VL 6 Replikation 2 / Transkription 1

Question 1

Das zentrale Dogma der Molekularbiologie

Answer 1

Die Hypothese des Informationsflusses

Question 2

Eigenschaften von Promotoren in Prokaryoten

Answer 2

1. 10 bp vor dem Startpunkt der RNA-Synthese liegt die TATA-Box (eine Sequenz die Ählnichkeiten mit der 5’-TATAAT-3’-Sequenz hat)
   → -10-Region
2. 35 bp vor dem Startpunkt der RNA-Synthese liegt ein ATreicher Abschnitt, eine zweite Sequenz (5’-TTGACA-3’)
   → -35-Region
3. UP-Element, stromaufwärts von der -35-Region
   → hier bindet die a-Untereinheit der Polymerase

Question 3

Was ist Transkription?

Answer 3

• ist das Kopieren von DNA in RNA
• wird durch das Enzym RNA Polymerase katalysiert
• erfolgt ausgehend von spezifischen Bindungsstellen der RNA Polymerase, sogenannten Promotoren

Question 4

Eigenschaften der Promotoren in Eukaryoten

Answer 4

• RNA-Polymerase I, II, III und IV
• RNA-Polymerase I generiert rRNA (ribosomale RNA),
• RNA-Polymerase II generiert mRNA und snRNA (small nuclear RNA),
• RNA-Polymerase III generiert tRNA, snRNA sowie 5S-rRNA und
• RNA-Polymerase IV generiert siRNA (small interfering RNA).

Question 5

Wie ist die bakterielle RNA-Polymerase aufgebaut?

Answer 5

Question 6

Welche Polymerasen transkribieren was?

Answer 6

• RNA-Polymerase I: bindet an spezifische Pol-I-Promotoren und transkribiert ausschließlich die Pol-I-Gene der ribosomalen RNA (rRNAs)
• RNA-Polymerase II: transkribiert alle proteincodierenden Gene und erstellt somit alle mRNA-Moleküle
• RNA-Polymerase III: hoch spezialisiert auf für die Transkription von Genen, die die Info für kurze, nicht-proteincodierende Transkripte tragen

Question 7

Transkriptionsinitiation: Faktoren und Ereignisse in Prokaryoten

Answer 7

1. Bindung der RNA-Polymerase
2. Aufschmelzen der DNA
3. Abortive Initiation (“stottert und gibt einzelne Sequenzen ab)
4. Entlassen der Sigma-Untereinheit (nun beginnt die eigentlich Transkription)
5. Elongation

Question 8

Transkriptionsinitiation: Faktoren und Ereignisse in Eukaryoten

Answer 8

• TF = transcription factor
• Öffnet unter ATP Verbrauch die dsDNA
• Phosphoryliert CTD (C -terminal domain) von Pol II
• TBP = TATA binding protein
• CTD = C-terminal domain (phosphoryliert die Polymerase)
• PIC = Prä-Initiationskomplex (beginnt die Elongation)

Question 9

Wie wird der relevante Abschnitt auf der DNA gefunden?

Answer 9

• die Polymerase sucht die DNA gezielt ab bis sie den Promotor gefunden hat und bindet dann
• Polymerase kann auf und zwischen den Chromosomen springen, da die Affinität ohne Bindung an einen Promotor sehr gering ist

Question 10

Elongation: Pausen als Regulationsstellen

Answer 10

• der Phosphorylierungszustand der CTD ändert sich während der Transkription
• trägt zur Erhaltung einer offenen, transkriptionsfähigen Chromatinstruktur bei
• die Phosphorylierung der CTD (Carboxy terminal domain) der Pol II an Ser5 durch TFIIH erlaubt die Ablösung der Pol II vom Promoter
• NELF (negative elongation factor) und SPT4/5 unterstützen die Pausierung
  → beide werden von der pTEFb/CDK9-Kinase phosphoryliert

Question 11

Transkriptionstermination in Prokaryoten

Answer 11

1. Die Sekundärstruktur und das oligo U am 3‘-Ende des Transkripts bewirken Termination ohne Hilfsfaktoren
2. Der Rho-Faktor ist ein Protein, das als ATP-abhängige Helikase agiert, die sich entlang neu synthetisierter RNA Richtung 3’-Ende bewegt und schließlich die RNA von der DNA ablöst und damit die RNA-Synthese beendet

Question 12

Transkriptionstermination in Eukaryoten

Answer 12

• Pol II verlängert die mRNA bis über das letzte Exon hinaus
• letzter Abschnitt enthält das Signal zur Spaltung der mRNA und die Polyadenylierung (AAUAAA)
• der Komplex interagiert mit der CTD und der Signalsequenz und eine enthaltene Endonuclease spaltet die mRNA stromabwärts von der Signalsequenz
• der Poly-(A)-Schwanz wird synthetisiert und an die mRNA angehängt (Polyadenylat-Polymerase)
• eine 5‘-3‘ Exonuklease degradiert die “restliche” RNA bis hin zur Pol II, diese dissoziiert dann von der DNA

Question 13

Verknüpfung von Transkription und RNA-Reifung in Eukaryoten über die CTD der RNA Pol I

Answer 13

• Der CTD belädt die RNA mit RNA-Prozessierunsfaktoren und die DNA mit Chromatinmodulatoren
• Transkription und Translation sind in Eukaryoten durch die Zellkernmembran räumlich von einander getrennt

Question 14

Aufgaben der C-terminalen Domäne der Pol II

Answer 14

• dient als Plattform für die Rekrutierung phasenspezifischer Hilfsproteine

→ in Abhängigkeit eines Phophorylierungsmuszers an den As Ser2, Ser5 und Ser 7

1. lösen der Pol II vom Mediatorkomplex
2. Stimulation der Elongation
3. Modifikation der mRNA (Capping)
4. posttranslationale Modifikation von Histonen