VL 2 Gimpl: Epigenetik I Flashcards
Womit befasst sich die Epigenetik?
Die Epigenetik beschäftigt sich mit dem Einfluss der Umwelt auf die Genaktivität. Dabei werden sowohl die Einflussfaktoren, als auch die beteiligten Mechanismen untersucht.
Mit vererbbaren Änderungen des Chromatins bei unveränderter DNA-Sequenz.
Was bezeichnet man als 3 epigentische Schalter?
Biologen kategorisieren drei Hauptmechanismen, um epigenetische Regelungen anzuweisen:
1. DNA-Methylierung,
2. Posttranslationale Histon-Modifikationen (PTMs),
3. Nichtcodierende RNAs
Damit die Transkription gestartet werden kann, muss die Histon-DNA für die RNA-Polymerase (500kD) zugänglich sein. Das Problem hierbei ist, dass diese in etwa so groß wie ein Nucleosom (300kD) ist.
Wie wird das Chromatin der Histone aufgelockert?
Z.B. durch Histon-Acetylierung oder -Methylierung
HATs (Histon-Acetyltransferasen) befinden sich im Cytosol und im Nucleus.
-> Welche Aminosäuren bei Histonen werden acetyliert?
-> Welcher Cofaktor wird von der HAT benötigt?
-> Welche Domänen erkennt Histon-Acetylierung?
-> Welches Enzym ist der Gegenspieler der HATs?
- Lysin-Seitenketten
- Cofactor Acetyl-CoA
- Bromo-Domänen
- HDACs (Histon-Deacetylasen) reprimieren die Gentranskription.
Wie wirken Proteine mit HAT-Domäne?
-> Ein Beispiel für ein solches Protein?
- Proteine mit HAT-Domänen aktivieren die Transkription.
- Ein häufiger Coaktivator für viele Gene ist CREB-binding Protein (CBP/p300).
Auch nukleäre Rezptoren nutzen Histon-Acetylierung zur Genregulation.
Die Transkription ist zum Teil Hormon gesteuert. Welcher Coaktivator wird hier gebraucht?
Auch hier ist der Coaktivator CBP/p300 beteiligt
Wie läuft die Transkriptionsaktivierung von RXR/RAR ab?
- Im nicht aktiven Zustand ist ein Repressor-Komplex mit HDAC an die DNA gebunden.
- Durch die Coaktivatoren RA (Retinsäure) und CBP/p300, p/CAF und SRC wird der Repressor-Komplex verdrängt.
Was ist p/CAF?
P/CAF (eine Acetyltransferase) acetyliert Histone und aktiviert die Transkription.
Histon-Deacetyltransferasen reprimieren meist die Gentranskription.
->Welche HDAC-Klassen sind Zinkabhängig?
Die HDAC-Klassen 1,2 und 4 sind zinkabhängig.
Histon-Deacetyltransferasen reprimieren meist die Gentranskription.
Eine Sonderklasse der HDACs sind die Sirtuine.
-> Von welchem Cofaktor sind sie abhängig?
-> Welche Besonderheit haben Sirtuine?
-> Wo sind sie zu finden?
- Sirtuine sind NAD+ abhängig.
- Einige Sirtuine sind Deacyltransferasen und mono-ADP-Ribososyl-transferasen.
- Im Nucleus, im Cytosol und in Mitochondrien
Der Mismatch-Repair-Mechanismus läuft nach Replikation ab.
Wie funktioniert er?
- Markierung des Mismatch durch Einzelstrangbruch.
- Exonuclease entfernt fehlerhafte Nukleotide.
- Eine DNA-Polymerase fügt das richtige Nukleotid ein.
- Ligase fügt Strang wieder zusammen.
https://www.youtube.com/watch?v=o4yJF90OR9M
Bei Dimerisierung von z.B. Pyrimidin-Basen läuft der “Nucleotide excision repair” ab.
Wie funktioniert er?
- Endonuclease schneidet betroffenes Basenpaar raus.
- DNA-Polymerase fügt Nucleotide ein
- DNA-Ligase verknüpft die Stränge (Nukleotide) wieder zusammen
https://www.youtube.com/watch?v=PySVsEUnrng
Ein wichtiger Mechanismus der DNA-Reparatur ist die Poly-ADP-Ribosylierung (PAR).
-> Wer vermittelt die PARylierung?
PAR-Polymerasern (PARPs)
Welche Stränge werden durch PARylierung normalerweise repariert?
einzelstängige DNA
Wieviele Riboslylierungsschritte sind zur DNA-Reparatur nötig?
Welches Problem gibt es dadurch?
- Jeder einzelne Ribosylierungsschritt (etwa 60 bis 80 an einem Acceptor) verbraucht ein Molekül NAD+.
- In Zellen mit reparierten DNA-Einzelstrangbrüchen besteht daher ein Mangel an NAD+.
Wie funktionieren PARP-Inhibitoren?
Warum können sie zur Behandlung von Krebs verwendet werden?
- Durch Hemmung werden Brüche nur noch durch homologe Rekombination repariert. (=Reparaturmechanismus für doppelsträngige DNA)
- In Krebszellen ist die homologe Rekombination defekt.
- Dadurch könen sie in ihrem Wachstum gehemmt bzw. sogar abgetötet werden.
Reaktionsgleichung für die Poly-ADP-Ribosylierung? Welche AS sind betroffen?
Glu, Asp, Arg und Lys
Welche Reaktion vermitteln Sirtuine?
Sirtuine hemmen PARPs. Warum?
Sirtuine verbrauchen genau wie PARPs NAD+. Somit besteht ein antagonistischer Cross-Talk.
Wie wirkt Histonmethylierung auf die Transkription?
-> Wovon ist das abhängig?
- Transkriptionsaktivierend oder -inaktiverend
- Die Methylierungsposition ist entscheidend.
Ist die Methylierungsreaktion irreversibel?
-> Welche Enzyme vermitteln die Reaktion?
-> Was ist der Cofaktor bzw. Methylgruppendonor?
- Die Methylierungsreaktion verläuft reversibel.
- Histon-Methyltransferasen (HMT) bzw. Histon-Demethylasen (HDM).
- SAM (S-Adenosinmethionin)
Welche Aminosäuren werden wie oft methyliert?
- Lysin-spezifische Enzyme methyliern 1,2 oder 3-fach.
- Arginin-spezifische Enzyme methylieren 1 oder 2-fach.
