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Genetik > VL 7: Transkription > Flashcards

VL 7: Transkription Flashcards

1
Q

Elongation

A

Wenn sich die RNA-Polymerase entlang der DNA bewegt entspiralisiert sie die Windungen der Doppelhelix und exponiert etwa 10-20 Basen auf einmal, die sich mit RNA Nukleotiden paaren können

  • Entry Tunnel DNA
  • Auseinandernahme im kurzen Bereich
  • RNA Synthese
  • i.d.R 8 bp
  • ständiges Drehen der DNA
  • Stress der Entwindung > kommt zu supercoiling, Torsionsspannung
  • Topoisomerase entspannen
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2
Q

CTD

A
  • C-terminale Domäne
  • Sequenzwiederholung, Repetition
  • Je nach Spezies mehr oder wenig häufig
  • Bei Eukarya: (YSPTSPS)52
  • Ohne Unterbrechung, in Tandem
  • 2 und 5 am wichtigsten
  • Posttranslationale Phosphorylierungen an diesen Stellen
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3
Q

Veränderung der Pol II während der Transkription (Modifikationsphasen der Polymerase)

A
  • Phosphorylierung der CTD verändert sich
  • Transkriptionstart vor Zzusammenbau der Pol II, Präinitiationskomplex: unphosphoryliert (CTD)
  • Initiale Elongation bedeutet nicht, dass mRNA vollständig gemacht wird, es gibt mehrere Voraussetzungen
  • nicht unabhängig von Chromatin
  • Diese Schritte ermöglichen unterschiedliche Arten der Transkriptionsregulation
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4
Q

Zustände der Polymerase

A
  • Initiation
    • Als Präinitiationskomplex vorliegend
    • zusammengebaut
    • Am Promotor
    • noch nicht synthetisierend
  • Pausing
    • bisschen RNA
    • Polymerase hängt fest
    • an Serin-5 phosphoryliert
  • Elongation
    • weitere Phosphorylierungen
    • dann prozessiv und produktiv
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5
Q
A
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6
Q

Phasen des Transkriptionsstarts

A
  • nicht unabhängig von Chromatin
  1. ksjkg
  2. Faktor legt Promotorbereiche frei, partielle Raeumung, Rekrutierung von Transkriptionsfaktoren, Polymerase → Präinitiationskomplex
  3. Bildung offenes Komplex, DNA in der Polymerase entwunden
  4. Phosphorylierungssignal, zusätzliche Faktoren, binden direkt an Polymerase, Serin-5. Ihibierende Faktoren, wird wieder gestoppt, aufgehalten/stalled, Verharrung hier möglich
    1. Phosphorylierung, auskicken des inhibierenden Faktors
  6. Volle durchphosphorylierung möglich, effektive Transkribierung
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7
Q

Arten der Transkriptionsregulatione

A
  • On/OffRegulation: Vor der Ausbildung des Präinitiationskomplexes (PIC)
    • zB kein offenes Chromatin
    • oder Transkriptionssignal wird gegeben (keine schnelle antwort)
  • Schnelle Antwort: nach Ausbildung des PIC
  • Massive, ultraschnelle Steigerung der Transkriptionsrate: Aktivierung nach proximaler Pausierung
    • verharren im Zustand der ausgebildeten PIC, d.h. nur noch S2 Phosphorylieren, und schon geht Transkripition los
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8
Q

Bei welchen Genen ist eine ultraschnelle Antwort notwendig?

