Brainscape's Knowledge GenomeTM

Browse over 1 million classes created by top students, professors, publishers, and experts.


See full index

Molekularbiologie > mRNA Biogenese und Disease > Flashcards

mRNA Biogenese und Disease Flashcards

1
Q

In welcher Reihenfolge läuft die Prozessierung des primären mRNA-Transkriptes ab ?

A
  1. Capping
  2. Splicing
  3. 3´-Ende Prozessierung
  4. Polyadenylierung
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Welche Funktionen hat die Unterbrechung eukaryotischer Gene durch Introns ?

A
  1. Höhere genetische Variabilität
    -> Ein Gen kann verschiedene Proteine hervorbringen
    -> Durch den Austausch von Exons können neue Gene entstehen
  2. Erhöhte Stabilität
    -> Kurze Exons bleiben bei der Rekombination eher intakt
  3. Exons kodieren häufig für funktionale Domänen
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Wie viele Introns und Exons enthält eine typische humane Prä-mRNA ?

A

-> 7-8 Introns

-> 8-9 Exons

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Introns haben drei konservierte Basenbereiche. Welche sind das ?

A

-> GU am 5´-Ende des Introns

-> A am branch point

-> AG am 3´-Ende des Introns

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Erkläre die zwei katalytischen Schritte des Spleiß-Prozesses.

A
  1. A des branch points startet einen nukleophilen Angriff auf die 5´- Splice-site
    -> Exon 1 wird abgetrennt
    -> Intron ist als Lariat-Struktur an Exon 2 gebunden
  2. Exon 1 startet einen nukleophilen Angriff auf die 3´- Splice-site
    -> Exons werden verbunden und Intron wird abgespalten
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Was versteht man unter alternativem Splicing ?

A

Ein Splicing-Prozess, bei dem aus einem einzelnen Transkript verschiedene reife mRNAs entstehen, die zur Produktion von Protein-Isoformen oder sogar Proteinen mit antagonistischen Funktionen führen

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Inwiefern erweitert das alternative Spleißing die genetischen Vielfalt ?

A

Das Transkriptom und das Proteom werden vergrößert, ohne dass das Genom dafür erweitert werden müsste.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Nenne fünf alternative Splicing-Muster.

A
  1. Alternativer Promotor
  2. Nicht entfernte Introns
  3. Entfernte Exons
  4. Alternative Spice-sites
  5. Alternatives 3´- Exon mit Polyadenylierungspunkt
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Nenne drei konservierte Splicing-Regionen einer Prä-mRNA und die daran bindenden Proteine.

A
  1. Branch-point
    -> Wird von U2 gebunden
  2. 5´- splice site
    -> wird von U1 gebunden
  3. 3´-spice site
    -> wird von U2AF gebunden
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Mutationen in der splice-site-Sequenz können zu genetischen Erkrankungen führen. Erkläre die zwei Ebenen, auf denen die Effekte dieser Mutationen auftreten können.

A
  1. Mutationen der splice-site- Signale
    -> Signale für Exon-Intron-Übergänge (GU und AG) sind falsch positioniert
  2. Mutationen in folgenden Sequenzen:
    -> Exonic splicing enhancer (ESE)
    -> Exonic splicing silencer (ESS)
    -> Intronic splicing enhancer (ISE)
    -> Intronic splicing silencer (ISS)
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Welche Funktion haben ESE, ESS, ISE und ISS in Prä-mRNA ?

A

-> Sequenzen, die das Splicing fördern oder hemmen

-> Lenken die Spleißmaschinerie zu geeigneten Punkten und verhindern die Verwendung von kryptischen Spleißstellen

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Welche Funktionen haben SR-Proteine und hnRNP-Proteine ?

A

-> Antagonistische Faktoren zur Regulation des alternativen Splicings

-> Splicing-Silencer werden von hnRNP-Proteinen gebunden

-> Splicing-Enhancer werden von SR-Proteinen gebunden

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Nenne drei allgemeine Zusammenhänge, die es zwischen fehlerhaftem Splicing und damit assoziierten Krankheiten geben kann.

A

-> Splicing kann direkt eine Krankheit hervorrufen

-> Splicing kann den Schweregrad einer Krankheit beeinflussen

-> Splicing kann die Krankheitsanfälligkeit beeinflussen

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Nenne zwei Störungen des Splicing-Codes und damit assoziierte Krankheiten.

