Transkript

1

2 F"#*+),#,+(#84'C(),()#G7??6C()#.73#24'/0(36?(=(H()3(6=>4)#I2J;"#:6&3#IA" 4,(3#86'?K&#ID"E# L#M+(#C34N(#O(&3&(+5#,(3#(3.(7C5()#MPGQD36C0()5(#&65#(+)(#(+)&(+5'+K&(# A# L#G'?#23+0(3#:(3,()#Q#%&)'+K&#:+(#T(+#,(3#;(<'+=6>4)#+)#'(T(),()#$(''()#Q#;PGQ D# L#M+(#2J;#+?5#?4#?()?+>S9#,6??#?+(#.70#?(V7().?<(.+W?K&()#P6K&:(+?#S4)#MPG# A# L#U&)(#2J;#:%3(#,+(#=X3.'+K&(#-)5?K&'X??('7)C#,(3#Y()40?(V7().#S4)#(%)%# A#

3 Z"#[)5()?5(&(),#?+),#B(:(+'?#O653+.(#I\#]43'6C(#4,(3#3-),&+1-"#7),#40')-0#I\#*5635(3Q ()5?5(&(),()#234,7=5I("#7),#C(T()#*+(#6)9#4T#,+(#G0<'+W=6>4)#I](3?5%3=7)C"#(^<4)()>(''#

4 =`))()#*+(#&(367?W),()9#4T#a&3#b36)?C()#)73#(+)06'#+)?#D'+(C()C()40#(+)C(T675#:73,(9# 4,(3#4T#a)5(C36>4)#6)#0(&3(3()#7)5(3?K&+(,'+K&()#*5(''()#?56HC(87),()#&65E# )!#a?4'+(37)c#c()40+?k&(3#mpg# )!#](3,67#0+5#;(?53+=>4)?()./0# )!#GC634?(C('('(=534<&43(?(# )!#M()6573+(37)C#+)#??MPG#IP6Uc"# ###7),#P(7536'+?+(3()## )!#d'4h()#678#p+534.(''7'4?(q#4,(3#p/'4)0(0t36)# <636''('#&+(3.7e#

5 *4),()063=+(37)Ce# D435?(5.7)C#*475&(3)#d'45e#!^# 0(&386K&(#a)5(C36>4)#

6 )!#a?4'+(37)c#c()40+?k&(3#mpg# )!#*K&)+H#0+5#C((+C)(5(3#;(?53+=>4)?(),4)7='(6?(#I;-"# ######!#?K&)(+,(5#+0#b36)?C()#I*5(''()#T(=6))5"#7),# ####+)#,(3#h6)=+(3(),()#C()40+?K&()#MPG#I*5(''()#7)T(=6))5"# )!#R+C6>4)#+)#&4&(3#](3,X))7)C#!#+)50+04'(=7'63(#$+3=7'63+?+(37)C# )!#+)S(3?(#2J;#0+5#)6K&#67N()#C(3+K&5(5()#23+0(3)# )!#*(V7().+(37)C#,(?#2J;Q234,7=5(?#0+5#B(#(+)(0#,(3#23+0(3# )!#](3C'(+K&#0+5#M65()T6)=#,(?#?(V7().+(35()#Y()40?#

7 i6"#$7#:('k&(3#f'6??(#,(3#]+3()#c(&`35#ca]e#a43678#t(.+(&5#?+k&#,(3#p60(#,+(?(3# ]+3()='6??(E# ;(534S+3()j#3(534#I.73XK="9#:(+'#;PGQY()40#)6K&#-+),3+)C()#+)#A+35?.(''(#0+H('?# 3(S(3?(3#b36)?=3+<56?(#+)#MPG#XT(3?K&3+(T()#:+3,#

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

9 1) Erklären Sie die folgenden Begriffe: 8. Übung - Pribnow Box Transkriptionsstart konserviertes DNA- Element in bakteriellen Promotoren, welches vom σ70 Faktor erkannt und gebunden wird - Rut- Sequenz bp lange, C- reiche Sequenz in vielen bakteriellen mrnas, welche von der hexameren Rho Helikase erkannt wird und die Rho- abhängige Transkrip6onstermina6on vermizelt - TBP TATA- bindendes Protein; UE des eukaryon6schen generellen Transkrip6onsfaktors TFIID, die durch Binden und Verbiegen der DNA im Bereich der TATA- Box zur lokalen Aufschmelzung der Promotor- DNA führt

