Vorlesung 10a Flashcards
Regulationsmechanismen in Bacteria und Archaea Sensen von Umweltsignalen -DNA Bindeproteine -Operonkonzept -Lac-Operon -Katabolitregulation -Attenuation (Schleifenbildung)
Welche Regulatarischen Ebenen gibt es?
- Proteine: Modifikation von Enzymaktivitäten
- Transkription
- Translation
Welche regulatorischen Prinzipien kommen auf Proteinebene vor?
-posttranslationale Modifikationen:
reversibel (Phoshorylierung,Adenylierung…);
permanent (Abbau; Oxidation von FeS-Zentren)
-allosterische Veränderungen
Welche regulatorischen Prinzipien kommen auf Transkriptionsebene vor?
- positiv: Aktivierung
- negative: Repression
- ncRNAs
- Riboswitches
Welche regulatorischen Prinzipien kommen auf Translationsebene vor?
- ncRNAs
- Riboswitches
- Attenutation (Trp-Operon)
Operonkonzept:
- nur bei Prokaryoten
- Serie von hintereinandergeschalteten Genen
- Alle Gene in einer einzigen mRNA transkribiert: –> polycistronische mRNA
- Besteht aus: Regulator, Operator und Promotor, Strukturgenen
Was ist RNA -Seq-Technologie?
Bestimmung der Nukleotidabfolge der RNA bezeichnet, die auf Hochdurchsatzmethoden (Next-Generation Sequencing) basiert
-misst die Konzentration der mRNA in verschiedenen experimentellen Bedingungen
Eigenschaften DNA-Bindende Proteine:
- bestehen aus Helix-turn-helix Motif aus 60 AS
- aus stabilisierenden Helixes (2) und Erkennungshelix (1)
- Binden an DNA z.B. Aktivatoren/ Repressoren
Aktivator:
- sitzt vor RNA-Polymerase
- Aktivatorprotein bindet am Promotorbereich
- Promotoren von aktivierbaren Genen oft schwach affin zu RNA-Polymerase
- Aktivator verbessert Affinität zu RNA-Polymerase –> Ablesen Strukturgene
Welche zwei Fälle lassen sich beim Repressor unterscheiden?
- Repression
- Induktion
Repression
- es liegt ein inaktiver Repressor vor
- durch anstieg Konzentration Tryptophan (Endproduktrepression), Bindung davon an Repressor
- aktiver Repressor bindet an Operator
- kein Ablesen RNA-Polymerase –> keine Transkription
Induktion:
- esliegt ein aktiver Repressor vor, der an Operator gebunden ist
- -> keine Transkription
- Substratinduktion (Lactose) bidet an Repressor –> Inaktivierung
- -> Transkription
Wodurch erhöht sich die Anzahlt an Regulationsmöglichkeiten?
-Das Aktivatoren bis zu 200 bp stromaufwärts vom Promotor binden können, somit auch RNA-Polymerase
Schleifenbildung
-durch Wechselwirkung Promotor mit RNA-Polymerase
Funktion Schleifenbildung
- zur verstärkten repression (mehrer Lac Repressoren zwischen mehreren Operons)
- spezifische Abschnitte auf Operon können abgelesen werden
welche Strukturgene besitzt das Lac-Operon? (in Reihenfolge)
- lacZ –> ß-Galactoisdase
- lacY –> Permease
- lacA –> Acetylase
- lacI –> Sitz Repressor
Diauxie?
-Abbau zucker besser zu verstoffwechseln
-dann umschalten auf anderen Zuckerabbau
-In Gegenwart mehrerer Kohlenhydratquellen werden zunächst die energie-
reichsten Substrate verwertet
Katabolitrepression?
-Anwesendheit einer bevorzugten Kohlenhydratquelle verhindert die
Synthese von Enzymen für die Verwertung anderer Kohlenhydrate
Was ist der Indukter beim Lac-Operon?
-Allolaktose bindet an Repressor –> der inaktiv
Wie entsteh die Allolaktose?
-Transferasenebenaktivität der ß-Galactosidase
Was ist der Trivialname der ß-Galactosidase
-Lactase – > Spaltung Lactose an ß-1-4 -Bindung
Was macht die CRP-Selle und wo liegt sie?
- Auf dem Operon vor dem Promotor
- wichtig bei Anwesenheit Glucose
- wichtig bei Katabolitrepression
Was passiert bei der Katabolitrepression am Lac-Operon?
- Glukose nicht vorhanden wird ATP zu cAMP durch Adenylatzyklase
- bei viel cAMP bindet es an CRP-Dimer (Aktivator)
- volle Trankription der Lac-Gene
Was machen Aktivatoren?
- erhöht die Frequenz um Genabzulesen
- ohne dauert das Ablesen länger
Was beeinflusst die Lac-Operon Transkription also:
- Anwesenheit von Glukose
- Anwesenheit von Allolactose
Wann ist das Lac-Operon aktiv bzw. nicht aktiv?
- nicht aktiv: keine Glukose und keine Lactose
- -> Repressor aktiv, bindet an Operator
- nicht aktiv: Glukose und keine Lactose –> Repressor aktiv, kaum cAMP
- aktiv: keine Glucose, aber Lactose –> cAMP ausreichend da, inaktiver Repressor
- vermutlich auch aktiv : Glucose und Lactose vorhanden –> nur sehr langsam, kaum cAMP
Wie viel cAMP müssen an ein CRP binden?
2
Wie wird die Tryptohanbiosynthese reguliert?
- Attenuation
- -> Loop-Bildung
Wo befindet sich die Promotorsequenz ?
-35 bis -10 oder Pribnow Box
Was in der RNA-Polymerase erkennt den Promotor?
-σ-Faktor
Woraus besteht die RNA-Polymerase?
-2 alpha, 2betta, ein ohmega-Einheit und einem sigma-Faktor
die 7 wichtigsten Sigmafaktoren in E. coli:
- σ70 der wichtigste houSe keeping (exp. Wachstum), rpoD
- σ54 Stickstoffregulation (Nitrogen) rpoN Promotorregion: -24 bis -12 (Ausnahme)
- σ32 (H) heatshock roH für Reperaturmechanismen
- σ28 Gene für Flagellen-Synthese
- σ38 (S) stationäre Phase rpoS
- σ24 Membranaufbau E
- σ18 Eisentransport Fecl
Was machen σ-Faktorne
Regulieren unterschiedliche Prozesse
