Vorlesung 7 "Control of gene expression"

Question 1

Was ist die Genexpression?

Answer 1

Der Prozess bei dem DNA die Proteinsynthese steuert. Man unterscheidet hier die Transkription von der Translation

Question 2

Was ist die Transkription?

Answer 2

Die Transkription benutzt die Informationen aus der DNA, um RNA zu synthetisieren

Question 3

Was ist die Translation?

Answer 3

Bei der Translation wird die Information der mRNA benutzt, um ein Polypeptid zu synthetisieren

Question 4

Wie unterscheidet sich die Proteinherstellung zwischen Prokaryoten und Eukaryoten?

Answer 4

Prokaryoten:
Translation der mRNA kann beginnen, bevor die Transkription abgeschlossen ist

Eukaryoten:
Eukariotische RNA-Transkripte werden durch RNA-Prozessierung modifiziert, um Boten-mRNA zu ergeben.

Question 5

Was sind die Unterschiede zwischen RNA und DNA?

Answer 5

DNA: besitzt die Basen Cytosin, Guanin, Adenin und Thymin

RNA: Cytosin, Guanin, Adenin und Uracil

Question 6

Wie viele Aminosäuren gibt es?

Answer 6

20

Question 7

Welche Base wird bei der Transkription wodurch ausgetauscht?

Answer 7

Thymin wird durch Uracil ausgetauscht

Question 8

Aus wie vielen Basen wird bei der Translation eine Aminosäure gebildet?

Answer 8

3 Basen = ein Codon (Basentriplet) bilden eine Aminosäure

Question 9

Was ist die Punktmutation?

Answer 9

Bei der Punktmutation handelt es sich um chemische Veränderungen in nur einem Basenpaar, was zu einer veränderten Aminosäurentranslation führt.

Question 10

Welche Arten von Punktmutationen gibt es?

Answer 10

Nukleoidpaaraustausch:
- ersetzt ein Nukleotid und den Partner mit einem anderen Nukleotidenpaar

Stille Mutation:
- hat keine Auswirkungen auf die Aminosäurenproduktion

Missense-Mutation:
- ist zwar immer noch ein Code für eine Aminosäure, aber für die falsche

Nonsense-Mutation:
- ändert ein Aminosäurebasentriplet in ein Stop-Basentriplet, was fast ausschließlich zu einem nicht funktionierendes Protein führt

Insertion und Deletion:
- fügen ein Nukleotidenpaar hinzu oder entfernen es aus dem Gen
- können das Leseraster ändern und zu einer Rasterverschiebungsmutation führen
- diese Mutationen haben eine desaströsere Auswirkung auf die resultierenden Proteine als der Austausch von Nukleoidpaaraustäusche

Question 11

Wie funktioniert die RNA-Polymerase?

Answer 11

Wenn DNA in RNA transkribiert wird, bewegt sich das Enzym RNA Polymerase entlang der DNA, entzwirbelt die DNA Doppelhelix, 10 bis 20 Basen auf einmal und verbindet die RNA-Nukleotiden. Dabei benötigt die RNA Polymerase keinen Primer

Question 12

Was passiert bei der Initiation, der Elongation und der Termination?

Answer 12

1. Die RNA-Polymerase setzt am Promoter (DNA-Sequenz, an dem die RNA-Polymerase ansetzt) an
2. Initiation: Die RNA-Polymerase beginnt die RNA zu transkribieren
3. Elongation: RNA-Polymerase fährt den DNA-Strang abwärts ab
4. Termination: Transkription beendet und RNA-Polymerase löst sich im Strang

Question 13

Was ist der Promoter?

Answer 13

Der Promoter signalisiert den Startpunkt der Transkription

Question 14

Was sind die Transkriptionfaktoren?

Answer 14

• Protein, das für die Initiation der RNA-Polymerase bei der Transkription von Bedeutung ist
• mehrere der Transkriptionsfaktoren binden sich an die DNA

Question 15

Was ist der Transkriptionsinitiationskomplex?

Answer 15

Zusammensetzung der Transkriptionsfaktoren und der RNA-Polymerase II gebunden an den Promoter

Question 16

Wie werden die mRNA Enden modifiziert?