10 - CTD C- terminale Domäne der größten UE der eukaryon6schen RNA- Polymerase II; ihr sich dynamisch veränderndes Phosphorylierungsmuster wird während der Transskrip6on von Prozessierungsfaktoren ausgelesen und trägt so maßgeblich zur Choreographie der mrna- Synthese bei - snrnp small nuclear ribonucleoprotein = snurp; besteht jeweils aus snrna und Sm- Proteinen und ist als BestandZeil des Spleißosoms am Ausschneiden der Introns aus der prä- mrna beteiligt - PAP poly- A Polymerase; fügt kotranskrip6onal und Vorlagen- unabhängig ca. 200 Adenin Nukleo6de an das 3 Ende eukaryon6scher mrna an

11 2) Imprin,ng, eine epigene6sche S6lllegung von Säuger- Genen, beginnt damit, dass Cytosin innerhalb von CpG DNA- Mo6ven an der C- 5 Posi6on durch eine CpG- spezifische Methylase methyliert wird. Warum kommen CpG Mo6ve in mensch- licher DNA ca. 5 mal seltener vor als theore6sch erwartet? C kann spontan desaminieren und dadurch zu U werden; dieses wird als DNA- fremd erkannt und enjernt» gegenüberliegendes G instruiert Erneuerung des C» keine Muta6on; aber: wenn das C bei Desaminierung an C- 5 methyliert ist, so resul6ert T, ein natürlicher DNA- Baustein» Zelle kann nicht entscheiden, ob T oder gegenüberliegendes G falsch ist» zwei Möglichkeiten: T wird durch C ersetzt (keine Muta6on) oder G wird durch A ersetzt (Muta6on) CpG Mo6ve weisen 40fach erhöhte Muta6onsrate auf und sind für 1/3 aller Punktmuta6onen bei Erbkrankheiten verantwortlich

12 3) Die TripleZs TAA, TAG und TGA in Gensequenzen kodieren Transla6onsabbruch. Die unten angegebene Teilsequenz wurde bei der Sequenzierung eines Exons ermizelt. Geben Sie die Basensequenz der entsprechenden Region an, die auf der mrna vorliegt, inklusive Polarität und Kennzeichnung des Leserasters. 5 - GTAAGTTAACTTTCGACTAGTCCAGGGT- 3

13

14 4) Schlagen Sie ein Experiment vor, mit dem Sie aus einer Präpara6on von eukaryon6scher Gesamt- RNA die hierin nur in geringem Prozentsatz vorhandene mrna ganz selek6v anreichern können. (Tipp: Nur Transkripte der RNA- Polymerase II werden polyadenyliert.)

15 5) Um von der DNA zum Protein zu kommen sind zahlreiche SchriZe notwendig. a) In Eukaryonten kann die Expression im Wesentlichen auf folgenden Ebenen reguliert werden (füllen Sie die Lücken): Trans, kription S, pleissen trans Nukleozytoplasm. port und Trans. lation b) Welche beiden Prozesse hiervon kommen bei Prokaryonten nicht vor und warum? Spleissen & Nukleozytoplasmatischer Transport keine Exon-Intron-Genstruktur, kein Zellkern

16 6) Alle Exons haben (in etwa) die gleichen Konsensussequenzen an ihren 5'- und 3' Enden, welche von den snrnps erkannt und gebunden werden. Warum kommt es dennoch nur selten vor, dass ein Exon übersprungen und beim Spleißen fälschlicherweise mit aus der mrna ausgeschnizen wird (siehe untenstehendes Bild)? Spleißen findet an naszierender (= in der Synthese befindlicher) mrna staz. Im Beispiel oben würde das Spleißosom also das 3 - Ende von Exon 1 schon mit dem 5 - Ende von Exon 2 verknüpfen, bevor das 5 - Ende von Exon 3 erscheint.

17 Nukleozytoplasmatischer Export reifer mrna Figure 6-40 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) Kernporenkomplexe (NPCs) frei durchlässig nur für Moleküle bis ca. 50 kda Exportine vermitteln aktiven Transport reifer mrnas (+ gebundener Proteine) aus dem Zellkern ins Zytosol Wie wird reife mrna von prä-mrna, herausgespleißten Introns, usw. unterschieden? einzigartiges Spektrum assoziierter Proteine wird erkannt; an reifer mrna: Cap-bindender Komplex (CBC), Exon-verbindende Komplexe (EJCs) und polya-bindeprotein aber keine snrnps mehr

18 Kleine G- Proteine GTP GDP GEF G- Protein GDP inak.v G- Protein GTP ak.v GAP P i H 2 O GEF = Guanin- Nukleo.d Austausch (exchange) Faktor GAP = GTPase ak.vierendes Protein

