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1 RNA und Expression Biochemie RNA 1) Die Transkription. 2) RNA-Typen 3) RNA Funktionen 4) RNA Prozessierung 5) RNA und Proteinexpression/Regelung 1

2 RNA-Typen in E. coli Vergleich RNA-DNA Sequenz 2

3 Die Transkriptions-Blase Die RNA-Polymerase von E. coli Struktur der RNA-Polymerase von E. coli, sechs Untereinheiten, α, β, β und ω mit M r von , , und

4 Promotoren von E. coli Der prokaryotische Initiations-Komplex 4

5 Experimentelle Findung von Promotor- Regionen mittels Fußabdruck- Verfahren Rho-unabhängige Termination der Transkription 5

6 RNA-Polymerase II Promotor (EU) Es gibt drei verschiedene eukar. RNA-Polymerasen: RNA Polymerase I: Synthese präribosomale RNA RNA Polymerase II: vorallem mrna (TATA-Box) RNA Polymerase III: trna, 5S rrna RNA Polymerase II Komplex 6

7 RNA Polymerase II Komplex Transkription an Polymerase II Promotoren 7

8 RNA-Polymerase II Promotor (EU) Diverse Sequenzen RNA Reifung 8

9 Exons und Introns des Ovalbumin-Genes Spleißen der RNA von Introns Typ II 9

10 snrnas als Bestandteil von snrnp Modifizierte Basen 10

11 snurps als Bestandteile des Spleißosoms Struktur des 5 -Caps bei Eukaryoten 11

12 Endcaping der RNA Bildung des 5 -Caps adomet: S-Adenosylmethionin Einführung des Poly-A-Schwanzes 12

13 Ein Vergleich DNA/RNA Unterschiedliche Weiterverarbeitung 13

14 Alternative splice -Varianten Alternative splice -Varianten 14

15 Transkription von rrna/trna rrna Exprimierung 15

16 trna Reifung Hammerkopf-Ribozym 16

17 Der Weg reifer RNA... Die einfachste Regulation... 17

18 Etwas komplexer... Am Ende erfolgt der Abbau... 18

19 Erweiterung der Informationsübertragung Proteinsynthese - von der Information zum Produkt Biochemie 19

20 Polypeptidsynthese durch Kettenverlängerung Synthese von Proteinen über Peptidbindungen + H 3 N O O trna R1 H + H 3 N O O trna R2 H + H 3 N O O NH R1 H O trna R2 H + H 3 N O O trna R3 H + H 3 N O O O NH R1 H NH R2 H O trna R3 H 20

21 Phasen der Proteinsynthese 1) Aktivierung von Aminosäuren 2) Initiation am Ribosom 3) Elongation des Polypeptides 4) Termination 5) Proteinfaltung und PTMs 6) Proteintransport Phasen der Proteinsynthese bei E. coli 21

22 Zwei Klassen von Aminoacyl-tRNA Synthetasen sind für die trna veranwortlich Struktur der trna Nukleotidsequenz 22

23 Bindung der Aminosäuren an trna Synthese der Aminoacyl-tRNA I 23

24 Synthese der Aminoacyl-tRNA II Strukturen der Aminoacyl-tRNA Synthetasen 24

25 GU als Erkennungssequenz für trna Ala AUG als Startcodon und als Codon für trna Met Bei Prokaryoten wird durch Formylierung zwischen Startcodon und Met-Codon unterschieden. Die Met-tRNA-Synthetase ist unselektiv. Selektivität wird durch die Transformylase erreicht. 25

26 Die Bildung des Initiationskomplexes bei Prokaryoten. trna fmet bindet selektiv an die P-Stelle des Ribosoms. Vor Bindung von trna fmet und ist die A-Stelle durch IF-1 besetzt, keine andere trna kann binden. Die richtige Anordnung des Startcodons wird durch an der rrna bindende Sequenzen beeinflußt 26

27 Die Elongation erfolgt in drei Schritten 27

28 Nach Elongation erfolgt Termination Die Genauigkeit der Kettenverlängerung 28

29 Die Genauigkeit der Kettenverlängerung Der genetische Code 29

30 Der genetische Code ist degeneriert Die Degeneration des gen. Codes bedeutet, dass in den meisten Fällen mehr als ein Codon für eine Aminosäure codieren, dabei unterscheiden sich die Codons für eine Aminosäure meistens in der dritten Stelle. Wobble Basen 30

31 Der eukaryotische Initiationskomplex Eukaryotische Initiationsfaktoren 31

32 Polysomen aus einer mrna werden mehrere Proteine 32

33 Proteinbiosynthese DNA m-rna AS T A C Ribosom G Protein Insulin Interferone Erythropoietin FSH / HCG Posttranslational e Modifikationen Einige Sequenzen führen zu einem gezielten Targeting von Proteinen 33

34 SRP vermittelter Transport ins ER Synthese des Core-Oligosaccharides 34

35 Chaperone transportieren und stabilisieren 35

36 Transport in den Zellkern Signalsequenzen bei Bakterien 36

37 Stabilisierung von Proteinen Ubiquitinierung führt zu Abbau 37

38 Exkurs : Das lac-operon Biochemie 38

39 39

40 Lac Operon: 3 Gene, davon zwei für den Lactose-Stoffwechsel wesentlich: Z: codiert für b-galactosidase Y: codiert für Galactosid- Permease Lac-Repressor sorgt für Reduktion der Expression um den Faktor

41 Lac-Repressor wird von Gen I codiert. Bindet an den Hauptoperator O1. (O2/O3 sind Pseudooperatoren). Bindung des Lac-Repressors 41

42 Der Lac-Repressor bindet an Palindrome 42

43 Das lac Operon wird durch CRP (camp-rezeptorprotein) zusätzlich positiv reguliert. Die komplette Regulation des Operons 43

Bei der Translation wird die Aminosäuresequenz eines Polypeptids durch die Sequenz der Nukleotide in einem mrna- Molekül festgelegt

Bei der Translation wird die Aminosäuresequenz eines Polypeptids durch die Sequenz der Nukleotide in einem mrna- Molekül festgelegt Bei der Translation wird die Aminosäuresequenz eines Polypeptids durch die Sequenz der Nukleotide in einem mrna- Molekül festgelegt 5 mrna Nukleotid 3 N-Terminus Protein C-Terminus Aminosäure Es besteht

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