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Sprache Deutsch
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 14.04.2020 / 21.04.2020
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Epigenetik: Definition

  • The study of heritable changes in gene function that cannot be explained by changes in DNA sequence
  • Jede Zelle unseres Körpers verfügt über d. komplette Genom – die meisten Gene sind in reife Zelle ausgeschalten
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Hierarchie der neuronalen Plastizität

  • Signalweiterleitung → ionotrope Rezeptoren (Millisekunden)
  • Signalmodulation → NMDA Rezeptor, metabotrope Rezeptoren (sec bis h zu d)
  • Physiologische Anpassung der Zelle/ Synapse über Genexpression → Kernsignalisierung (metabotrope- und Kernrezeptoren (d bis Jahre)
    • ➔ Freischalten und Verschliessen von Kernsignalisierungspfaden → Epigenetik (Jahre bis Lebenslang)
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Genregulation (1 von 2)

  • Strukturgene: Produzieren Proteine und RNA, die in der Zelle metabolisch aktiv sind
  • Regulatorische GeneKodieren Gene & RNA, die spezi. dafür da sind, mit der DNA zu interagieren & Genregulation zu betreiben
  • Regulatorische ElementeGenabschnitte, die Genexpression kontrollieren
  • Wenn sie davon genug haben, aktiviert Tryptophan einen Repressor, der an einem Regulatorischen Element des Promotors für Tryptophansynthese-Gene bindet.
  • Das verhindert die Expression dieser Tryptophansynthese-Gene (da RNA Polymerase durch den Repressor blockiert wird)
  • Fehlt es and Tryptophandissoziiert der Repressor und RNA Polymerase beginnt, die Gene zu exprimieren.
  • So erhält die Zelle die nötigen Enzyme, damit sie Tryptophan herstellen kann.
  • Dies ist ein Beispiel für ein «Operon», eine Gensequenz, in der ein Promotor und seine regulatorischen Elemente nicht nur ein-, sondern mehrere Gene gleichzeitig kontrollieren
    • 1. Promotor: Hier dockt RNA-Polymerase an
    • 2. Promotor-proximale Elemente: Hier binden die Transkriptionsfaktoren, die für Transkriptionsstart nötig sind
    • 3. Enhancers/ Silencers: Hier binden Transkriptionsfaktoren, die Genex-pression regulieren können
    • ➔ Jedes dieser Elemente kann epigenetisch reguliert werden
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Genregulation (2 von 2)

  • Die meisten Enhancer/Silencer unterliegen epigenetischer Regulation. Diese Elemente können epigenetisch aktiviert oder deaktiviert werden, so dass viele Enhancers/Silencers gar nicht angesteuert werden können, bevor nicht die epigenetische Blockade gelöst wird
  • Zusammenspiel:
    • Kernsignalisierung → Enhancer/Silencer, um bei Bedarf Zellaktivität anzupassen. Z.B. late-phase LTP
    • EpigenetikFreischalten oder Stilllegen dieser Kernsignalisierungspfade über Aktivierung oder Inaktivierung von Enhancer/Silencer 
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Chromatin- Gebilde aus DNA und Proteinen, welches das Genom strukturiert und verpackt

  • Euchromatin: offen zugängliche Stellen – freie DNA und beads-on-a-string-Form
  • Konstitutives Heterochromatin: Immer verpackt, DNA nicht zugänglich (z.B. Zentromer)
  • Fakultatives Heterochromatin kann remodelliert werden. Offen unter bestimmten Umständen (abhängig von Zelltyp, Entwicklungsstufe der Zelle, und epigenetischer Modifikation aufgrund äusserer Einflüsse), verpackt unter anderen.
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Spezifität regulatorischer Regionen

  • Scaffold attachemnt regions (SAR) vermitteln das Anbinden von DNA an das Chromatingerüst
  • Jeder DNA-loop kann separat reguliert werden
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Histone

  • Proteine, die die DNA verpacken
  • 8 Histone zusammen (Oktamere) bilden Nukleosomen und die die DNA Doppelhelix zweimal herumgewickelt wird: beads-on-a-string
  • ➔ Pro Nukleosom werden 146 bp aufgewickelt
  • Beads-on-a-string kann weiter aufgespult werden → 30nm Fibrille
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Chromatin Remodellierung: Verschieben von Nukleosomen

  • Auch in offenem Euchromatin kann Promotor unzugänglich sein z.B wenn TATA-Box dicht um Nukleosomen gewickelt ist
  • Chromatin Remodulierungs-Komplexe können Nukleosomen herumschieben, um TATA-Box für Transkriptionsfaktoren freizulegen