VL 7 Transkription 2 / RNA Prozessierung Flashcards
Aufbau der 5‘ cap von eukaryotischen mRNAs: 5‘-5‘ verknüpftes Guanosin; Methylierung von G
- um das Triphosphat zu schützen wird eine 7-Methylguanosinkappe (m7G) angehängt
- über eine 5’-5’-Triphosphatbrücke an das erste transkribierte Nucleotid gebunden
- die ersten zwei Nucleotide sind oft mit einer Methylgruppe an der 2’-OH-Gruppe modifiziert
- die Methylgruppe am Guanosin hält Exonukleasen vom Abbau der RNA ab
Funktion der Cap
- (Stabilität) Schutz vor Abbau durch Exonukleasen
- (Export) effizienterer Transport aus dem Zellkern
- (Translation) erhöht die Effizienz der Translation (ca 300fach)
Wie werden polyA-Schwänze an mRNAs angehängt? (wichtigste Enzymaktivitäten kennen)
- CPSF bindet an die Signalsequenz (AAUAAA) und ermöglicht die Spaltung der RNA mithilfe CFI, CFII (cleavage factor) und CstF (cleavage stimulation factor)
- die Poly(A)-Polymerase heftet Adenylatreste an das 3’-Ende der gespaltenen RNA
- PAB III (Poly(A)-bindendes Protein) unterstützt die Poly(A)-Polymerase bei der Verknüpfung der Adenylatreste
- Die Rest-RNA wird von 5’-3’-Exonucleasen abgebaut
Funktion des polyA-Schwanzes und Bedeutung für Gentechnik
- kann die mRNA vor Abbau schützen
- lagert Poly(A)-bindene Proteine an, die den Export der mRNA aus dem Kern in das Cytoplasma regulieren
- erhöht die Effizienz der Translation (ca 20fach)
- das Protein eIF4E bindet spezifisch an die 7-Methylguanosinkappe (Aktivität einer RNA-Helikase und verantwortlich für die Auflösung von Sekundärstrukturen im UTR (untranslated region))
- viele Proteine die für die Regulation der Translation notwendig sind
Wieso werden Adeninreste für den Poly(A)-Schwanz verwendet?
ATP liegt regelmäßiger in der Zelle vor als die Bausteine der anderen Basen, die nur in der RNA oder DNA sitzen
Intronsequenzelemente in Eukaryoten
- die 5’-Spleißstelle: ein 5’-GU-3’ Dinucleotid
- die 3’- Spleißstelle: ein 5’-AG-3’ Dinucleotid
- vor der 3’-Spleißstelle eine Folge von Pyrimidinnucleotiden
- ein Adenosinbaustein als Verzweigungsstelle, gewöhnlich im Abstand von 20-40 Nucleotiden stromaufwärts von der 3’-Spleißstelle
Was ist das Spleißosom / was ist ein SNURP?
- bestehen aus ca. 150 Proteinen
- 5 RNA Molekülen U1-U5 → snRNA (u-reiche snRNAs)
- small nuclear Ribonucleoprotein Particles (Snurps)
- snRNAs haben Sequenzhomologien zu kurzen Bereichen von Introns
Wie funktioniert Spleißen der Gruppe-I-Introns?
- die OH-Gruppe des Guanosins greift nucleophil die 5’-Spleißstelle an. Es löst sich eine Phosphodiesterbindung an der Spleißstelle, während gleichzeitig eine neue Phosphodiesterbindung zum Guanosis entsteht
- die neu entstandene 3’-OH-Gruppe greift nun eine Phosphodiesterbindung an der 3’-Spleißstelle an.
- Exonsequenzen verknüpft und Introns freigesetzt
Spleißen erhöht die Anzahl von Proteinen, die von einer mRNA kodiert werden können und erhöht das evolutionäre Potential eines Genoms
- je nach Spleißprozess kann aus einer RNA-Sequenz mehrere verschiedene Sequenzen heraus gearbeitet werden
- Spleißprozesse sind gewebespezfisch: im Gehirn läuft ein anderer Prozess als in der Schilddrüse hab und so werden verschiedene Hormone synthetisiert
Wie funktioiniert Spleißen der Gruppe-II-Introns?
- 5’-Spleißstelle rückt durch Faltung der RNA in die Nähe einer 2’-OH-Gruppe eines Adenosinsbaustein
- diese OH-Gruppe greift nucleophil die Phosphodiesterbindung der 5’-Spleißstelle an → es bildet sich eine Lassostruktur
- die frei gewordene neue 3’-OH-Gruppe greift nun die 3’-Spleißstelle an, wodurch die Exons verbunden sind und die Intronsequenz frei steht.
Ähnlichkeiten zwischen den selbstspleißenden Introns der Gruppe II und den Spleißsomen Komponenten
- Selbstspleißende Introns der Gruppe II sind mit Spleißosom-Komponenten strukturverwandt
- Spleißosomale Introns stammen von autokatalytischen Introns ab -> RNA kann katalytisch aktiv sein
- herausgefunden durch Sequenzierung (Ähnlichkeit) und Komplementation (ein Part wird entfernt/ kaputt gemacht und durch den anderen ersetzt)
Warum sind eukaryotische Gene unterbrochen?
- neue Ebene der Regulation (alternatives Spleißen
→mehrere Proteine von einem Gen - Genevolution: neue Gene durch Austausch von Exons
- Introns erhöhen Stabilität einer RNA
- Introns verlangsamen Transkription
- Funktion in Genregulation (Enhancer)
- tragen RNA-Gene: snoRNAs, miRNAs
Wie funktioniert alternatives Spleißen?
… vermehrt die Codierungsmöglichkeiten eines Gens. Durch alternarive Kombinationen des Entfernens von Introns kann die Information für mehrere, wenn auch verwandte Proteine von einem Gen exprimiert werden.
- Exons können übersprungen werden
- alternative Spleißereignisse können sich gegenseitig ausschließen
- zelltypspezfisches Spleißen
Ablauf des Spleißprozesses mit einem Spleißosomen
- Bindung von U1-snRNP an die 5’-Spleißstelle
- Bindung von U2-snRNP an die Verzweigungsstelle im Intron
→Vorbereitung durch BBP (branch poinit binding protein) und U2AF (bestehend aus U2AF65 und U2AF35 → Komplex A - Dreier sn-RNP aus U5, U4 und U6 werden an Komplex A geführt und der Komplex B wird gebildet
- U1 und U4 sowieso andere Proteine verlassen den Komplex → Komplex B*
- es kommt zu ersten Umesterung durch die OH-Gruppe des branching points an der 5’-Spleißstelle →Lassostruktur, Komplex C
- Umesterung an der 3’-Spleißstelle durch die neu entstanden OH-Gruppe
- Intronsequenz von Zelle abgebaut, Exons verknüpft
Wichtigste Typen: Insertional / Deletional; im Menschen: A nach I und C nach U
- Addition / Deletion von Us in Mitochondrien von Trypanosomen (Erreger der Schlafkrankheit)
→ Ohne Edierung können ORFs in mitochondrialen mRNAs von Trypanosomen nicht erkannt werden - Desaminierung von C oder A in Säugern
Cytosin oder Adenin werden aminiert (+NH3), wodurch entsprechend Uridin und Inosin (selten Base in RNAs) entstehen
