RNA-regulierte Biologische Systeme Flashcards
(33 cards)
1
Q
Welche Tertiärstrukturen von RNA tragen zur Stabilität bei?
A
Pseudoknoten, kissing hairpin, koaxiale Basenpaarung
2
Q
Richtig/ falsch
- Riboswitches in Bakterien sind trans-agierende Elemente.
- Liegen in der 5‘ UTR der mRNA.
- Riboswitches sind oft evolutionär konserviert.
- Regulation der Genexpression durch Bildung alternativer Strukturen nach Phosphorylierung.
A
- falsch, cis-agierend
- richtig
- richtig
- falsch, Bildung alternativer Strukturen ist Liganden-induziert
3
Q
Welche drei Strukturelemente haben Riboswitches und welche Aufgaben haben diese?
A
- Aptamer-Domäne, induced-fit Bindung von Liganden
- Expressionsplattform, lösen regulatorische Signale aus
- Switching-Sequenz, vermittelt Strukturänderung
4
Q
Welche Strukturelemente bilden Basenpaarungen aus wenn
- der Ligand gebunden ist
- kein Ligand gebunden ist?
- Was für Auswirkungen hat dies?
A
- Basenpaarung zwischen AD & SS -> Terminator Haarnadel -> keine Transkription
- Basenpaarung zwischen EP & SS -> Anti-Terminator Haarnadel -> Transkription
5
Q
Was für Liganden kann ein Riboswitch binden?
Nenne jeweils ein Beispiel
A
- Coenzyme: Vit B12
- Nukleobasen: Adenin
- Aminosäuren: Lysin
- Zucker: Glc-6-p
- Ionen: Mg2+
6
Q
Was für biologische Funktionen haben Riboswitches?
A
- negative (& aktivierende) Regulation durch feedback loops
- Regulation von Genen für Proteine der Biosynthese und des Transports
- Regulation von Kofaktoren
- Aktivierung von Stressantworten
7
Q
Richtig / falsch
- Bei der Transkriptionstermination handelt es sich um off-switch Riboswitches.
- Lysin-Riboswitch = on-switch
- Translationsinhibition = on-switch
- Adenin-Riboswitch = on-switch
- Biologische Funktion des Lysin-Switches: Regulation des Abbaus und Imports von Lysin
- Auswirkung Adenin-Riboswitch: Purin-Import-Pumpe wird aktiviert, wodurch Adenin importiert wird
A
- richtig
- falsch
- falsch
- richtig durch den Liganden wird die Transkription und Translation der Efflux-Pumpe aktiviert)
- falsch - Biosynthese & Import
- falsch - Purin-Efflux-Pumpe, bei zu viel Adenin wird Adenin ausgeschieden
8
Q
Richtig / falsch
- Purin-bindende Riboswitches können Guanin nicht von Adenin unterscheiden.
- Psychrophile Archaeen haben einen Fluorid-responsiven Riboswitch.
- Hefen, Pflanzen und Algen haben einen Thiaminpyrophosphat-responsiven Riboswitch im 3‘UTR.
A
- falsch - hohe Spezifität durch ein einziges hoch-konserviertes Nukleotid
- falsch- hyperthermophile Archaeen
- richtig
9
Q
Bakterielle Thermometer
- was sind bakterielle Thermometer, bzw. woraus bestehen sie?
- wo zu finden?
- Aufgabe?
A
- kleine RNA-Elemente die als Temperatursensoren wirken
- in 5‘-Region der zu regulierenden mRNA
- Regulation der Translation, Kontrolle der Expression verschiedener Stress-Gene
10
Q
Wie funktionieren heat-shock RNA-Thermometer?
A
Durch graduelle Aufschmelzung im 5‘-Bereich durch Erhöhung der Temperatur: Ribosombindestelle und AUG werden zugänglich -> Ribosomen können binden
- sind gleichzeitig Sensor und Regulator
11
Q
Was ist ein ROSE-Element?
A
- repression of heat-shock gene expression
- liegt 5‘ von verschiedenen Hitzeschock-Operons in gramnegativen Bakterien
- Regulation der Genexpression von mind. 5 heat-shock Operons
- besteht aus temperaturstabilen 5‘Hairpins und temperaturlabilen 3‘Hairpins
12
Q
Richtig / falsch
- PfrA ist ein Transkriptionssupressor für Virulenzgene.
- cspA bindet ssRNA und verhindert die Ausbildung von 2D und 3D Strukturen.
- Das cspA hält die Transkription und Translation bei niedrigen Temperaturen aufrecht.
- das cspA cold-shock RNA-Thermometer von E.coli ist ein Riboswitch.
- das cspA cold-shock RNA-Thermometer von E.coli wird von einem kissing hairpin stabilisiert.
