TRANSKRIPTION I. Die Herstellung von RNA bei E-Coli

Transkript

1 TRANSKRIPTION I Die Herstellung von RNA bei E-Coli

2 Inhalt Aufbau der RNA-Polymerase Promotoren Sigma-Untereinheit Entwindung der DNA Elongation Termination der Transkription Modifizierung der RNA Antibiotika als Transkriptionshemmer

3 E-Coli-RNA-Polymerase Besteht aus vier Untereinheiten: αββ σ, die insgesamt als Holoenzym bezeichnet werden Die RNA-Polymerase ohne die σ-einheit wird Core-Enzym genannt

4 Aufgaben der Sigma-Untereinheit Auffinden einer Promotorstelle Initiation der RNA- Synthese Anschließende Abdissoziation (RNA- Polymerase verbleibt als Core-Enzym)

5 Vergleich zwischen RNA- & DNA- Polymerase Beide haben zwei Metallionen im aktiven Zentrum Die Gesamtstrukturen hingegen sind sehr unterschiedlich die ähnlichen aktiven Zentren sind das Ergebnis konvergenter Evolution

6 Identifizierung der Promotorstellen durch Footprinting

7 Rolle der σ-untereinheit beim Start Die σ-untereinheit verringert die Affinität der RNA-Polymerase für gewöhnliche DNA- Sequenzen um den Faktor Die σ-untereinheit ermöglicht die Erkennung von Promotorstellen der Transkription

8 Adaptation an Umweltbedingungen durch verschiedene σ- Untereinheiten Z.B.: Hitze Synthese von σ- Untereinheiten, die Promotoren von Hitzeschockgenen erkennen gesteigertes Ablesen dieser Gene Synthese von Schutzproteinen Analoges passiert bei Stickstoffmangel

9 Entwindung der DNA Ausmaß der negativen Superspiralisierung nimmt mit der Zahl der gebundenen RNA-Polymerasen proportional zu Negative Superspiralisierung begünstigt i.d.r. die Transkription

10 Initiation/Elongation RNA-Synthese beginnt ohne Primer ( DNA-Synthese) Die erste Base ist meist pppg oder pppa Die Kette wächst von 5 nach 3 (analog DNA-Synthese)

11 Elongation Beginnt nach Bildung der ersten Phosphodiesterbindung - σ-untereinheit geht verloren - Region mit RNA-Polymerase & neuentstehender RNA = Transkriptionsblase

12 Transkriptionsblase

13 Fehlende Nucleaseaktivität Der RNA-Polymerase fehlt eine Nucleaseaktivität entstandene Fehler in der RNA werden nicht korrigiert Da die Fehler nicht weitervererbt werden, kann dies toleriert werden

14 Termination durch Stamm-Schleife- Struktur Einfachstes Signal zum Transkriptionsstopp: GC-reicher Palindromabschnitt gefolgt von einer ATreichen Sequenz Stamm-Schleifeoder Haarnadelstruktur gefolgt von einer Sequenz von vier oder mehr U- Resten

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16 Termination mit Hilfe des Rho- Proteins

17 Chemische Modifizierung der entstandenen RNA mrna-moleküle werden meist gar nicht modifiziert, manche werden sogar schon während der Transkription translatiert trna und rrna hingegen entsteht erst durch Spaltung und/oder Modifikation der RNA-Kette

18 Möglichkeiten aus einer RNA verschiedene trna s & rrna s zu erzeugen Nucleasen schneiden die RNA an unterschiedlichen Stellen Nucleotide werden an die RNA-Ketten angehängt Basen oder Riboseeinheiten werden modifiziert, z.b. methyliert

19 Antibiotika als Transkriptionshemmer Rifampicin hemmt spezifisch die Initiation der RNA-Synthese, indem es die Ausbildungen der ersten Phosphodiesterbindungen einer RNA- Kette verhindert Eine bereits laufende Transkription wird durch Rifampicin nicht mehr gestoppt

20 Wirkung von Rifampicin

21 Antibiotika als Transkriptionshemmer Actinomycin D hemmt die Transkription, indem es an die doppelhelikale DNA bindet und diese darum nicht als Matrize zur RNA-Synthese dienen kann Da es das Wachstum von Zellen hemmt, ist Actinomycin auch ein Krebstherapeutikum

22 Zusammengefasst: Die RNA-Polymerase - arbeitet in 5 3 -Richtung - benötigt keinen Primer - besitzt keine Nucleaseaktivität - besteht aus vier Untereinheiten (αββ σ = Holoenzym) - sorgt für die Entwindung der Doppelhelix

23 Zusammengefasst: RNA-Ketten beginnen gewöhnlich mit pppg oder pppa Die σ-einheit dissoziiert nach der Initiation ab ( Core-Enzym verbleibt) Die Transkription wird gestoppt durch Stammschleife-Strukturen oder Rho- Proteine rrna und trna werden modifiziert, die mrna nicht

24 Zusammengefasst: Rifampicin hemmt die Initiation der Transkription Actinomycin bildet einen Komplex mit der doppelsträngigen DNA Transkription