VL 1: Bakterielle Genexpression und Genregulation

Question 1

Der bakterielle Nukleoid

Answer 1

• Bestandteile: DNA und DNA-assoziierte Proteine
• Kompakte Struktur
  
  • Chromosomen (bsp: e.Coli) 1 mm lang, Zelle jedoch 1-3 μm
  • DNA extrem Kompakt!
• Kompaktheit variiert je nach Wachstumsbedingungen
• In direktem Kontakt mit Cytoplasma
• Kann gefärbt werden

Question 2

Supercoiling

Answer 2

• Prinzip: DNA kann unterwunden oder überwunden sein
• Doppelsträngige DNA in Chromosomen enthalten ca. 50 supercoiled Domänen

Question 3

Gene des Genoms von E. Coli

Answer 3

• Genom enthält einzelne Gene und Operone als Transkriptionseinheiten
• Kontrolliert von regulatorischen DNA-Binde-Proteine
• In Bakterien ein Gen kodiert ein Protein bzw. ein nicht-kodierendes RNA

Question 4

Informationsfluss

Answer 4

Question 5

Struktur RNA und DNA

Answer 5

Question 6

RNA Sekundärstruktur

Answer 6

• RNA kann mit sich selbst falten
• Entstehen Doppelstrangregionen
• 3-dimensionale kurze Helices (in tRNA, mRNA, rRNA)

Question 7

Transkription: RNA-Polymerase Reaktion

Answer 7

• Elongation nur am 3‘-Ende
• Benötigt Matrizenstrang für richtige Nukleotide

Question 8

Methoden der Regulation der Genexpression

Answer 8

• Regulation der Transkription wichtiger Regulationspunkt in Bakterien
• Es gibt auch:
  
  • Turnover tranksripts
  • Translation von Transkripten
  • Regulation der Proteinaktivität
  • Protein degradation

Question 9

Promotoren und RNA-Polymerase

Answer 9

• Promotor Bindestelle für RNA-Polymerase
• Haben typische Nukleotidsequenz
• Wird von RNAP erkannt
• -35 und -10 Region (Pribnow Box) mit spacer von ca. 17 bp
• Core RNAP besteht aus 2 slpha UE, 1 beta UE
• Holo-RNAP aus core + sigma UE
• Sigma UE
  
  • Vegetative sigma UE
  • Essentiell, braucht Promotor

Question 10

Struktur bakterieller RNA-Polymerase

Answer 10

• Kern RNAP besteht aus
  
  • zwei alpha-UE
  • ein beta UE
  • manchmal auch omega UE (Elongationsform)
• RNA-Holoenzym –> Initiationsform der RNAP
  
  • Sigma-UE
    
    • bindet an Promotor

Question 11

Der Translationszyklus

Answer 11

• Initiation
• Elongation
• Termination

Question 12

Initiation der Transkription - Transkriptionsblase

Answer 12

• Binden RNAP an Promotor
• DNA trennt sich in 2 Stränge am zentralleen Teil der Promotorsequenz
  
  • zwischen -12 und +5

Question 13

Bakterielle Transkriptions Terminatoren

Answer 13

• freie RNA entsteht von RNAP
• kann unmittelbar sekundärstrukturen formen
• spezifische stem loop Strukturen gefolgt von oligo-U sind Terminatoren
• werden von RNAP erkannt
• sind Stoppsignal
• Freisetzen des Transkripts

Question 14

(!) Konservierte Regionen von Sigma und ihre Molekulare Funktionen

Answer 14

Question 15

Der ‘geschlossene’ RNA-Polymerase DNA Komplex

Answer 15

Question 16

(!) der offene RNAPDNAK ‘open complex formation’

Answer 16

Question 17

(!) Multiple transcription initiation von RNAP an hochtranskribierte rRNA Operon

Answer 17

Question 18

Regulation der Genexpression I: Austausch der Sigma-Untereinheit

Answer 18

• Gene können aktiviert und inaktiviert werde
• Große Gruppen von Genen können koordiniert hoch- oder runterreguliert werden durch Austasch der Sigma-UE von RNAP
• meisten bakterien haben mehrere SigmaUE
• untersch. Sigma-UE erkennen unterschiedliche Promotorsequenzen
• untersch. Sigma UE konkurrieren für RNA-Kern

Question 19

Sechs verschiedene Sigma Faktoren in E.Coli und ihre Promotorsequenzen

Answer 19

Question 20

Regulation der Genexpression I: Transkriptionsfaktoren

Answer 20

• DNA-Binde-Proteine
• Formen Dimere
• Binden an Palindromische DNA Sequenzen inverted repeats) in großen Furche