A
- falsch - Aktivator
- falsch - verhindert ungewünschte Ausbildung von 2D und 3D Strukturen
- richtig
- richtig
- falsch - Pseudoknoten
13
Q
Richtig / falsch zu trans-kodierter RNA
- wird an einer anderen Stelle im Bakteriengenom kodiert als ihre Ziel-Sequenz
- ist vollständig komplementär zur Ziel-Seqenz
- binden verschiedene mRNA
- benötigen das RNA-Chaperon Hfq
A
- richtig
- falsch
- richtig
- richtig
14
Q
Was sind die biologischen Funktionen von sRNA?
A
- Expression nur bei oxidativem Stress, Nährstoffmangel, Phospho-Zucker Stress
- Regulation des Stoffwechsels, der Stressadaption & der Virulenz
- negative Regulation der Translation / mRNA-Stabilität
- manchmal Target-Aktivierung
15
Q
Nenne die 3 Wirkmechanismen von sRNA
A
- Inhibition der Translation
- mRNA Degradation
- Aktivierung der Translation
16
Q
Richtig / falsch
- Hfq fördert die Hybridisierung von sRNA und Target-mRNA-
- Hfq rekrutiert RNase II
- PNPase ist eine 3‘ -> 5‘ Endoribonuklease und baut die RNA zu Monoribonukleotiden ab
- das RNA Degradosom besteht aus RNase E, PNPase, RhIB & Enolase
- Hfq bindet sRNA via internen Hairpins
A
- richtig
- falsch - RNaseE
- falsch - Exoribonuklease
- richtig
- richtig
17
Q
Lückentext : sRNA-vermittelte Translationsinhibition & RNA-Abbau durch RNase III
Die sRNA __ bindet die mRNA via loop-loop Interaktionen, ein __ wird gebildet.
Der __ wird durch Basenpaarung verlängert und maskiert dadurch die __ .
Die lokale Struktur wird durch die ___des Kissing-hairpins stabilisiert.
Die helikale dsRNA ist ein Substrat für die Endoribonuklease __ , die Doppelstrangbrüche mit __‘-Phosphatenden und __Nukleotid-lange __‘-Überhänge generiert.
A
RNA III , Kissing Komplex, kissing Komplex, Ribosomenbindestelle , coaxiale Stapelung, RNase III, 5, 2, 3
18
Q
Was ist die biologische Funktion von cis-kodierten antisense-RNA?
A
- Kontrolle der Transposition von Transposons
- Kontrolle der Replikation, Stabilität und Konjugation von Plasmiden
- Regulation des Stoffwechsels, der Stressantwort und Toxinbildung
19
Q
Wie verläuft die asRNA-vermittelte Translationsinhibition und RNA-Abbau?
A
- Initialkontakt zwischen mRNA und strukturierter asRNA über 3 GC-Basenpaare am loop
- unidirektionale Progression der Duplexes ausgehend vom loop in den Helixbereich der mRNA
- mRNA-asRNA-Duplex maskiert RBS
- Inhibition der Transposase-Translation
- Abbau durch RNas III
20
Q
Nenne die Komponenten des CRISPR-Lokus
A
- Leader: enthält Promotor
- CRISPR-Array
- Repeats
- Spacer: hypervariable Sequenzen aus Fremd-DNA
- Protospacer: Sequenzabschnitt der Fremd-DNA ( das gehört doch nicht in den CRISPR Array?? )
- PAM = protospacer adjacend motif, ( das auch nicht??)
21
Q
Richtig / falsch
- Cas- Gene beinhalten Domänen für Helikasen, Nukleasen, Polymerasen
- Cas - Gene beinhalten Bindungsdomänen für DNA, RNA, Nukleotide
- es sind immer 4 Cas-Gene in einem Cas-Lokus vorhanden
A
- richtig
- richtig
- falsch - variabel bezüglich Anordnung, Orientierung und Anzahl
22
Q
Wie ist der Mechanismus von CRISPR/Cas?
3 Phasen
A
- Aquisition: Erkennung der Fremd-DNA nach Erstinfektion, Fragmentierung und Einbau in CRISPR-Lokus als neuer Spacer
- CRISPR-Expression: Expression der Cas-Gene, Transkription -> prä-crRNA, Prozessierung ->crRNA
- Interferenz: spezifische Erkennung und Abbau der Fremd-DNA
23
Q
Richtig / falsch
- Bei der Typ I Pre-crRNA Prozessierung dienen 5‘- und 3‘-handle als Erkennungsstruktur für Exonukleasen.
- Bei der Typ I Pre-crRNA Prozessierung entsteht am Ende ein Doppelstrang aus tracrRNA und crRNA.
- Die tracrRNA & crRNA Hybridhelix dient als Substrat für RNase III.
- Bei Typ I tragen Cas5d, Cas 6e und Cas 6f zur Prozessierung bei.
- Bei Typ I tragen Cas 9 und RNase III zur Prozessierung bei.
- Bei Typ II wird die 5‘Repeat Sequenz getrimmt.
