KV: Genexpression und Transkription Michael Altmann

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1 Institut für Biochemie und Molekulare Medizin KV: Genexpression und Transkription Michael Altmann Herbstsemester 2008/2009

2 Übersicht VL Genexpression / Transkription 1.) Was ist ein Gen? 2.) Welche Arten von Genprodukten gibt es? 3.) Promotoren determinieren den Beginn einer Transkriptionseinheit 4.) Initiation der prokaryotischen Transkription 5.) Termination der prokaryotischen Transkription 6.) Der Begriff des Operons bei bakteriellen Genen 7.) Die eukaryotische Promoterregion 8.) Allgemeine Faktoren "lotsen" die RNA-Polymerase an den Start der Transkriptionseinheit 9.) Spezifische Transkriptionsfaktoren binden an stimulierende oder inhibierende Sequenzen 10.) Die zellspezifische Genexpression wird durch mehrere regulatorische Sequenzen bestimmt 11.) Prozessierung der heteronukleären RNA 12.) Die Enden der eukaryotischen mrna werden modifiziert 13.) Prozessierung der heteronukleären RNA 13.) Das Splicing eukaryotischer mrnas 14.) Die Organisation des menschlichen Genoms

3 Was ist ein Gen? a) ein Gen ist ein Abschnitt eines DNA-Moleküls 3ʻ 5ʻ 5ʻ ein Gen 3ʻ b) die biologische Information für ein Gen ist in einem DNA-Strang enthalten 3ʻ 5ʻ ein Gen Matrizenstrang c) Gene können auf beiden DNA-Strängen liegen 5ʻ 3ʻ 3ʻ Gen I Gen II 5ʻ 5ʻ Gen III 3ʻ intergene oder spacer-dna T.A. Brown, Moderne Genetik (2. Auflage 1999), Abb. 4.1

4 Der Matrizenstrang wird abgelesen 5ʻ 3ʻ DNA A T GA A A T T AGGT GCT A T ACT T T A A T CCACGAT Nichtmatrizenstrang Matrizenstrang 3ʻ 5ʻ Transkription des Matrizenstranges RNA 5ʻ A UGA A AUUA GGUGCUA 3ʻ Transkript- die gleiche Sequenz wie der Nichtmatrizenstrang (abgesehen davon, das U durch T ersetzt ist) Protein

5 Welche Arten von Genprodukten gibt es? rrna-gen trna-gen proteincodierendes Gen Transkription mrna-molekül rrna- Molekül trna- Molekül Translation Endprodukte der Genexpression Protein T.A. Brown, Moderne Genetik (2. Auflage 1999), Abb. 6.1

6 Die Transkription von hintereinander angeordneten rrna Genen

7 DNA- vs RNA-Polymerasen 1. DNA-Polymerasen (bedürfen eines Primers und einer Matrize) DNA-abhängige DNA-Polymerase Bsp.: DNA-Polymerase I (Replikation) RNA-abhängige DNA-Polymerase Bsp.: Telomerase (RNA-Protein-Komplex), HIV-Reverse Transcriptase 2. RNA-Polymerasen (bedürfen einer Matrize) DNA-abhängige RNA-Polymerase Bsp.: Primase (Replikation), RNA-Polymerasen I-III (Transkription) RNA-abhängige RNA-Polymerase Bsp.: poliovirale RNA-Polymerase Ausnahme: poly-a-polymerase (bedarf keiner Matrize) Gültig für alle Polymerasen: 5-3 Syntheserichtung

8 Promotorsequenzen determinieren den Beginn eines Transkriptes Box Box Gen T.A. Brown, Moderne Genetik (2. Auflage 1999), Abb. 5.6

9 Startsignale der prokaryotischen Transkription

10 Initiation der Transkription

11 Termination der Transkription

12 Operon Mehrere bakterielle Gene werden mit Hilfe eines Promotors auf einer einzigen mrna transkribiert Promotor Terminationssequenz P lacz lacy laca T Transkription mrna T.A. Brown, Moderne Genetik (2. Auflage 1999), Abb. 10.6

13 Die eukaryotische Promoterregion

14 Allgemeine Transkriptionsfaktoren lotsen die eukaryotische RNA-Polymerase

15 Stromaufwärtsgelegene Sequenzen beeinflussen die Anheftung der RNA-Polymerase RNA-Polymerase II DNA Gen 200 bp Bindungsstelle T.A. Brown, Moderne Genetik (2. Auflage 1999), Abb. 5.12

16 Spezifische Transkriptionsfaktoren beeinflussen die Genexpression

17 Spezialisierte Zellen exprimieren unterschiedliche Gene ein aus ein ein aus aus aus ein aus ein ein ein T.A. Brown, Moderne Genetik (2. Auflage 1999), Abb. 10.2

18 Die zellspezifische Genexpression wird durch mehrere regulatorische Sequenzen bestimmt

19 Die Enden der eukaryotischen prä-mrna werden modifiziert Posttranscriptionelle Modifikationen 5 -Kappe = m 7 G (cap-struktur) 3 -Kappe = poly(a)-sequenz

20 Prozessierung der heteronukleären RNA Modifizierung der Enden 4. Chemische Modifizierungen 2. Splicing 3. Schneiden

21 Das Splicing eukaryotischer prä-mrnas

22 Organisation des menschlichen Genoms

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