Transkripsjon, aminosyreskiftet Flashcards
Skisser oppbygningen av et eukaryot gen som koder for et protein og forklar hvordan det transkriberes.
Hovedstrukturen til proteinkodende gener hos eukaryoter består av promoter, transkripsjonsstart, exoner, introner og transkripsjonsstopp. Innenfor exonsekvensene finner vi sekvenser som koder for 5’og 3’ ikke- translaterende områder, samt sekvensene som gir opphav til den åpne leserammen som koder for selve proteinet. Transkripsjonen deles i 3 hovedfaser (initiering,!elongering!og!terminering). Initiering: RNA polymerase II binder seg til promoter ved hjelp av transkripsjonsfaktorer. Det dobbelttrådige DNA åpnes. Elongering: RNA polymerase II starter ved transkripsjonsstart og syntetiserer et enkelttrådig primærtranskrop for mRNA (i 5’-3’ retning) på grunnlag av DNA-sekvensen i 3’-5’ retning. Terminering: Dette skjer ikke på et eksakt definert sted i eukaryote celler. termineringssetet kan variere flere tusen baser for primærtranskript fra ett og samme gen. Stopper nedenfor et polyadenyleringssignal.
Gjør rede for spleisingen av et primærtranskript for mRNA.
Her forventes det at de fleste/alle beskriver spleising av et primærtranskript for mRNA: Med spleising menes fjerning av intronsekvenser. Prosessen foregår i cellekjernen og utføres av spleisosomer, som består av protein; og RNA;komplekser. RNA;molekylene er relativt korte og betegnes U1, U2, osv. Noen av dem hjelper til med gjenkjenning av ekson/intron;overgangene. For hvert enkelt intron som ; ;spleisesetet i intronet. Prosessen begynner vanligvis med intron 1, der ; ;enden av ; ;spleisesetet blir kuttet og ekson 1 og 2 blir bundet direkte sammen. Tilsvarende fjernes påfølgende introner.
Gjør rede for modifiseringen (capping) av 5’ enden av et mRNA i eukaryote celler. Hvilken funksjon mener man denne modifiseringen har?
mRNA blir modifisert i sin 5’ ende like etter at transkripsjonen har startet. Til det første nukleotidet i mRNA skjer det en påhektet en ekstra GMP i motsatt retning av normalt (5’-5’). Videre skjer det en metylering sv denne G’en. Det er tre enzymer som er involvert i capping prosessen: fosfatase, guanyl transferase og metyl transferase. Det forventes ikke at studentene skal navngi disse. 5’ cap-strukturen mener man har betydning for:
enden av mRNA mot nedbrytning av fosfataser og nukleaser.
muligens for eksport av mRNA ut av cellekjernen
binding av mRNA til ribosomsubenhet i cytosol og initiering av proteinsyntese
Skissér oppbygningen av et ferdig bearbeidet mRNA i eukaryote organismer.
5’ cap, 5’ ikke translaterende del, åpen leseramme, 3’ ikke translaterende del, poly A hale.
Gjør rede for hvordan alternativ spleising kan gi opphav til forskjellige mRNA som koder for ulike proteiner med forskjellig funksjon.
Et primærtranskript blir dannet av RNA polymerase II. Hvis dette primærtranskriptet kan bli spleiset på forskjellige måter, kan det oppstå forskjellige mRNA. Hvis disse forskjellene omfatter den åpne leserammen, fåes forskjellig aminosyresekvens og dermed mulighet for endret funksjon.
Beskriv oppbygningen av et eukaryot ribosom. Hvor og hvordan dannes et eukaryot ribosom?
Kandidatene bør ha med følgende om oppbygningen av et eukaryot ribosom: Består av en liten subenhet (40S) og en stor subenhet (60S); til sammen utgjør de et ribosom på 80S. Den lille subenhet består av en rekke proteiner og 18S rRNA. Den store subenhet består av en rekke proteiner og 5S, 5,8S og 28S rRNA. Ribosomet har et E, P og A-sete. Kandidatene bør ha med følgende om dannelsen av et eukaryot ribosom: Ribosomene dannes i nucleolus i cellekjernen. rRNA og ribosomale proteiner danner den lille og store ribosom subenheten. Hver enkelt subenhet dannes og transporteres hver for seg ut gjennom kjerneporene og ut til cytosol.