A
  1. Neuerschaffung oder Verstärkung einer Splice-site
    -> Spinale Muskel-Atrophie (SMA)
  2. Zerstörung oder Abschwächung einer Splice-site
    -> Isolated growth hormone deficiency (IGHDII)
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Welche Ursachen hat Spinale Muskelatrophie (SMA) ?
(Hier ist nicht die genetische Ebene gefragt)

A

-> Motorische Neuronen befinden sich hauptsächlich im Rückenmark

-> Motorische Neuronen sind mit den Muskeln in Gliedmaßen und Rumpf verknüpft

-> Bei SMA gehen die motorischen Neuronen verloren, weshalb die Muskeln nicht funktionieren können

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Wie äußern sich die Symptome von SMA ?

A

-> Muskelschwund
-> Lähmungen
-> Proximale Muskeln (näher zur Körpermitte) sind meist stärker betroffen als distale Muskeln (weiter außen)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

In welchen Genen kann eine Mutation zu SMA führen ?

A

-> SMN1 und SMN2
-> Beide kodieren das gleiche Protein

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
18
Q

SMA wird durch einen homologen Verlust des SMN1-Gens verursacht. Beschreibe in diesem Kontext die Relevanz der beiden SMN-Gene.

A

-> Bei einem voll funktionsfähigem SMN1-Gen ist SMA ausgeschlossen

-> Bei einem homologen Verlust des SMN1-Gens hängt der Schweregrad der SMA von der Produktion des SMN-Proteins durch das SMN2-Gen ab

-> SMN2-Protein ist nur in voller Länge aktiv

-> Je mehr Exons im SMN2-Gen geskippt werden, desto schwerer sind die Symptome

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
19
Q

Welche Funktion hat das SMN-Protein ?

A

SMN ist nötig für die Bildung des snRNP-Cores im Cytoplasma. snRNP wiederum ist für die Regulation des Splicings essentiell.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
20
Q

Wie unterscheiden sich die Gene SMN1 und SMN2 ?

A

-> Im Gegensatz zu SMN1 hat SMN2 in Exon 7 an Position 6 ein C-zu-T-Übergang

-> C-zu-T-Übergang stellt einen neuen ESS (Exonic Splicing Silencer) da und inaktiviert einen bestehenden ESE

-> Neuer ESS sorgt für ein häufiges Exon-7-Skipping

-> Das daraus entstehende Protein verliert seine Funktion

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
21
Q

Auf welchem genetischen Defekt beruht Duchenne muscular dystrophy (DMD) ?

A

-> In Exon 31 des Dystrophin-Gens wurde ein T durch ein A ersetzt

-> Dadurch entsteht an dieser Position ein ESS und ein Stopp-Signal

-> Es führt zum Exon-31-Skipping

-> Folge ist eine milde Form von DMD, weil ein teilweise funktionsfähiges Protein produziert wird

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
22
Q

Wie wird ein intaktes MAPT-Gen gespleißt und welche Proteine werden dadurch synthetisiert ?

A

-> In Exon 10 befindet sich ein schwacher ESE

-> In 50% der Fälle wird Exon 10 heraus gespleißt und in 50% der Fälle bleibt es im Transkript

-> Dadurch werden etwa gleich viele Tau-Proteine mit drei bzw. vier Mikrotubuli-Bindungsdomänen produziert (3R-Tau und 4R-Tau)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
23
Q

Mutationen im MAPT-Gen können zu Demenz führen. Erkläre den Zusammenhang.

A

-> Mutation führt zur Verstärkung des ESE in Exon 10

-> 1:1 - Verhältnis von Transkripten mit und ohne Exon 10 wird in Richtung der Transkripte mit Exon 10 verschoben

-> Es wird mehr 4R-Tau als 3R-Tau produziert

-> Es kommt zur neuropathologischen Strörung FTDP-17 (frontotemporale Demenz)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
24
Q

Welche Symptome treten bei Retinitis pigmentosa auf ?

A

-> Degeneration der Netzhaut

-> Verlust der Photorezeptoren

-> Eine der häufigsten Formen der Erblindung

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
25
Q

Wodurch wird Retinitis pigmentosa verursacht ?

