VL 7: RNA Prozessierung I - mRNA

Question 1

In welche Richtung schneiden Exonukleasen?

Answer 1

5’ –> 3’ (in der Regel)

Question 2

Funktion der Cap?

Answer 2

Abbauschutz

Translationseffizienz (Ringschlussbildung mit PolyA-Schwanz)

effizienter Export aus den Zellkern

Question 3

Wie ist der Aufbau der 5’-Cap in eukaryotischen mRNAs?

Answer 3

Gunanidin wird methyliert –> 7-Methylguanylat

5’ –> 5’ über Triphosphat-Bindung mit 5’-Ende der RNA verknüpft

Question 4

Funktion des polyA-Schwanzes

Answer 4

Schutz vor Abbau

Bestimmt die Verweildauer im Zellkern (Zytosol)

erhöht die Effizienz der Translation

Question 5

Bedeutung des polyA-Schwanzes für Gentechnik

Answer 5

Isolierung von mRNA durch Affinitätschromatographie

polyA-SChwänze binden an Substrat mit polyU

RNA ohne Poly(A)-Schwanz kann eluieren (durch Gel hindurchfließen)

Question 6

Wodurch wird die Position des Poly(A)-Schwanzes bestimmt?

Answer 6

es gibt Signalsequenz auf mRNA (ca 30 Nukleotide stromaufwärts der Polyadenylierungsstelle) welche als Konsensus AAUAAA hat.

es gibt stromabwärts weitere Signalsequenzen (5’-CA-3’ u. 5’-GU-3’)

Poly(A)-Sequenz und GU-Sequenz sind Bindestellen für Proteinkomplexe (CPSF u. CstF)

Question 7

Wieso wird Adenin für den polyA-Schwanz verwendet?

Answer 7

weil viel ATP in der Zelle vorhanden

Question 8

Funktion der Introns

Answer 8

selten Einfluss auf Genregulation

neue Ebene der Regulation: alternatives Splicen bei Eukaryoten (Genevolution)

erhöhen Stabilität der RNA

verlangsamen Transkription (nach Translation durch EJC)

Größere Variabilität:
- mehrere Proteine von einem Gen durch Exonshuffeling

Question 9

Was ist das Spleißosom?

Answer 9

besteht aus ca 150 Proteinen + 5 RNA-Moleküle (SNURPS U1,2,4,5,6)

Ist ein Ribozym

Question 10

Was sind SNURPS

Answer 10

small nuklear ribonucleoprotein particle - snRNP

Question 11

Was ist ein Ribozym?

Answer 11

ein Protein-RNA-Komplex der chemische Reaktionen katalysiert

Question 12

Wo setzen Spleißosome an?

Answer 12

erstmals am branch-point –> dort findet weitere Assemblierung statt

Question 13

autokatylatische Introns

Answer 13

brauchen kein Splicosom –> selbstsplicend

Question 14

Typ I Introns

Answer 14

splicen sich selbst und werden danach zum Ribozym

Question 15

Typ II Introns

Answer 15

splicen sich selbst durch Umklappen der 2’OH-Gruppe des Branchpoints zum 5’-Ende
Dann bindet das neugebildete 3’-OH von dem jetzt freien 5’ Ende an der 3’-Stelle des Introns
→ Diese Bindungen sorgen für ein Selbstspleißen des Introns

Question 16

pre-mRNA

Answer 16

werden durch Splicosome (SNURPs) gespliced

pre-mRNA wird zu mRNA

Question 17

Wie lautet die Signalsequenz um die Polyadenylierung zu starten?

Answer 17

5’-AAUAAA-3’

Question 18

Wann findet die Polyadenylierung statt?

Answer 18

kotranskriptional

ist integraler Bestandteil des Terminationsmechanismus der Transkription durch die RNA-Polymerase II

Question 19

Was macht das PABP?

Answer 19

unterstützt die Polymerase beim anhängen der Adenosine (beeinflusst möglicher Weise Länge des Poly(A)-Schwanzes)

spielt eine Rolle bei der Stabilisierung des Schwanzes nach der Synthese

Question 20

Welche Proteine sind an der Polyadenylierung beteiligt?

Answer 20

RNA Polymerase II with its C-Terminal Domain

Poly(A)-Polymerase

Endonuklease

• Cleavage Factor I
• Cleavage Factor II
• Cleavage and Polyadenylation Specificity Factor (CPSF)
• Cleavage Stimulation Factor (CstF)

Poly(A)-Binding Protein II

Question 21

wie werden Poly(A)-Schwänze an mRNAs gehängt?

Answer 21

CPSF interagiert mit TFIID –> wird während Transkriptionsinitiation in Polymerasekomplex eingebracht

CPSF fährt mit Polymerase II an Matrize entlang –> bindet an Poly(A)-Signalsequenz sobald diese transkribiert wird

Polyadenylierungsreaktion wird in Gang gesetzt

Question 22

Unterschied zwischen prä-mRNA und mRNA

Answer 22

prä-mRNA enthält noch Introns –> diese sind bei mRNA gerausgeschnitten (Reifung)

Question 23

was sind konservierte Sequenzmotive der Introns?