A
  • Stressgene
  • Hitzeschockpromotoren
  • Reaktion auf Stressoren
  • Schritt: Phosphorylierung
  • kann auch zufaellig passieren
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9
Q

Transkriptionstermination in Prokaryoten - ohne Terminationsfaktor

A
  • Sekundärstruktr und das oligo U am 3’ Ende des Transkripts beiwkren Termination ohne Hilfsfaktoren
  • Hairpin Loop
  • Selbstfaltung der RNA
  • piekst Polymerase, Polymerase fällt ab
  • Terminationssignl
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10
Q

Transkriptionstermination in Prokaryoten - Faktorabhängige Termination

A
  • Rho-Faktor
  • 6 UE
  • ähnlich Helicase
  • erkennt auf naszierende RNA bestimmte Sequenz
  • ATP-Verbrauch entlang der RNA
  • Löst Hybrid der DNA und RNA auf
  • Polymerase fällt ab
  • langsamer als Polymerase
  • Sequenz nötig, damit Polymerase langsamer wird, sindt kann Rho nicht aufholen
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11
Q

Transkriptionstermination in Eukaryoten

A
  • spezielle Faktoren binden naszierende RNA Signalsequenzen (Poly-A-Site)
  • RNA wird hier geschnitten
  • PolyASchwanz wird an das 3’-Ende der fertigen RNA gehängt
  • eine 5’-3’-Exonuklease degradiert die RNA bis Polymerase erreicht ist, die dann vom Template dissoziiert
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12
Q

Der CTD belaedt die RNA mit RNA-Prozessierungsfaktoren und die DNA mit Chromatinmodulatoren

A
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13
Q

RNA-Prozessierung

A
  • nur etwa 4% der Gesamt RNAMenge weiner Zelle sind mRNA
  • Anzahl mRNA euk. Zelle: 360 000, Masse: 10-30 pg
  • Prozessierungsarten
    • Capping
    • Polyadenylierung
    • Spleißßen
      • prämRNA spleißßen
      • selbstspleißende ntrons
      • Alternatives Spleißen
    • Edierun
      • U-Addition/Deletion
      • Desaminierung von Cytidin/Adenin
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14
Q

RNA Prozessierung

A
  • mRNA-Prozessierung
    • Capping
    • Polyadenylierung
    • Spleissen
      • prä-mRNA spleissen
      • selbstspleissende Introns
      • Alternatives Spleisssen
    • Edierung
      • U-Addtion/Deletion
      • Desaminierung on Cytidin/Adenin
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15
Q

Capping

A
  • Methyliertes Guanin
  • 5’-5’ Brücke am Endterminus
  • Schutz vor Exonukleasen
  • Effizienter Transport aus dem ZK
  • Erhöht die Effizienz der Translation
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16
Q

Exo- und Endonukleasen

A
  • mRNA abbauende Enzyme
  • Endonuklease schneidet vom inneren des Polynukleotids
  • Exonuklease attackieren vom ENde
17
Q

Polyadenylierung

A
  • Polyadenylierungsstelle zwischen C und A
  • 10-20 Basen stromab vom Signal, das Polyadenylierungsmaschinerie rekrutiert
  • Polyadenylierungssignal: AAUA (AUUAA)
  • Proteine
    • Endonuklease
    • CPSF
    • PAP
    • PABP II
  • kann die mRNA vor Abbau schützen
  • erhöht die Effizienz der Translation (ca. 20-fach
  • Warum A? –> durch ATP ist A viel abundanter inder zelle, [ATP] höher
18
Q

Beispiel Regulation Polyadenylierung - RNA bindendes Protein FCA

A
  • Interaktions mit FY (Polyadenylierungsfaktor)
    • Zusammen wirken auf floweriing locus C
    • Autoregulation: verhindert weitere Expression des Gens von FCA
  • 2 poly-A Stellen für FCA
19
Q

Beispiel Polyadenylierung - Polivirus

A
  • Viren inhibieren die Expression eukaryotischer mRNAs über die Zerstörung von Proteinen, die am Cap und am Poly-A-Schwaz binden
  • Poliovirus -> keine Cap
  • RNA-Virus
  • Codiert für Proteine, Proteasen
  • erstören das PolyA-Bindeprotein
  • Reduizert Translation befallener Zellen dramatisch
20
Q