A

-> Durch Mutationen von Spleißfaktoren

-> Verantwortliche Gene: PRPF31, PRPF8, PRPF3

-> Diese Gene kodieren für Proteine, die für die Funktion des U4.U5.U6 - tri-snRNP-Zusammenbaus des Spleißosoms nötig sind

26
Q

Nenne von 5´ nach 3´die vier RNA-Erkennungsmotive für die Prozessierung des 3´-Endes.

A
  1. USE: upstream sequence element
  2. AAUAAA: Poly-A-Signal
  3. CA: Cleavage site
  4. DSE: downstream sequence element
27
Q

Nenne fünf Proteinkomplexe, die an die RNA-Erkennungsmotive für die Prozessierung des 3´-Endes binden.

A
  1. CPSF: cleavage/polyadenylation specificity factor
  2. CstF: cleavage stimulating factor
  3. CF I: cleavage factor I
  4. CF II: cleavage factor II
  5. PAP: poly (A) Polymerase
28
Q

Erkläre die beiden Schritte der mRNA-Prozessierung des 3´-Endes nachdem alle dafür nötigen Proteinkomplexe assoziiert sind.

A
  1. Die mRNA wird an der cleavage site von CPSF 73 gespalten.
  2. Am neuen 3´-Ende werden von der PAP etwa 250 As angehängt, die durch PABP-Proteine gebunden werden
29
Q

Mutationen, die zu fehlerhafter 3´-End-Prozessierung führen, können Krankheiten hervorrufen.
Nenne drei Mutationen und damit assoziierte Krankheiten.

A
  1. Lost-of-function Mutation im AAUAAA-Motiv
    -> Alpha-thalassemie
    -> Beta- thalassemie
  2. Gain-of-function Mutation an der cleavage site:
    -> Trombophilie
  3. Alternative Poly-A-site Erkennung:
    -> Fehlerhafte IgM-Produktion
30
Q

Nenne und erkläre die drei Typen von alternativer Polyadenylierung.

A
  1. Typ I
    -> Im 3´-UTR gibt es nur ein Polyadenylierungs-Signal
    -> Es entsteht nur eine mRNA-Isoform
  2. Typ II
    -> Im 3´-UTR gibt es mehrere Polyadenylierungs-Signale
    -> Es entstehen mehrere mRNA-Isoformen
    -> Es entsteht trotzdem nur eine Protein-Isoform
  3. Typ III
    -> Es gibt mehrere Polyadenylierungs-Signale, unter anderem in den Introns
    -> Es entstehen verschiedene Protein-Isoformen
31
Q

Erkläre allgemein, wie der Kerntransport von RNA abläuft.

A

-> Transport-Richtung: Vom Nucleus ins Cytoplasma

-> Transport ist aktiv und direkt

-> Transport durch die Kernporen

-> Für verschiedene RNA-Moleküle werden Transport-Faktoren benötigt

32
Q

Welche beiden Ursachen kann ein Defekt im mRNA Kernexport haben ?

A
  1. Mutationen in der prä-mRNA
  2. Mutationen in Export- oder Prozessierungsfaktoren
33
Q

Welche Folgen kann eine Mutation der prä-mRNA für ihren Kern-Export haben ?

A

-> Mutierte prä-mRNA wird durch die Export-Maschinerie nicht erkannt

-> Kern-Export findet nicht statt

34
Q

Was sind Mikrosatelliten ?

A

-> meist nicht kodierende DNA-Sequenzen

-> 2-6 bp lang

-> Sequenzen werden am selben Lokus oft wiederholt

-> Kommen gehäuft in Eukaryoten vor

35
Q

Welche Folgen können Mikrosatelliten-Expansionen in RNA haben ?

A

-> Die Funktion der RNA kann verändert werden

-> Verschiedenste Krankheiten können verursacht werden

36
Q

Durch welche drei Mechanismen kann Mikrosatelliten Expansion Krankheiten verursachen ?

A

-> Synthese von funktionslosen Proteinen

-> Erhöhung abnormaler Proteinfunktionen durch Expansion innerhalb des ORFs

-> Verstärkung der basalen Funktion der RNA

37
Q

Was ist ein ORF ?