Answer 23

GT-AG-Introns: die ersten beiden Nukleotide der Intronsequenz sind die 5’Spleißstelle (5’-GU-3’) und die letzten beiden 5’-AG-3’ (3’-Spleißstelle)
Der Branch-Point: Die Verzweigungsstelle 30-50 Nukleotide hinter der 3’-Spleißstelle

Question 24

Welche Aussagen kann man über die Intronssequenzelemente in Eukaryoten treffen?

Answer 24

nicht kodierende Bereiche der DNA

Intronpositionen zeigen Konservierung

Exon/Intron-Übergänge sind konserviert
-GT-AG-Regel —> Introns fangen i.d.R. mit GT an und hören mit AG auf

Funktion von Introns:

• meist keine erkennbar Fkt
• selten: Funktion in Genregulation; tragen RNA-Gene (snoRNAs, miRNAs)
• generell: Funktion in Genevolution

Question 25

Splicosomale Introns

Answer 25

stammen von autokatalytischen (selbstspleißenden) Introns ab –> RNA kann katalytisch aktiv sein

müssen durch Spleißosomen herausgeschnitten werden

Spleißosom-Komponenten sind mit selbstspleißenden Introns (Gruppe2) strukturverwandt
- nukleäres Spleißen stammt von selbstspleißenden Introns ab

Question 26

wie funktioniert alternatives Splicen?

Answer 26

aus einem RNA-Transkript können mehrere mRNA gespliced werden, in dem die Exons in unterschiedlicher Reihenfolge zusammengesetzt werden.

die dadurch entstehenden unterschiedlichen mRNA kodieren verschiedene Proteine

• -> gewebsspezifisch
• -> führt z.B. zu unterschiedlichen Hormonvarianten

Question 27

wodurch wird alternatives splicen reguliert?

Answer 27

durch Aktivatoren/Repressoren (je nach Zelltyp variabel))

Question 28

Welche folge hat alternatives splicen letztendlich?

Answer 28

Splicen erhöht die Anzahl von Proteinen, die von einer mRNA kodiert werden können und erhöht das evolutionäre Potential eines Genoms

Question 29

Insertional/Deletinoal Editing

Answer 29

Anfügen bzw Herausschneiden von Us in der mRNA in Trypanosomen (parasitische Einzeller, meist harmlos)

Question 30

Was ist RNA-Editing (Edierung)?

Answer 30

Veränderung der codierten Information des Transkripts durch chemische Modifikation –> entsprechende Veränderung des AS-Sequenz des dazugehörigen Proteins

Question 31

Was macht ADAR?

Answer 31

desaminiert Adenosin zu Inosin (diese Reaktion ist normaler weise Teil des Recyclings der Purinnukleotide)

Question 32

Wie funktinoiert RNA-Editing beim Menschen?

Answer 32

über Desaminierung

Adenosin wird zu Inosin: Bindet dann zu Cytosin

Cytosin wird zu Uridin: Bindet dann zu Adenin

Question 33

Welche Auswirkung hat Edierung auf die Funktion von RNAs?

Answer 33

Ohne Edierung können ORFs in mitochondrialen mRNAs von Trypanosomen nicht erkannt werden!

Folgen Desaminierung

• Änderung eines Codons
• Einfügen von Spleißstellen
• erweiterte Codonerkennung in tRNAs

Question 34

Was sind ORFs?

Answer 34

Open reading frame (offener Leserahmen): Kontinuierliche Basenpaarfolge mit Start und Stoppcodon

Question 35

RNA Edierung kann die Funktion von Neurorezeptoren beeinflussen

Answer 35

Edierung verändert die AS-Sequenz und somit die Aktivität des Rezeptors.
Verlust geht mit mentalen Störungen einher (Depression/Suizid)

Question 36

Wie funktioniert das nukleäres Spleißen?

Answer 36

U1 bindet an der 5’Spleißstelle, andere Protein binden an der 3’-Spleißstelle und BBP (branch-point binding protein) bindet am Branchpoint.

Das snRNP U2 bindet am branchpoint und verdrängt das BBP

U4,5,6 verbinden U1 und U2 und die 5’-Stelle und der branchpoint näher sich einander an.
→ Dies erlaubt erst die Katalyse

Spleißfaktoren kappen das 5’-Ende. Es entsteht eine Schlaufe zwischen dem branchpoint und der 5’-Stelle.

Die Spleißfaktoren U2,5,6 bleiben an dem Intron während es an der 3’Stelle gespleißt wird

Question 37

Kodierende RNAs

Answer 37

mRNA (Translation)

Question 38

Nicht kodierende RNAs

Answer 38

tRNA,rRNA (Translation)

tRNA,snoRNA,snRNA (Prozessierung)

miRNA,siRNA (Regulation, Abwehr)

Question 39

Wie inhibieren Viren die Expression eukaryotischer mRNAs?

Answer 39

Poliovirus(ohne Cap):

Über IRES Expression einer Protease, die spezifische PABP und eIF4E (binden beide an Poly-A-Schwanz und Cap) zerstört.

Reduziert die Translation befallener Zellen dramatisch.

Question 40

Woraus besteht die Spleiß-Reaktion?

Answer 40

Aus zwei Transesterifikationen. Es werden große Mengen ATP für diverse Umlagerungen am Spleißosom verwendet.