Beskriv hvordan glutamat og glutamin brukes til å fjerne hjernens overskudd av NH3.
I hjernen skjer dette ved reaksjon katalysert av glutamin syntetasen som gir ATP, avhengig syntese av Gln:
Glutamat + ATP + NH3 -> Glutamin + ADP + Pi
Gln skilles ut i blod, og er derfor den aminosyren det er mest av i blodet. Gln tas opp av tarm, nyrer og lever, der Gln blir substrat for glutaminase: Glutamin -> Glutamat + NH3. I leveren vil NH3 videre metaboliserer til urea.
Når et voksent individ har et kosthold som inneholder for lite fenylalanin viser det seg at tyrosin blir en essensiell aminosyre. Hvorfor? Begrunn ditt svar.
Fenylalanin er en essensiell aminosyre, men samtidig også forløper for tyrosin, dvs. hydroksylering av Phe katalysert av fenylalanin hydroksylase resulterer i Tyr. Mangel på Phe medfører derfor at Tyr blir essensiell. Tetrahydrobiopterin er nødvendig koenzym for hydroksyleringen.
Skisser sammenhengen mellom alanin, aspartat, glutamat og sitronsyresyklus. Beskriv i ditt svar kort de impliserte reaksjoner, og angi hvilke koenzymer som måtte være nødvendige.
Alanin+ ketoglutarat -> Pyruvat + Glu (ALAT)
Pyruvat + NAD+ +CoA -> Acetyl CoA + CO2 + NADH H+ (Pyruvat dehydrogenase)
Asp + a ketoglutarat -> oksaloacetat +Glu (ASAT)
Glu + NAD(P)+ -> a ketoglutarat + NAD(P)H H+ (Glu dehydrogenase)
Alanin aminotransferase (ALAT) og aspartat aminotransferase (ASAT) er aminotransferaser og krever pyridoksal;fosfat (fra vitamin B6) som koenzym. For Ala går forbindelsen til sitronsyresyklus også via pyruvat DH, reaksjonen som krever flere koenzymer (alle med opphav i et B;vitamin); NAD+, FAD, lipoinsyre, tiaminpyrofosfat. Glu DH kan anvende både NAD+ og NADP+ som koenzym.
Hos mennesket er genet for HMGJCoA reduktase lokalisert til kromosom 5 og består av 20 exoner. Det er blitt beskrevet tilfeller av alternativ spleising av primærtranskriptet til enzymet. De første 21 basene i den åpne leserammen er 5’auguugucaagacuuuuucga3’
Hvordan foregår dannelsen av primærtranskriptet og hvilket enzym katalyserer reaksjonen?
Dannelsen av primærtranskriptet kan deles inn i initiering, elongering og terminering. Initiering: Generelle transkripsjonsfaktorer binder seg til promoter-regionen. RNA-polymerase II binder seg. DNA dobbelhelixen åpnes. RNA;polymerase II fosforyleres på sin C-terminal ende. DNA tråden leses i 3’-5’ retning og det syntetiseres en RNA tråd i 5’-3’ retning. Elongering: RNA polymerase II katalyserer følgende reaksjon:
RNAn + NTP -> RNAn+1 + PPi
Både exon- og intronsekvenser av DNA blir lest og primærtranskriptet inneholder derfor både exon; og intronsekvenser. Terminering: Det er i det eukaryote system ikke en vel definert terminering av primærtranskriptet. RNA;polymerase II stopper transkripsjonen i et område på ca. 2000 baser etter et polyadenyleringssignal.
Hvor i cellene foregår spleisingen og hvordan skjer den? Hva menes med alternativ spleising?