A

-> Open Reading Frame
-> mRNA-Abschnitt zwischen einem Startcodon und dem ersten Stopcodon

38
Q

Nenne und erkläre die zwei Arten von Punktmutationen.

A
  1. Missense mutation:
    -> Einbau einer “falschen” Aminosäure
    -> Mögliche Veränderung der Proteinfunktion
  2. Nonsense mutation:
    -> Erzeugung eines vorzeitigen stop-codons
    -> Produktion von verkürzten Proteinen, die veränderte oder fehlende Funktionen haben
39
Q

Nenne vier Krankheiten, die durch nonsense Mutationen verursacht werden können.

A
  1. Duchenne/Becker muscular dystrophy
  2. Cystic fibrosis
  3. Hämophilie A & B
  4. Methylmalonic acidemia
40
Q

Was versteht man unter NMD ?

A

-> Nonsense-mediated mRNA Decay

-> Kontrollmechanismus, der unerwünschte Stopcodons in der mRNA erkennt und deren Expression als verkürzte Proteine verhindert

-> Nonsense-mRNA wird abgebaut

41
Q

Wie wird in Hefe NMD ausgelöst ?

A
  1. Unter normalen Umständen:
    -> Ribosom entfernt das downstream-element-binding protein
    -> Es kommt zur normalen Termination
  2. Bei einem Transkript mit vorzeitigem Stopcodon:
    -> Ribosomen bleibt am vorzeitigen Stopcodon hängen
    -> Das downstream-element-binding protein wird nicht entfernt
    -> Interaktionen zwischen dem downstream-element-binding protein und bestimmten NMD-Faktoren lösen NMD aus
42
Q

Erkläre das faux-3´-UTR-Modell im Kontext der vorzeitigen Translationstermination.

A
  1. Normale Termination.
    -> Nähe zwischen Stopcodon und PABPC1 (Bindeprotein des Poly-A-Schwanz) fördert die normale Termination und Reinitiation der Translation
  2. Vorzeitige Termination:
    -> Vozeitiges Stopcodon ist weit vom Poly-A-Schwanz und PABPC1 entfernt
    -> Ribosom wird am vorzeitigen Stopcodon freigesetzt, was die Bildung des NMD-Komplexes begünstigt
    -> mRNA wird degradiert
43
Q

Nenne fünf
alternative Strukturen in oder an der mRNA, die den NMD aktivieren können.

A
  1. 3´-UTR Exon-junction-complex (EJC)
    -> Proteinkomplex, der vor einer Exon-exon-junction gebildet wird
  2. Lange 3´-UTR
    -> Bei Längen > 1kb
  3. uORF
    -> upstream open reading frame
    -> ORF im 5´-UTR der mRNA
  4. Alternatives Splicing
  5. Selenocystein-Codon
44
Q

NMD reguliert die Expression einiger physiologischer mRNAs und hat dadurch Einfluss auf…?

A
  1. Stressantworten
  2. Regulation des alternativen splicings
  3. Genom-Stabilität
  4. Zellzyklus
  5. Embryonalentwicklung
  6. Entstandhaltung der Telomere
45
Q

Erkläre kurz wie die Autoregulation von NMD funktioniert.

A
  1. Unter Normalbedingungen:
    -> NMD-Faktor UPF3B bindet an UPF2
    -> NMD wird aktiviert
    -> Unstabiles UPF3A wird degradiert
  2. Unter UPF3B-Mangel:
    -> UPF3A bindet an UPF2 und wird dadurch stabilisiert
    -> NMD wird nur in sehr geringem Maße aktiviert
46
Q

Nenne zwei Krankheiten, zu denen eine Mutation im NMD-Faktor UPF3B führen kann ?

A
  1. Autismus
  2. Schizophrenie
47
Q

Gestörte 3´-End-Prozessierungen der Beta-Globin prä-mRNA können zu Krankheiten führen.
Nenne die Krankheit und die Art der dafür verantwortlichen Mutation.

A

-> Krankheit: Beta-Thalassemie

-> Mutation: Lost-of-function Mutation in der AAUAAA-Sequenz

48
Q

Wo können Mikrosatellitenexpansionen auftreten ?

