Vom Genotyp zum Phänotyp Flashcards
monogen
ein einzelnes Gen betreffend
polygen
mehrere Gene betreffend
nicht-kodierende DNA-Abschnitte
- Teil der DNA, der nicht für Proteine kodiert
- 90% der Gene sind nicht kodierend
- trägt zum Beispiel Nukleotidsequenzen, die zum Erkennen von Startpunkten bei der Transkription oder der DNA-Replikation wichtig sind
kodierende DNA-Abschnitte
- wichtig für die Proteinbiosynthese
- 10% der Gene sind kodierend (entspricht 2-3% des Genoms)
Zentrales Dogma der Genetik
- DNA kann nur auf RNA transkribiert werden und RNA dann auf eine AS-Sequenz
- spezielle Übertragungswege: RNA-Replikation, Reverse Transkriptase, direkte Translation von DNA zu Protein (in zellfreier Umgebung in vitro)
- nach dem Dogma “verboten”/unbekannt: Protein -> DNA, Protein -> RNA, Protein -> Protein
Wenn Information einmal in ein Protein übersetzt wurde, kann sie dort nicht wieder herausgelangen.
Francis Crick, 1958
Es kann keine sequenzielle Information von Protein
zu einem Protein oder zu Nukleinsäure übertragen werden Francis Crick, 1970
Aufbau eukaryontischer Gene
Silencer
Teil der Promoter-Region, die sich vor oder nach dem eigentlichen Gen befindet
können zusammen mit Transkriptionsfaktoren die Expression des Genes herabsetzen
Enhancer
Enhancer
Teil der Promoter-Region, die sich vor oder nach dem eigentlichen Gen befindet
können zusammen mit Transkriptionsfaktoren die Expression des Genes erhöhen
Silencer
Ebenen der Genexpression in räumlicher und zeitlicher Abfolge
DNA (Nucleus)-> Processing/Spleißen (Nucleus) -> Transport und Translation (Cytosol)
mRNA [Funktion, Aufbau]
- Übertragung der Information von der DNA zum Ort der Proteinsynthese (Ribosomen)
- cytoplasmatische mRNA ist relativ kurzlebig, kann aber auch nicht-translatiert in Ruhephase vorliegen
Transkriptionsfaktoren
regulatorische Proteine, die nach Aktivierung an genomische DNA binden und so die Effizienz der Transkription hoch -bzw. herunterregulieren
binden entweder direkt an DNA-Abschnitte (Promotoren, TATA-Box), die sie dann aktivieren oder reprimieren oder an DNA-bindende Proteine
reguliert durch Co-faktoren, Kinasen (Phosphorylierungen), Bindung von Liganden (Steroiden), …
Transkriptionsfaktoren enthalten eine DNA-Bindungsdomäne, eine Regulationsdomäne und eine Aktivierungsdomäne, welche die Zielgene aktiviert, wenn der TF bindet
verschiedene Formen, zB Zink-Finger (Zink im Chelat-Komplex, lagert sich in großer Furche an) oder Leucin-Zipper (Dimerbildung der Helices durch hydrophobe Aminosäure Leucin, pos. geladene Arginin und Lysin, lagern sich an das Phosphatrückgrat der DNA an)
RNA-Polymerase
Enzyme, die die Synthese von RNA bei der Transkription der DNA katalysiert
besitzen Mechanismen zu Fehlererkennung
werden durch Promotorregionen/Transkriptionsfaktoren reguliert
drei Klassen:
- Pol I: für rRNA im Nucleolus, besitzt eigenen Promotor und TF
- Pol II: für mRNA im Zellkern
- Pol III: für tRNA, eigener promotor und TF
- mitochondriale Polymerase
post-/cotranskriptionelle Mechanismen
Capping
Polyadenylierung
Splicing
Spleißen
- cotranskriptionelle Prozessierung von RNA (prämRNA -> mRNA)
- Das Splicing dient dem Entfernen der intronischen Sequenzen
- Splicing beginnt während der Transkription Exon/Intron-Übergänge AGGUA/GAGU—–A—–AGG
- Mehrfache Umesterungen im Spleißosom unter Ausbildung einer RNA-Lassostruktur (Lariat)
- Spleißosom beinhaltet RNAs und Proteine: snRNAs, snRNPs (U1, U2,..)
- durch das zusammenfügen unterschiedlicher Exons kann noch eine größere Diversität erreicht werden(1 Gen -> 2-4 verschiedene mRNA´s)
[nicht vollständige Karte, benötigt Überarbeitung und Ergänzung]
Capping
- Prozessierung der RNA (prämRNA -> mRNA)
- Guanin-Nukleotid + Methylgruppe wird über eine 5’-5’-Phosphodiesterbindung an das 5`-Kopfende der RNA geknüpft
- stabilisiert das Molekül und verhindert den Abbau durch Exonukleasen
- Hilft beim Ausschleusen der RNA aus dem Zellkern, indem es an Cap-Binding.Komplexe bindet, die unter anderem einen effektiven Transport sichert
- wichtig für die Initiation der Translation
Polyadenylierung
- Prozessierung/ posttranskriptionelle Modifikation der mRNA (prämRNA->mRNA)
- betrifft fast alle mRNAs, ausser Histon-mRNAs, die kein poly-Adenylierungssignal besitzen
- Synthese erfolgt templateunabhängig mittels der Poly-A-Polymerase (PAP)
- poly-A-Sequenz wird von poly-A-bindenden Proteinen (PABP) gebunden
- Funktion: Schutz vor Abbau durch RNAsen und Verbesserung der Translatierbarkeit
Chromatin [Anteile]
33% DNA, 33% Histone, 33% andere proteine
Histon
im Zellkern vorkommende basische, kleines (~100AS), konserviertes (evolutionär schon lange bestehendes) Protein, die mit genomischer DNA die Nukleosomen bilden
Funktion:
- verpacken der genomischen DNA im Kern
- Regulation der Replikation (DNA Kondensierung)
- Regulation der Genexpression
Arten: H1, H2A, H2B, H3, H4
(H3, H4)2 + (H2A, H2B)2 -> Oktamer -> +DNA -> Nucleosom-> +H1 -> Solenoid -> +andere Proteine -> Chromatin