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1 1. Im Enzym Xase, das aus einer Polypeptidkette aus 300 Aminosäuren besteht, findet sich in der Region der Aminosäuren die folgende Aminosäurensequenz:...-Arg-Met-Phe-Ala-Asn-His-Lys-Ser-Val-Gly-... Nach Mutagenese mit dem Basenanalog 5-Bromuracil (5BU) wird ein mutanter Stamm erhalten, in dem keine Xase-Aktivität nachweisbar ist. In diesem Stamm wird jedoch noch ein verkürztes Xase-Protein exprimiert, das nur noch aus einer Polypeptidkette von 47 Aminosäuren besteht. Am C-Terminus dieses Proteins wird die folgende Sequenz gefunden:...-arg-met-leu-leu-thr-ile-arg-val-cooh Von diesem mutanten Stamm wird später zufälligerweise eine Variante isoliert, in dem wieder etwas Xase-Aktivität nachgewiesen werden kann, aber nur bei Wachstum bei niedriger Inkubationstemperatur. In der Xase, die in dieser Variante vorliegt, findet sich in der Region die folgende Sequenz:...-Arg-Met-Leu-Leu-Thr-Ile-Arg-Gly-Val-Gly-... a. Wie bezeichnet man die, die zunächst nach 5BU-Mutagenese erhalten worden ist? b. Entspricht diese dem Typ, der charakteristischerweise durch 5BU verursacht wird? c. Geben Sie eine Erklärung für das Entstehen der Variante mit reduzierter Xase-Aktivität. Welcher Begriff wird für diesen Vorgang verwendet? d. Mit welchem Mutagen könnte die Wahrscheinlichkeit des Entstehens der Variante am besten erhöht werden?

2 a. Wie bezeichnet man die, die zunächst nach 5BU-Mutagenese erhalten worden ist?... Arg Met Phe Ala Asn His Lys Ser Val Gly CGT ATG TTT GCT AAC CAT AAG AGT GTA GGT Arg Met Leu Leu Thr Ile Arg Val COOH... CGT ATG TTG CTA ACC ATA AGA GTG TAG GT... Insertion oder Deletion Indel frameshift frameshift

3 b. Entspricht diese dem Typ, der charakteristischerweise durch 5BU verursacht wird? Nein! von Thymin abgeleitet, Methylgruppe durch Brom ersetzt erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Tautomerverschiebung Transition T-A nach C-G 5BU erhöht auch die Empfindlichkeit für UV-Licht

4 c. Geben Sie eine Erklärung für das Entstehen der Variante mit reduzierter Xase-Aktivität. Welcher Begriff wird für diesen Vorgang verwendet?... Arg Met Leu Leu Thr Ile Arg Val COOH... CGT ATG TTG CTA ACC ATA AGA GTG TAG GT... G... Arg Met Leu Leu Thr Ile Arg Gly Val Gly CGT ATG TTG CTA ACC ATA AGA GGT GTA GGT Arg Met Phe Ala Asn His Lys Ser Val Gly... intragenische Suppressormutation d. Mit welchem Mutagen könnte die Wahrscheinlichkeit des Entstehens der Variante am besten erhöht werden? interkalierende Agenzien (Proflavin, Acridinorange)

5 2. a. Welche Typen von en werden durch radioaktive Strahlung induziert? Ionisierende-Strahlung produziert reaktive Sauerstoffspezies (ROS, unter anderem Sauerstoffradikale); verursacht auch Aufbrechen der N-glykosidischen Bindung und Strangbrüche 8-oxo dg paart mit Adenin (G T Transversion) blockiert DNA Replikation b. Welche Typen von en werden durch UV-Strahlung induziert? UV-Strahlung generiert Photoprodukte (Verknüpfung benachbarter Pyrimidine: Thymindimere): Abbruch der Replikation

6 3. Erklären Sie, warum Rasterschubmutationen mit höherer Wahrscheinlichkeit zu einem mutanten Phänotyp führen als Missense-en. Wie fällt der entsprechende Vergleich von Rasterschubmutationen und Nonsense-en aus? Art der Auswirkung der keine Wildtyp Codons bestimmen Wildtyp Protein Transition oder Transversion neutrale (stille) missense (konservativ) missense (nicht konservativ) nonsense geändertes Codon bestimmt gleiche Aminosäure geändertes Codon bestimmt chemisch ähnliche Aminosäure geändertes Codon bestimmt chemisch unähnliche Aminosäure geändertes Codon führt zur Termination der Translation Insertion oder Deletion Indel frameshift frameshift

7 4. Was ist der Unterschied zwischen einem DNA-Schaden und einer? Schaden: wird nicht 100%ig weitervererbt kann repariert werden

8 5. Wie können en, die sich nicht in der kodierenden Region befinden, einen mutanten Phänotyp verursachen. Nennen Sie Beispiele. in einem regulatorischen Bereich (Promotor, Operator etc.) bei Eukaryonten: Fehler beim Spleissen

9 6. Erstellen Sie eine Liste von DNA-Reparaturmechanismen, die Ihnen bekannt sind. Benennen Sie bei jedem dieser Reparaturmechanismen, welche Schäden repariert werden können und wie diese Schäden entstehen können.

10 Biologische DNA-Reparatur Mechanismen direkte Reversion der DNA Schäden: Photoreaktivierung durch CPD-Photolyase DNA-Homologie abhängige Reparaturmechanismen Entfernung von Alkylgruppen durch Alkyltransferasen Basen Excisions Reparatur (BER): Reparatur von Schäden der Basen (Alkylierung, Deaminierung, Oxidation, Depurinierung) Nucleotid Excisions Reparatur (NER): Reparatur von Schäden, die zum Anhalten der Replikation bzw. der Transkription führen Mismatch Reparatur: Reparatur von Fehlpaarungen Homologe Rekombination: Reparatur von Doppelstrangbrüchen zu Fehlern führende DNA-Reparaturmechanismen: error prone repair SOS System (Translesion synthesis) NHEJ (nonhomologous end joining): Reparatur von Doppelstrangbrüchen

11 7. Wie unterscheidet das Mismatch-Reparatursystem zwischen Eltern und Tochtersträngen? Methylierung

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