Her forventes det at studentene beskriver spleising av et primærtranskript for mRNA: Med spleising menes fjerning av intronsekvenser. Prosessen foregår i cellekjernen og utføres av spleisosomer, som består av protein, og RNA-komplekser. RNA-molekylene er relativt korte og betegnes U1, U2, osv. Noen av dem hjelper til med gjenkjenning av ekson/intronovergangene. For hvert enkelt intron som fjernes gjenkjenner deler av spleisosomet først 5’ spleisesetet og en adenin i forgreiningspunktet et stykke fra 3’ spleisesetet i intronet. Prosessen begynner vanligvis med intron 1, der første trinn er kutting av esternindingen i 5’ spleisesetet. Den frigjorte fosfatgruppen 5’-enden av intronet danner i stedet esterbinding til adenosingruppen i forgreningspunktet. Foruten C5’ og C3’ fosfodiesterbindingene får adenosingruppen her en tredje fosfodiesterbinding til C2 slik at det dannes en “lasso”. Deretter skjer det en ny reaksjon der 3’-spleisesetet blir kuttet og ekson 1 og 2 blir bundet direkte sammen. Tilsvarende fjernes påfølgende introner.
Alternativ spleising er en prosess som forekommer i eukaryote celler hvor pre;Mrna (primærtranskriptet) fra et gen leder til forskjellige modne mRNA molekyler på grunn av bruk av forskjellige exoner i spleiseprosessen. Hvis disse forskjellene i det modne mRNA omfatter den åpne leserammen, fåes forskjellig aminosyresekvens og dermed mulighet for endret funksjon av proteinet.
Benytt den vedlagte tabellen (Vedlegg 1) over den genetiske kode til å angi de 7 første aminosyrene til HMGVCoA reduktasen.
Met Leu Ser Arg Leu Phe Arg M L S R L F R
Beskriv oppbygging av et eukaryot gen som gir opphav til et mRNA.
Hovedstrukturen til proteinkodende gener hos eukaryoter består av promoter, transkripsjonsstart, exoner, introner og transkripsjonsstopp. Innenfor exonsekvensene finner vi sekvenser som koder for 3’-5’ ikke translerende områder, samt sekvensene som gir opphav til den åpne leserammen som koder for selve proteinet.
Gjør rede for generelle prinsipper ved transkripsjonsregulering av gener som koder for mRNA i eukaryote celler.
Først må DNA gjøres klart til transkripsjon. Dette kan innebære prosesser som nucleosom “unfolding”, kromatin dekondensering, demetylering av DNA og histon-acetylering. Etter at dette har skjedd kan spesifikke regulatoriske proteiner binde seg til DNA. Disse spesifikke proteinene binder seg til promotere og regulatoriske DNA sekvenser, og vil i samarbeid med RNApolymerasen påvirke/regulere transkripsjonen.
Beskriv hovedtyper RNAVmolekyler som finnes i eukaryote celler, og angi deres funksjoner.
Vi har 5 hovedtyper RNA-molekyler i eukaryote celler: rRNA, mRNA, tRNA, snRNA og miRNA. Syntese av disse RNA molekylene skjer i forbindelse med prosessen transkripsjon ved hjelp av enzymene RNA polymeraser. RNA polymerase I syntetiserer rRNA. RNA polymerase II syntetiserer mRNA (og enkelte snRNA). RNA polymerase III syntetiserer tRNA, 5SrRNA og enkelte snRNA. Hovedfunksjonen til rRNA er å danne strukturen til ribosomene. Hovedfunksjonen til mRNA er å være budbringer av genetisk informasjon, og å påse at den genetiske informasjonen i exonene overføres til en bestemt aminosyresekvens. Hovedfunksjonen til tRNA er å transportere aminosyrer og i samarbeid med mRNA påse at den genetiske informasjonen i exonene overføres til en bestemt aminosyresekvens. Hovedfunksjonen til snRNA er å være en del av spleisosomet og delta i spleisingen av exoner (fjernelse av intronsekvenser i proteinkodende gener). miRNAs er RNA-molekyler som består av 21-24 nukleotidet og som binder seg til mRNA og regulerer genuttrykk på translasjonsnivå.