Answer 16

Vor dem Startpunkt:
- ein modifiziertes Guanin-Nukleotid wird an das 5’ Ende hinzugefügt (5’-Cap)
- zwischen Start und 5’-Cap ist 5’ -UTR

Nach der Region mit den DNA-Codierungssegmenten:
- Polyadenylationsignal 3’ UTR
- 50-250 Adenin-Nukleotide werden an das 3’-Ende hinzugefügt (Poly-A Schwanz)

Question 17

Wozu dienen die Modifikationen der mRNA-Enden?

Answer 17

• erleichtert den Export der mRNA an das Cytoplamsa
• beschützt mRNA vor hydrolytischen Enzymen
• hilft den Ribosomen an das 5’-Ende zu binden

Question 18

Was ist da RNA Splicing?

Answer 18

• Pre-mRNA besteht aus Introns und Exons
• Introns werden rausgeschnitten und Exons werden zusammengefügt

Question 19

Was sind Introns?

Answer 19

Introns sind lange nicht-kodierende Segmente der Nukleotiden die zwischen den Coding-Regionen in eukariotischen RNA Transkripten liegen

Question 20

Was sind Exons?

Answer 20

Exons sind Sequenzen der RNA die eventuell ausgedrückt werden und üblicherweise in Aminosäurensequenzen übersetzt werden

Question 21

Was sind Exons?

Question 22

Was ist das alternative Splicing?

Answer 22

• abhängig von den Segmenten die beim Splicing als Exons behandelt werden
• verschiedene Polypeptide können von einem Gen dekodiert werden
• dadurch können manche Exons “ignoriert” werden und dadurch entsteht die Vielfalt an Proteinen, die dadurch entstehen können

Question 23

Was ist die Transfer-RNA (tRNA)?

Answer 23

• transferiert Aminosäuren zu den wachsenden Polypeptiden in einem Ribosom
• jede tRNA trägt eine spezifische Aminosäure an einem Ende
• jede tRNA hat ein Anticodon am anderen Ende; komplementär zu dem Codon an der mRNA

Question 24

Was sind Ribosomen?
Woraus bestehen sie?

Answer 24

Ribosomen sind zusammengesetzt aus zwei Untereinheiten die beide aus Proteinen und ribosomischer RNA (rRNA) bestehen.
Die kleine Untereinheit verbindet sich mit der mRNA.
Die große Einheit vervollständigt den Initiationskomplex

Question 25

Wie läuft der Elongationszyklus ab?

Answer 25

• die P-Seite (mittig im Ribosom) hält die tRNA das die wachsende Polypeptitdkette hält
• die A-Seite (rechts) hält die tRNA das die nächste Aminosäure trägt, welches der Polypeptidkette hinzugefügt werden soll
• die E-Seite (links) ist der Ausgang, wo entladene tRNAs das Ribosom verlassen

Question 26

Wie wird die Translation beendet?

Answer 26

1. Das Ribosom erreicht ein Stop.Codon auf der mRNA
2. Der Freisetzungsfaktor (ein Wassermolekül) fördert die Hydrolyse
3. Die Untereinheiten des Ribosoms und andere Komponenten lösen sich voneinander

Question 27

Was sind Kontrollelemente?

Answer 27

• Segmente von nichtkodierender DNA die als Bindungsstelle für Transkriptionsfaktoren dienen und helfen die Transkription zu regulieren

Question 28

Was sind Transkriptionsfaktoren?

Answer 28

Proteine die sich an die DNA binden und somit die Rate der Transkription kontrollieren

Question 29

Was sind Aktivatoren und Repressoren?

Answer 29

• beeinflussen die Chromatinstruktur, um die Transkription zu fördern oder zu stoppen

Question 30

Was sind Mediatorproteine?

Answer 30

• rekrutieren RNA-Polymerase II an die DNA, indem sie transkriptionale Aktivatoren nutzen
• Mediatoren binden keine DNA

Question 31

Was sind Operone?

Answer 31

• eine funktionelle Einheit einer genomischen DNA die aus mehreren strukturellen Genen besteht, die von einem einzigen Promoter kontrolliert werden