A

-> 5´-UTR

-> 3´-UTR

-> Introns

-> Exons

49
Q

In der Prothrombin prä-mRNA kann es zu gain-of-function Mutationen kommen. Um welche Mutationen handelt es sich dabei und welchen Effekt haben sie ?

A
  1. Erhöhung der Effizienz der cleavage site :
    -> CG wird durch CA ersetzt
    -> CG wird durch TG ersetzt
  2. Erschaffung einer effizienten CstF-Bindestelle.
    -> Einfügen zusätzlicher U-Reste im Downstream-sequence-element
50
Q

Durch Mutationen in der Prothrombin prä-mRNA kann es zur erhöhten Synthese von Prothrombin kommen. Welche Folgen hat das ?

A

-> Konzentration von Prothrombin im Cytoplasma steigt

-> Balance zwischen pro- und antikoagulierenden Enzymaktivitäten wird gestört

-> Erhöhtes Thrombose-Risiko

51
Q

Myotonische Dystrophie Typ I (DM1) kann durch eine Mikrosatellitenexpansion verursacht werden. Um welche Expansion in welcher mRNA handelt es sich dabei ?

A

-> CUG-Expansion in 3´-UTR

-> In DMPK prä-mRNA

52
Q

Welche Folgen hat die CUG-Expansion bei Myotonischer Dystrophie Typ I (DM1) ?

A

-> MBNL1 (normalerweise zuständig für alternatives Splicing) bindet an die CUG-Expansion

-> Lost-of-function des MBNL1

-> CUG-stem-loop aktiviert PKC

-> PKC phosphoryliert CUGBP1, was zu dessen Stabilisierung führt

-> Gain-of-funktion von CUGBP1 fördert alternatives Splicing, Translation und mRNA-Abbau

-> Es kommt zum modifizierten Splicing muskelspäzifischer prä-mRNA in trans

53
Q

Wo findet NMD statt ?

A

Im Cytoplasma

54
Q

Was ist die NMD-Grenze ?

A

-> Grenze liegt 50-55nt upstream der letzten Exon-Exon-junction

-> Nonsense-Mutationen auf der 5´-Seite der Grenze werden vom NMD erkannt

-> Nonsense-Mutationen auf der 3´-Seite der Grenze werden nicht vom NMD erkannt

55
Q

Wie können vorzeitige Stopcodons (PTCs) entstehen ?

A

-> Durch Nonsense- und Frameshift-Mutationen im Genom

-> Durch Fehler in der Transkription oder RNA-Prozessierung

56
Q

NMD reduziert die genomische Expression natürlicher mRNAs. Nenne drei natürliche NMD-Targets.

A

-> Transkripte non-funktionaler Pseudogene

-> Transkripte, die durch Transposons kodiert werden

-> mRNAs mit uORFs in 5´-UTRs

57
Q

Nenne eine gesundheitliche Folge, die durch eine alternative Poly-A-site Erkennung verursacht werden kann.

A

-> Veränderte IgM- Expression während der B-Zell-Differenzierung

-> Wechsel vom membrangebundenen IgM zur sekretierten Form

58
Q

Wie unterscheidet sich die IgM-Expression in B-Zellen von der in Plasmazellen ?

A
  1. In B-Zellen:
    -> Niedrige Konz. von CstF-64
    -> Hohe Konz. von hnRNP F oder U1A
    -> M2-site wird als Polyadenylierungs-site genutzt
    -> Expression von membran-gebundenem IgM
  2. In Plasmazellen.
    -> Hohe Konz. von CstF-64
    -> Niedrige Konz. von hnRNP F oder U1A
    -> S-site wird als Polyadenylierungs-site genutzt
    -> Expression von sekretiertem IgM
59
Q

Welche Mikrosatellitenexpansion verursacht Ataxin-1 ?

A

-> CAG-Expansion im ORF der Ataxin-1-mRNA

-> Daraus folgt ein Polyglutamin-Einschub im resultierenden Protein

60
Q

Welche Besonderheit weist das upstream sequence element der Prothrombin-mRNA auf und welche Funktion hat diese Besonderheit ?

A

-> U-reiches USE

-> Erhöht die Effizienz der sonst “schwachen” Prozessierung

Molekularbiologie (10 decks)

Brainscape helps you reach your goals faster, through stronger study habits.
© 2024 Bold Learning Solutions. Terms and Conditions