A
- fasch - Endonukleasen
- falsch - bei Typ II
- richtig
- richtig
- falsch - bei Typ II
- richtig
24
Q
Komponenten des Überwachungskomplexes
- Woraus besteht der Kaskade Typ I Komplex?
- Woraus besteht der Cas 9 Typ II Komplex?
A
- crRNA und Cas Proteinen
2. crRNA, tracrRNA und Cas 9 Protein
25
Richtig / falsch: CRISPR-Cas Typ I- bzw. II- vermittelte DNA-Interferenz
1. Typ I: Cascade-Komplex sucht Fremd-DNA nach Protospacer mit PAMs ab.
2. Typ I: Cas 9-cRNA-tracrRNA-Komplex sucht Fremd-DNA nach PAMs ab.
3. Typ I: Cse 1 erkennt PAM auf Non-Target-Strang.
4. Typ II: Cse 2 erkennt Pam auf Non-Target-Strang.
5. Typ I: Cas 3-vermittelte DNA-Degradation.
6. Komplette Basenpaarung der crRNA mit der Spacer-Sequenz der Target-DNA führt zur Bildung des C-Loops.
1. richtig
2. falsch - Typ II
3. falsch, auf Target-Strang
4. falsch, Cas 9
5. richtig
6. falsch - R-Loop
26
Nenne 4 Anwendungsbeispiele für das CRISPR-Cas-System.
- Einbringen von Phagenresistenzen
- Identifizierung pathogener Bakterienstämme
- Knockdown von endogenen Genen
- Genome editing in Eukaryoten
27
Zuordnung:
sRNA und asRNA
- cis-kodiert
- trans-kodiert
- cis-wirkend
- trans-wirkend
1. sRNA: trans-kodiert, wirken trans
| 2. asRNA: cis-kodiert, wirken trans
28
Richtig / falsch: RNA-Interferenz in Eukaryoten
1. miRNA in Säugern ist 100 % komplementär und führt zur Translationsinhibition.
2. siRNA in Pflanzen ist 100% komplemetär und führt zur mRNA-Degradation.
3. transcriptional gene silencing: Inhibition der Transkription durch epigenetische Modifikation des Chromatins.
4. post-transcriptional gene silencing: Degradation der mRNA, Inhibition der Transkription
1. falsch - nicht 100% komplementär
2. richtig
3. richtig
4. falsch, Translation statt Transkription
29
Richtig/ falsch: RNA Interferenz
1. effizientes gene silencing geht nur durch einzelsträngige RNA.
2. ist spezifisch für komplementäre mRNA
3. wenige Moleküle sind ausreichend für den vollen Effekt
4. der Effekt kann sich ausbreiten und vererbt werden
5. In Säugerzellen lösen kurze doppelsträngige RNA eine unspezifische Immunantwort aus.
1. falsch - doppelsträngige RNA
2. richtig
3. richtig
4. richtig
5. falsch - lange dsRNA
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RNAi - Mechanismus
1. Welches Enzym spaltet die lange dsRNA in kurze siRNA?
2. Welcher Strang wird abgetrennt und aus RISC entfernt?
3. Wie wird die Ziel-mRNA gebunden?
4. Wer spaltet die mRNA?
1. Dicer
2. Passenger-Strang wird abgetrennt
3. der guide-Strang (=antisense) bindet mit komplementärer Basenpaarung and Zielsequenz
4. Argonauten-Protein
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Richtig/falsch: Schlüsselproteine für RNAi
1. Dicer ist eine Endonuklease aus der RNase III-Familie.
2. Die Helikase-clamp von Dicer trennt die dsRNA-Fragmente auf.
3. Das Argonauten-Protein verfügt über eine katalytische Triade: Asp, Glu, Asp
4. Das Argonauten-Protein hat eine RNase H-ähnliche katalytische Komponente.
1. richtig
2. falsch - Helikase clamp entwindet nichts sondern macht eine catch und feed-Bewegung und sorgt für eine höhere Prozessivität
3. falsch - Tetrade Asp, Glu, Asp, His
4. richtig
32
siRNA...
1. haben 5‘-Enden mit einer ___-Gruppe
2. haben am 3‘- Ende einen __Nukleotid-langen Überhang mit einer ___-Gruppe
3. der ___-Strang ist komplementär zur mRNA und definiert die Spaltstelle zwischen dem __. und __. Nukleotid vom __‘-Ende
1. Monophosphat
2. 2, 3‘-Hydroxyl
3. guide/antisense, 10 und 11, 5‘
33
Wofür wird RNAi genutzt?
- schützt Pflanzen, Insekten, Würmer vor viralen Infektionen und Pathogenen
- erhält Stabilität des Genoms aufrecht
- microRNA in Säugern: reguliert Genexpression
- Therapieeinsatz
- Bekämpfung von Pflanzenschädlingen
- Untersuchung spezifischer Gene