Introns und Exons

A
  • Euk. Gene sind fast immer unterbrochen
  • Exons kodieren
  • Introns kodieren nicht
  • Introns werden ebenfalls transkribiert, nachher ausgeschnitten –> Splicing
  • Größe Exons: Durchschnitt 145 nt
  • Anzahl Intrns pro Gen: 0-363 (Durchschnitt 9)
  • Fröße typischer Introns: Durchschnitt 3300 nt
21
Q

GT-AG-Regel

A
  • Exon/Intron Übergänge sind konserviert
  • Jedes Intron beginnt mit GT (GU)
  • Endet mit AG
  • Branch Site: A
22
Q

Spleißen Chemie

A
  • Besteht aus zwei Transesterifikationen
  • Theoretisch müsste keine Energie zugeführt werden
  • Tatsächloch werden große Mengen ATP für diverse Umlagerungen im Spleißosom benötigt
  • mRNA: Exon-P-GU——A2’-OH—AG-P-Exon
    • Branching Site A2’-OH (RNA hat noch oxidierenden Sauerstoff an 2’)
      • diese OH-Gruppe enzymatisch aktiv
    • 1. Transesterreaktion: OH-Gruppe des branching A attackiert nukleophil Phosphoratom von Phosphatgruppe Exon-P
      • Produkt: freies 5’-Exon mit 3’OH Gruppe (Exon-OH) und halbzirkulaere RNA (A mit P verknüpft und zweites Exon liegt frei
    • 2. Transesterreaktion: freies 5’-Exon mit 3’OH (Exon-OH) nukleophiler Angriff auf P-Exon
      • Produkte: freies Laria (Lasso) verknüpfte Exons: Exon-P-Exon
  • braucht eigentlich keine Energie, Energie steckt in der RNA selbst
  • Spleissosom: RNA-basierte Katalyse. Ribozym!
23
Q

Komponentendes Spleissapparates

A
  • ca. 150 Proteine
  • 5 RNA Molekü;e (snRNA)
    • small nuclear …
    • U-reiche snRNA
      • stecken in Partikel U1, U2, etc..
        • snRNPs: (snurps) small nuclear Ribonecleoprotein Particles
        • Ribonukleoproteine
  • Intron
24
Q

Spleißosom Wirkungsweise, Erkennung

A
  • Erkennung:
    • über RNA-RNA Erkennungs-Interaktionen, sequenzspezifisch
    • snurps assemblieren nacheinander abwechselnd auf RNA
      • U1 erkennt 5’-Splice-Site
      • BBP (Branch point Binding Protein) erkennt A
      • Proteine die 3’-Splice-Site erkennen
      • U2 verdranengt BBP
25
Q

Das Spleißosom setzt sich am Intron zusammen: Erkennung und Umlagerung

A
  • Transesterreaktion
    • Triple-Komplex U4, U5, U6
    • bringt Branch-point und 5”-Spleiss-Site zusammen, zieht U1 und U2 zusammen
    • ersetzt U1
26
Q

Spleißfaktoren restrukturieren das Intron und erlauben damit erst die Katalyse

A
  • 5’-Splice-site und Branching Point werden miteinander kombiniert
  • U4 wird rausgeschmissen
    1. Transesterifikation
    1. Transesterifikation
27
Q

Spleißvorgang vereinfacht

A
  • Benötigt werden: Spleißapparat (Spleißosom, snurps(snRNP), BBP, etc ) und unreife RNA
  • snRNPs assemblieren nacheinander abwechselnd auf die RNA an beiden Intron-Exon-Grenzen und am Branching-Point
    • U1 auf 5’-Ende, U2 auf Branchpoint, Proteine auf 3’-Ende
  • Restrukturiereung des Introns: Triple-Komplex (U4,U5,U6) bringt U1 und U2 zusammen und katalysiert erste Transesterreaktion.
  • zweiter Transesterreaktion
  • Produkt: kombiniertes Exon, Intron-“Lasso”

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