VL 4 Topoisomerasen, Genome, Chromosomen

Question 1

Einige wichtige Genomgrößen (Mensch, E.coli, Hefe)

Answer 1

Question 2

Das Genom von E. coli ist strukturiert – wie?

Answer 2

• in der Mitte ein liegt ein Proteinkern
• superspiralisierte DNA-Schleifen in der Proteinmatrix befestigt; können zum Teil auf unspiralisiert sein
• auf einer Schleife liegen Gene die verwandt sind oder ähnliche reguliert werden

Question 3

Repetitive DNA

Answer 3

Mittelrepetitive DNA: 10 – ca. 106 Kopien/Genom

• Minisatelliten DNA: geringer Wiederholungen; 5-50 Wiederholungen
• Microsatelliten DNA: kurze, nichtcodierende DNA-Sequenzen von zwei bis sechs Basenpaaren Länge
• Transposons (springendes Gen): Genabschnitte, die ihre Position im Genom ändern können
• LINES, SINES: sind relativ gleichverteilt über die Chromosomen zu finden; SINEs sind 100-500 bp lang, LINEs sind 6000–7000 bp lang

Hochrepetitive DNA: > 106 Kopien/Genom

• Satelliten-DNA: hochrepetitive Abschnitte

Question 4

Aufbau eines Chromosoms

Answer 4

• Chromatin: aufgelockert; Interphase
• Euchromatin: locker gepackt
• Heterochromatin: fester gepackt
• Chromosomen: kondensiert; Mitose/Meiose
• haben einen festen Platz im Kern, Topologie der Chromosomen ist nicht zufällig
• NOR: Nukleolusorganisatorregion

Question 5

Wie liegen Chromosomen in der Interphase / im Zellzyklus vor?

Answer 5

1. G1-Phase: Zellwachstum mit Zellteilung koordinieren; Ein-Chromatid-Chromosomen
2. S-Phase/ Interphase: Replikation; Ein-Chromatid-Chromosomen ⇒ Zwei-Chromatid-Chromosomen
3. G2-Phase: Kontrolle der neu gebildeteten DNA, Übergang in die Mitose; Zwei-Chromatid-Chromosomen
4. Mtiose: die zwei Schwesterchromatide eines jedes Chromosmen werden auf die Tochterzellen aufgeteilt

Question 6

Was sind Histone?

Answer 6

• basische Protein im Zellkern von eukaryotischen Zellen
• helfen bei der Verpackung der DNA (rollen diese förmlich auf)
• Vier Proteine: H2A, H3, H2B, H4 mit C- und N-Terminals
  → 8 Proteine bilden ein Nukleosomen
• H2A+H2B und H33+H4 als Dimer
• 146 Basenpaare werden um das Nukleosomen gewickelt = 1,7 Windungen

Question 7

Wie sieht die Bindung zwischen Nukleosomen und der DNA aus?

Answer 7

• Die Kontakte zwischen Histon und der DNA finden an der kleinen Furche und dem Phosphatrückgrat statt
• Das Linkerhiston H1 bindet im Bereich des Austritts der DNA aus dem Nukleosom
  → die DNA zwischen den einzelnen Nukleosomen wird enger geschnürt, wodurch das Chromatin kompaktiert wird

Question 8

Nukleosomen können ihre Lage verändern. Welche Arten?

Answer 8

1. sliding: Nukleosom verschiebt sich auf der DNA, um bspw. Genabschnitte freizugeben
2. transfer: Nukleosom wird auf einen anderen DNA-Abschnitt übergeben, um den benutzten frei zu geben
3. turning: Drehung der DNA auf dem Nukleosomen, um ein Protein besser angreifbar zu machen

Question 9

Histone werden an ihren N-Termini modifiziert (welche Modifikationen gibt es?)

Answer 9

• Die N-termine der Histone werden reversibel modifiziert
• Phosphorylierung
• Acetylierung (wichtig für die Aktivierung von Genen, “ziehen” Bromodomainen an ⇒ locker gepackt
• Methylierung (“ziehen” Chromodomainen an) ⇒ fester gepackt
• Ubiquitinylierung (Ankopplungen ubiquitin-ähnlicher Proteine)

Question 10

Der Histoncode bestimmt wesentlich die Ausbildung der Chromatinstruktur

Answer 10

Question 11

Eigenschaften von DNA Topoisomerasen

Answer 11

Topoisomerasen vom Typ

• IA schneiden einen der beiden Einzelstränge und führen den anderen durch die Lücke
• IB wirken als „Drehgelenk“
• II schneiden einen Doppelstrang und führen einen anderen durch die Lücke
  ⇒ können verschiedene topologische Strukturen auflösen
• Gyrasen (nur) können supercoiling einführen
  ⇒ benötigt ATP