VL 7: RNA Prozessierung I - mRNA Flashcards
In welche Richtung schneiden Exonukleasen?
5’ –> 3’ (in der Regel)
Funktion der Cap?
Abbauschutz
Translationseffizienz (Ringschlussbildung mit PolyA-Schwanz)
effizienter Export aus den Zellkern
Wie ist der Aufbau der 5’-Cap in eukaryotischen mRNAs?
Gunanidin wird methyliert –> 7-Methylguanylat
5’ –> 5’ über Triphosphat-Bindung mit 5’-Ende der RNA verknüpft
Funktion des polyA-Schwanzes
Schutz vor Abbau
Bestimmt die Verweildauer im Zellkern (Zytosol)
erhöht die Effizienz der Translation
Bedeutung des polyA-Schwanzes für Gentechnik
Isolierung von mRNA durch Affinitätschromatographie
polyA-SChwänze binden an Substrat mit polyU
RNA ohne Poly(A)-Schwanz kann eluieren (durch Gel hindurchfließen)
Wodurch wird die Position des Poly(A)-Schwanzes bestimmt?
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)
Wieso wird Adenin für den polyA-Schwanz verwendet?
weil viel ATP in der Zelle vorhanden
Funktion der Introns
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
Was ist das Spleißosom?
besteht aus ca 150 Proteinen + 5 RNA-Moleküle (SNURPS U1,2,4,5,6)
Ist ein Ribozym
Was sind SNURPS
small nuklear ribonucleoprotein particle - snRNP
Was ist ein Ribozym?
ein Protein-RNA-Komplex der chemische Reaktionen katalysiert
Wo setzen Spleißosome an?
erstmals am branch-point –> dort findet weitere Assemblierung statt
autokatylatische Introns
brauchen kein Splicosom –> selbstsplicend
Typ I Introns
splicen sich selbst und werden danach zum Ribozym
Typ II Introns
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
pre-mRNA
werden durch Splicosome (SNURPs) gespliced
pre-mRNA wird zu mRNA
Wie lautet die Signalsequenz um die Polyadenylierung zu starten?
5’-AAUAAA-3’
Wann findet die Polyadenylierung statt?
kotranskriptional
ist integraler Bestandteil des Terminationsmechanismus der Transkription durch die RNA-Polymerase II
Was macht das PABP?
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
Welche Proteine sind an der Polyadenylierung beteiligt?
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
wie werden Poly(A)-Schwänze an mRNAs gehängt?
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
Unterschied zwischen prä-mRNA und mRNA
prä-mRNA enthält noch Introns –> diese sind bei mRNA gerausgeschnitten (Reifung)
was sind konservierte Sequenzmotive der Introns?
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
Welche Aussagen kann man über die Intronssequenzelemente in Eukaryoten treffen?
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
Splicosomale Introns
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
wie funktioniert alternatives Splicen?
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
wodurch wird alternatives splicen reguliert?
durch Aktivatoren/Repressoren (je nach Zelltyp variabel))
Welche folge hat alternatives splicen letztendlich?
Splicen erhöht die Anzahl von Proteinen, die von einer mRNA kodiert werden können und erhöht das evolutionäre Potential eines Genoms
Insertional/Deletinoal Editing
Anfügen bzw Herausschneiden von Us in der mRNA in Trypanosomen (parasitische Einzeller, meist harmlos)
Was ist RNA-Editing (Edierung)?
Veränderung der codierten Information des Transkripts durch chemische Modifikation –> entsprechende Veränderung des AS-Sequenz des dazugehörigen Proteins
Was macht ADAR?
desaminiert Adenosin zu Inosin (diese Reaktion ist normaler weise Teil des Recyclings der Purinnukleotide)
Wie funktinoiert RNA-Editing beim Menschen?
über Desaminierung
Adenosin wird zu Inosin: Bindet dann zu Cytosin
Cytosin wird zu Uridin: Bindet dann zu Adenin
Welche Auswirkung hat Edierung auf die Funktion von RNAs?
Ohne Edierung können ORFs in mitochondrialen mRNAs von Trypanosomen nicht erkannt werden!
Folgen Desaminierung
- Änderung eines Codons
- Einfügen von Spleißstellen
- erweiterte Codonerkennung in tRNAs
Was sind ORFs?
Open reading frame (offener Leserahmen): Kontinuierliche Basenpaarfolge mit Start und Stoppcodon
RNA Edierung kann die Funktion von Neurorezeptoren beeinflussen
Edierung verändert die AS-Sequenz und somit die Aktivität des Rezeptors.
Verlust geht mit mentalen Störungen einher (Depression/Suizid)
Wie funktioniert das nukleäres Spleißen?
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
Kodierende RNAs
mRNA (Translation)
Nicht kodierende RNAs
tRNA,rRNA (Translation)
tRNA,snoRNA,snRNA (Prozessierung)
miRNA,siRNA (Regulation, Abwehr)
Wie inhibieren Viren die Expression eukaryotischer mRNAs?
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.
Woraus besteht die Spleiß-Reaktion?
Aus zwei Transesterifikationen. Es werden große Mengen ATP für diverse Umlagerungen am Spleißosom verwendet.
