RNA Prozessierung II/ Genetischer Code (VL8)

Question 1

Was wird beim Kernexport in welche Richtung transportiert?

Answer 1

Richtung der Transporte an Kernmembran

Export (Raus ins Cytosol)
- mRNA, tRNA, pre-miRNA, pre-Ribosomen, snRNA
Import (ins Kernlumen)
- nukleäre Proteine, ribosomale Proteine, snRNP

Question 2

Wie ist der Kernporenkomplex (grob) aufgebaut?

Answer 2

Kernporenkomplex-Aufbau

• großer Proteinkomplex mit einem Proteinring in der Kernmembran und einem „Sieb“ innen
• kleinmolekulare Stoffe können ungehindert diffundieren, je größer desto langsamer die Diffusion
• ab > 60kDa müssen aktive Transportprozesse eingesetzt werden
• die Nucleoporine (Kernporen) sind auf cytoplasmatischer und Kernseite verteilt, sie sind die Strukturproteine des NPC und kontaktieren die zu transportierenden Lasten

Question 3

Was sind die Voraussetzungen für den Kernexport und welche Bestandteile von mRNP-Partikeln sind wichtig?

Answer 3

Was sind die Voraussetzungen für den Kernexport?

• unreife mRNA kann Kern nicht passieren, sie muss vor dem Export prozessiert sein durch 5’ capping, 3’ Poly-A., Spleißen
• mRNA-Export ist gekoppelt an Transkription und Prozessierung
• mRNA wird als mRNP transportiert
• mRNA nicht nackt, an ihr sind Proteine gebunden; bspw Spleißfaktoren, 5’ cap and cap Bindeproteine, 3’ poly-A-Schwanz und Poly-A-Bindeproteine, generelle RNA Bindeproteine, diese bieten Schutz vor RNAsen

wichtige Bestandteile:

• Mex67p (Hefe) (NXF1/TAP Mensch): Schlüsselprotein, dass mit den Nukleoporinen assoziiert ist
• Bindeproteine

Question 4

Welche Rolle haben RAN Proteine und Karyopherine?

Answer 4

• Ran reguliert den Import und Export von Proteinen am Zellkern über die Bindung von GTP und GDP
• Karyopherine, sind Proteine, die die Signalsequenzen für den nukleären Import (NLS) oder Export (NES) erkennen und mit Hilfe des kleinen G-Proteins Ran den Transport der markierten Proteine über die Kernporen vermitteln

Question 5

Die drei Schritte des Exports

Answer 5

Die drei Schritte des Exports

1. mRNP-Assemblierung:

• Die fertige mRNA muss mit den Proteinen zusammen gebracht werden
• Nach dem Spleißen und der Prozessierung erfolgt die Anheftung von Mex67p und eine reife mRNP entsteht

2. Translokation

• Interaktion zw. Nups (Proteinen der Kernpore) und Mex67p:Mtr2p
• Transfer von Dbp5
• Diffusion durch Kernpore
• Verhinderung einer Rückkehr in die Pore durch die Abspaltung eines Transportprotein auf der Cytosol-Seite, sodass mRNP nicht zurück kann
• verläuft kotranskriptional

3. mRNP-Disassemblierung

• Abspaltung von Mex67p ist wichtig für die Direktionalität des Exports
• Vorbereiten der Translation

Question 6

rRNA-Prozessierung (ribosomale RNA)

Answer 6

rRNA-Prozessierung

• Nukleasen schneiden prä-rRNAs zurecht
• Basenmodifizierungen an denen snoRNPs (small nucleolar RNAs) und Proteine beteiligt sind
• snoRNPs erkennen die zu modifizierenden Basen
• die rRNA-Transkription erfolgt im Nukleolus
• die Ribosomen werden auch im Nukleolus zusammengebaut

Question 7

rRNAs und tRNAs (Transfer) allgemein

Answer 7

rRNAs / tRNAs Allgemein

• rRNAs und tRNAs zeigen ausgedehnte Selbstfaltungen
• tRNAs und rRNAs werden modifziert – dies stabilisiert die Faltung
• Methylierung, Umwandlung von U zu Pseudo-U

Question 8

Struktur des Nukleolus

Wie kommt es zur Struktur des Nukleolus?

Answer 8

Nukleolus: Subdomänen:

• im Inneren die fibrillären Zentren (Fibrillar Centre), die DNA enthält, welche Transkription erlaubt
• umgeben von dichten fibrillären Komponenten (Dense Fibrillar Components), hier wurde die Vorläufer r-RNA modifiziert
• außen die granulären Komponenten (Granular Component), enthält reife Ribosomen-Vorläufer

Kinetische Struktur

• der Nukelolus stellt keine physikalische Barriere dar (besitzt keine Membran), sondern “liquid droplets”
• veränderte Aufenthaltsdauer für Komponenten der Ribosomenbiogenese
• Der Nukleolus ist eine kinetische Struktur

Question 9

• tRNA Struktur (2D und 3D)
• tRNA Prozessierung

Answer 9

tRNA Struktur (2D und 3D)

• tRNA Sekundärstruktur ist eine Kleeblattstruktur mit Akzeptorarm mit 3’ Überhang, an dem die AS befestigt wird, 2 Loops und dem Anticodon Loop
• Tertiärstruktur L-Form; durch Interaktion der beiden Loops
• Beladung mit AS durch Aminoacyl-tRNA-Synthetase

tRNA-Prozessierung

• Verkürzung durch RNaseP (ein Ribozym)
• Modifikation von Basen
• evtl Spleißen ohne Spleißosom durch Endonuklease und andere Enyzme
• Anheftung des CCA-Ende (3’) —> dort binden AS durch Aminoacyl-tRNA-Synthetasen

tRNA strukturen

Question 10

Aminoacylierung von tRNAs

Anheften der AS

Answer 10

1. Adenylierung

• die AS wird über ATP aktiviert durch den Transfer von AMP an die AS
  2. tRNA-Beladung
• die tRNA greift mit der 3’OH Gruppe das Kohlenstoff der AS an und AMP wird freigesetzt, was zu einer Esterbindung mit der tRNA führt
• Beide Schritte werden durch die AS spezifischen Aminoacyl-tRNA-Synthetase durchgeführt, die das Anticodon und den Rezeptorarm der tRNA erkennt

Question 11

Eigenschaften des genetischen Codes

Answer 11

Eigenschaften

• Proteine bestehen aus 20 verschiedenen AS, die codiert werden müssen
• es gibt einen Triplettcode (jeweils 3 Basenpaare legen eine AS fest)
• Der Code ist kommafrei, nicht überlappend, eindeutig, universell und degeneriert (mehrere verschiedene Codons können die gleiche Aminosäure identifizieren)
• 3 Codons (UGA, UAA,UAG) kodieren für keine Aminosäure, denn sie sind STOP Codons
• Start Codon: AUG