Konformstionsänderung des konplexes und inaktiviert ihn
Allosterischer aktivator NtrC bindet sn DNA bei wenig stickstoff
Er ist dann phosphoryliert u macht konf.änderung, dadurch kommt dna bindedomäne zum vorscheinj
Es bindet upstream des gens glnA
Rna pol, die sigma54 gebunden hat, bindet an glnA promotor in abwesenheit von NtrC
Gebundene ntrC interagiert mit simga 54 -> beugung der dns zwischen aktivator bind stelle und promotor
Diese loop wird durch IHF gemacht
NtrC ist ATPase, die die pol in aktive form überführen kann indem es den stabilen geschlossenen komplex on offen überführt
Proof reading derPOL
Phosphorilytisches editing:
Enzym nutzt active site für rückreaktion, um falschee NTP durch wieder anfügen des abgespaltenen ppi zu entfernen.
Hydrolytisches Editing:
Pol wandert Zurück und schneidet rna produkt ab
Regulon
Einheiten von genen, die zwar an verschieden orten lokalisiert sind aber deren expression durch die gleichen regulatorproteine gesteuert wird
Transkritptionsregulation in prokaryonten
Gene sind oft durch extrazelluläre signale kontrolliert
Diese signale werden üner regulatorproteine zu genen übertragen
Aktivatoren:
Positive regulatoren
Steigern die transkriptionsrate
Binden an stelle nahe des promotors und interagieren mit pol u bringen sie an promotor region
Repressoren:
Negative regulatoren
Senken oder inhibieren rate
Binden an region, die mit pol bindestelle überlappt, sodass pol nicht an promotor binden kannl
Negative Kontrolle der transkription
Eher bei prokaryonten
Gen ist aktiv -> kann durch repressoren inaktiv werden
Induktion: repressor ist aktiv u wird durch inducer inaktiv -> gen wird aktiv
Repression: repressor ist insktiv u wird durch corepressor aktiv-> gen wird inaktiv
Positive kontrolle der transkription
Eher bei eukaryonten
Gen ist inaktiv, braucht aktivator damit es aktiv wird
Induktion: Aktivator ist inaktiv u wird durch Inducer aktiv -> gen aktiviert
Repression: Aktivator ost aktiv, durch corepressor inaktiv -> gen inaktiviert
Rna polymerasen in eukaryonten
Rna pol 1: Für expression von 1 gen, das für rRna codiert
Rna pol 2: Transkribiert dir prä mrna
Rna pol 3: Transkribiert gen dirnfür 5S rRNA, trna u andere kleine rnas codieren
Capping
Abschneiden des 5‘ endes der mRNA
Findet statt nachdem die mrna die pol über exit channel verlassen hat
Addition eines methylierten guanins an 5‘ ende der mrna durch 5‘5‘ bindung
3 schritte:
1. rna triphosphatase entfernt gamma phosphatfruppe vom 5 ende des transkripts
2. guanylyltransferase fügt gmp an beta phoshpat
3. methyltransferase modifiert das guanin durch methylierung am 7‘ des purinringes
Dann wird ser-5 des ctd schwanzes dephosphoryliert, dadurch gehen capping enzyme ab und splicing enzym binden
Die 5 cap struktur rekrutiert ribosomen zur mrna
3 prozessierung
Bei erreichen der pol des ende des gens erreicht sie sequenz, die transfer der polyadylierungsenzyme zur rna auslöst
-> CPSF und CSTF
Nach bindung an rna kommen noch andere proteine, die zum schneiden u polyadenylierung der rna führen
Polyadenylierung durch poly a polymerase: anhängen von adenin an 3‘ ende der rna
1. 3‘ ende wird durch endonucleolytisches schneiden der mrna erzeugt
2. addition vieler adenin reste an 3 ende der mrna
3. degradation der rna, die noch an pol höngt durch 5‘3‘ exonuclease
4. termination der transkription
Splicing
Introns werden entfernt u somit pre mrns zu reifer mrna
Kern splicing:
GU - AG regel:
Exon-intron- bindung am 5‘ ende des introns wird durch 5‘splice site (5‘GU) markiert
Intron- exon- bindung am 3 ende des introns wird durch 3‘splice site (3‘AG) markiert
Branchpoint site: im intron, gefolgt von psrimidin tract, dort ist invariantes A (100% konserviert)
Larist bildung:
Intron wird durch 2 umesterungrn aus pre mrna entfernt
Phosphodiesterbindung wird aufgebrochen u neu geformt
Erste reaktion: 2‘OH ende des invarianten a im branch point macht nucleophiln angriff auf phosphoryl gruppe des konservierten g an 5‘ splice site -> phosphodiesterbindung bricht auf
Freies 5‘ende des introns wird durch invariantes a an branch point gebunden
5‘exon macht mit 3oh einen nucl angriff auf phosphoryl gruppe der 3‘slice site
5 und 3 exons werden verbunden und intron freigelassen
Umesterungrn durch spleißosom
mRNA transport
Transport aus nucleolus ins cytoplasma
Fehlermaschine:
Nonsense- mediated mrna decay:
Wenn mrna vorzeitiges stoppcodon enthält
Exon junction komplex ist upstream von exon exon verbindung
Signalisieren korrektes splicing und unterstützen beim transport
Wenn 1. ribosom die mrna translatiert hat, falen ejc ab
Bei falsches stoppcodon rekrutieren ejc enzyme die mrna schneiden und 5 cap entfernen
Nonstop-mediat d decay:
Rette ribosomen, die mrna codieren, die kein stoppcodon enthält
Mrna export
Durch kernporen
Hydrophobes milieu durch phenyalanin und glycin
Gene expression facilities
Verbindung von transkriptionsinitaton, splicing und 3 prozessierung
CTD( carboxyterminale domäne) interagiert mit:
Capping factors
Splicing factors
Polyadenylation factors
Mrna abbau und stabilität in eukaryontrn
Mrna menge wird durch abbau reguliert
Abbau entweder 5‘3‘ oder 3‘5‘ exonucleolytisch
Kann endonuclelytische schritte beinhalten
Decapping: wichtigster abbau weg, dnach erfolgt sofot 5‘3‘ abbau
Verkürzung des poly a schwazes: 5‘3‘ richtung
Exosom: komplex der in 3‘5‘ richtung abbaut
Endonucleolytische splatung: 3‘5‘ richtung
Mrna in prokaryonten abbau
Mrna ist kurlebig
Abbau Erfolgt durch rnase e durch 3‘5‘ abbau
Mirna
Einige hundert nt lang u haben hairpin struktur
1 kann mehrere hundert mrnas regulieren
Vorläufer wird im nucleolus transkribiert(primrna)
Formt stem loop struktur um witeren vorläufer zu formen, die pre mirna
Dicer erkennt dsrna oder stem loop u prozessiert die pre mirna und macht reife mirna duplexes
Ein strang wird von RISc gebunden
BP resultiert entweder zu mrna zu degradieren wenn parung passt
Oder translation zu inhibieren wenns net passt
RNA i
Für das posttranskriptionelle silencing von genen
Zum abschalten u fu ktionsuntersuchung von genen verwendet