19 Figure Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) Ran

20 Kernexport Expor.n bindet mrna (oder Protein mit NES) nur in Gegenwart von Ran GTP bei GTP- Hydrolyse im Zytoplasma zerfällt der Komplex in Ran GDP, Expor.n und mrna Figure Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

21 messengerrna in Prokaryonten: 5'UTR, ORF (bzw. ORFs falls polycistronisch), 3'UTR Shine-Dalgarno = in Eukaryonten: 5'Cap, 5'UTR, ORF, 3'UTR, polya-schwanz Kozak Sequenz (= für Translation optimale Sequenz im Bereich des Startcodons)

22 InterakEon der kleinen Ribosomenuntereinheit mit der mrna die bakterielle 16S rrna interagiert durch Basenpaarung mit der Shine- Dalgarno Sequenz (= RBS = Ribosomen- Bindestelle) auf der mrna das Startcodon wird im Bereich der P- Stelle posieoniert

23 !"#$%&'(#!"# $"#%$&&#'$(#)*(#+*&*,-./*#01)*#*&2-./34--*325#!DEE#F#);(./#G*)*(H#=9(*&6*(+H#I/1($&$H#J$K/$*9#;L7L$L# *2'$#!M#N$/(*#)$71(#OOO# #P$"#%$-#6*)*;2*2#*-H#'*&&#C$&#-$+2H#)*(#+*&*,-./*#01)*#-*9Q#?#;&97*(-*33#?#)*+*&*(9*(2# )!#&9./2#46*(3$RR*&)5#

24 P6"#S1&#$33*&#T#)9*-*(#U*+*3&#V-L1LH#P$"#*W9-,*(*&#'*&9+*#>;-&$/C*&L# )!#<*(#+*&*2L#01)*#)*(#J921./1&)(9*&#'*9./2#BLYL#71&#)*C#)*-#Z*33:*(&-#$6L# #X-RL[ # #01)1& # #!"#"J921# #\%9(2]# # # # ## # # # #^_> # #Y(R # # #@Y`a# # # # #>^> # #J*2# # #b3*# )!#J$&./*#>C9&1-c;(*&#'*()*&#&;(#);(./#*9&#01)1&#:1)9*(2O## #X-RL[ # #01)1& # #>@# # # # ## # # # #>^_ # #J*2# # # # #^ # #Y(R# )!#46*(3$RR*&)*#_*&*# )!#6*9#S9(*&#(*3$,7#/c;d+# )!#$;e#;&2*(-./9*)39./*&#<=>?@2(c&+*&#1)*(# )!#9&#;&2*(-./9*)39./*&#G*-*($-2*(&#$;e## ##)*C-*36*&#<=>?@2($&+# )$&*6*&#+962#*-#&1./$%&'(#)'*+(')$,&'-.#/010(2$

25 Figure 6-78 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) Y($&-3$,1&$3#f($C*-/9g9&+#

26 P"$%$/(#V%"#1)*(#e$3-./#Vf"5# $"#%166*3?X$-*&R$$(;&+#d&)*2#B'9-./*&#)*(#!L#a1-9,1&#9C#01)1&#;&)#)*(#TL# a1-9,1&#9c#>&,.1)1&#-2$kl# f*#?c1>6=/'#d"#e4>"#13#f404'#&'0#g"#e4>"#13#2'h6404'# 6"#>&#^_>?01)1&-#d&)*2#9CC*(## Y($&-3$,1&-2*(C9&$,1&#-2$KL# Ti8&)*#*9&*(#2U=>#46*(2($+*&#'*()*&#:$&&H#'9()#-9*#);(./#X93);&+#*9&*-# U# f*#+,-#./0/#!"#$%&'()*#/1'/#231'45678)9:;2)<7'9=/95>/#

27 lm?$6/c&+9+*-"h#69.9-2(1&9-./*-#x$:2*(9*&+*&l#j$(:9*(*&#

28 m"#=$./#x*/$&)3;&+#71&#z*33*&#c92#*9&*c#j;2$+*&h#)$--#b;#*9&b*3&*&#a;&:2c;2$,1&*&# PL#J;2$+*&*-*# S$3# IJJ# IJF# IJ2# IJI# J*2# 2JI# >3$# IFJ# IFF# IF2# IFI# Y/(# 2FJ# 2FF# 2F2# 2FI# ^&'$/(-./*9&39./H#)$#)$B;#B'*9#X$-*&$;-2$;-./*#*(e1()*(39./O#