...
Genexpression
Zusammenfassung von Transkription und Translation
DNA → Protein
Genotyp → Phänotyp
SELEKTIV: Nur benötigte Gene werden exprimiert
Totipotente Stammzelle → Differenzierte Zelle
Genom bleibt gleich!
Epigenetische Veränderungen bewirken dass nur noch bestimmte Genomsequenzen exprimiert werden
(Selektive Expression)
Zwei grundsätzlich unterschiedliche Abschnitte eines Gens
- Genregulatorischer Teil
- Codierender Teil
Genregulatorischer Teil eines Gens
Abschnitte
Enhancer
proximales Kontrollelement
Promotor (Prokarioten: mit Operator)
Wirkungsweise Enhancer
- Aktivierung durch Activators
- Bindeglied zwischen Promotor und Transkriptionsfaktoren
- 3D Struktur der DNA beeinflusst wie stark Enhancer DNA expression beeinflussen
Transkriptionsfaktoren
- Proteine
- Lagern sich an Promotor an
- Erleichtern/Erschwehren die Anlagerung der RNA Polymerase
⇒ Genregulation
Anzahl Gene ⇔ Anzahl Transkriptionsfaktoren
20'000 ⇔ 2000
- Komplexes Netzwerk
- Mehrere Transkriptionsfaktoren beeinflussen Genexression eines Gens
- Kombinatorik
- TF kontrollieren auch expression von anderen TF
Verschiedene Stufen der Genexpressionskontrolle
Prokarioten
- Substratinduktion (Operon)
- Endproduktrepression (Operon)
Eukarioten
- Chromatin Remodellierung
- DNA Methylierung
- Histon Acetylierung (-COCH3)
- Konzentration/Expression von Transkriptionsfaktoren
- Beeinflussung der mRNA
- Beeinflussung der Translation
- Protein degradation
- ...
Chromatin Remodellierung
Histonacetylierung:
Histonaminogruppen unter pH 7 positiv geladen ⇔ DNA negativ geladen
=> anziehung und starke verdichtung
Durch Acetylierung wird Histonladung neutralisiert => lockerung => besser zugänglich für Transkriptionsfaktoren
DNA Methylierung
Methylierte DNA wird (meistens) seltener Transkribiert
Methylierungsmuster kann weitervererbt werden! (Epigenetik)
Epigenetik
Veränderung von Erbgut ohne Nucleotidfolge zu verändern
(z.B Methylierung: Erbgut kann durch Umwelteinflüsse innerhalb einer Generation verändert werden
=> gibt Lamarckschen Vererbungslehre teilweise recht!)
Operon
Funktionseinheit: Promotor, Operator, Regulierte Gene
In Bakterien sind Gene welche funktionell verbunden sind meist in Operons organisiert
Nur bei Prokarioten!
induzierbare Enzyme
Enzyme deren Expression durch Substrat-Induktion kontrolliert wird
Substrat-Induktion:
Repressor wird durch Substrat inaktiviert (zB Lactose)
Reprimierbare Enzyme
Enzyme deren Expression durch Endprodukt-Repression kontrolliert wird
Endprodukt-Repression:
Repressor wird durch Substrat aktiviert (zB Tryptophan)
Allosterische Kontrolle
Allos steros: Anderer Ort
- Enzyme: reaktiven Zentrum und Allosterisches Zentrum
- Aktivator oder Inhibator
Im Zusammenhang mit Genexpression:
Substrat-Induktion und Endprodukt-Repression beruhen auf Allosterischer Kontrolle
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Lernkarten
Genexpression
Zusammenfassung von Transkription und Translation
DNA → Protein
Genotyp → Phänotyp
SELEKTIV: Nur benötigte Gene werden exprimiert
Totipotente Stammzelle → Differenzierte Zelle
Genom bleibt gleich!
Epigenetische Veränderungen bewirken dass nur noch bestimmte Genomsequenzen exprimiert werden
(Selektive Expression)
Zwei grundsätzlich unterschiedliche Abschnitte eines Gens
- Genregulatorischer Teil
- Codierender Teil
Genregulatorischer Teil eines Gens
Abschnitte
Enhancer
proximales Kontrollelement
Promotor (Prokarioten: mit Operator)
Wirkungsweise Enhancer
- Aktivierung durch Activators
- Bindeglied zwischen Promotor und Transkriptionsfaktoren
- 3D Struktur der DNA beeinflusst wie stark Enhancer DNA expression beeinflussen
Transkriptionsfaktoren
- Proteine
- Lagern sich an Promotor an
- Erleichtern/Erschwehren die Anlagerung der RNA Polymerase
⇒ Genregulation
Anzahl Gene ⇔ Anzahl Transkriptionsfaktoren
20'000 ⇔ 2000
- Komplexes Netzwerk
- Mehrere Transkriptionsfaktoren beeinflussen Genexression eines Gens
- Kombinatorik
- TF kontrollieren auch expression von anderen TF
Verschiedene Stufen der Genexpressionskontrolle
Prokarioten
- Substratinduktion (Operon)
- Endproduktrepression (Operon)
Eukarioten
- Chromatin Remodellierung
- DNA Methylierung
- Histon Acetylierung (-COCH3)
- Konzentration/Expression von Transkriptionsfaktoren
- Beeinflussung der mRNA
- Beeinflussung der Translation
- Protein degradation
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Chromatin Remodellierung
Histonacetylierung:
Histonaminogruppen unter pH 7 positiv geladen ⇔ DNA negativ geladen
=> anziehung und starke verdichtung
Durch Acetylierung wird Histonladung neutralisiert => lockerung => besser zugänglich für Transkriptionsfaktoren
DNA Methylierung
Methylierte DNA wird (meistens) seltener Transkribiert
Methylierungsmuster kann weitervererbt werden! (Epigenetik)
Epigenetik
Veränderung von Erbgut ohne Nucleotidfolge zu verändern
(z.B Methylierung: Erbgut kann durch Umwelteinflüsse innerhalb einer Generation verändert werden
=> gibt Lamarckschen Vererbungslehre teilweise recht!)
Operon
Funktionseinheit: Promotor, Operator, Regulierte Gene
In Bakterien sind Gene welche funktionell verbunden sind meist in Operons organisiert
Nur bei Prokarioten!
induzierbare Enzyme
Enzyme deren Expression durch Substrat-Induktion kontrolliert wird
Substrat-Induktion:
Repressor wird durch Substrat inaktiviert (zB Lactose)
Reprimierbare Enzyme
Enzyme deren Expression durch Endprodukt-Repression kontrolliert wird
Endprodukt-Repression:
Repressor wird durch Substrat aktiviert (zB Tryptophan)
Allosterische Kontrolle
Allos steros: Anderer Ort
- Enzyme: reaktiven Zentrum und Allosterisches Zentrum
- Aktivator oder Inhibator
Im Zusammenhang mit Genexpression:
Substrat-Induktion und Endprodukt-Repression beruhen auf Allosterischer Kontrolle
