Transkription
Prokaryoten und Eukaryoten
Prokaryoten und Eukaryoten
In welche Schritte ist die Transkription gegliedert?
Initiation, Elongation, Termination
Worin ähnelt die Transkription der Replikation
ähnliche Enzyme beteiligt, neuer komplementärer Strang synthetisiert
Unterschiede der Transkription zur Replikation?
- Ribonukleotide statt Desoxyribonukleotide
- keine Primer notwendig
- Produkt bleibt nicht assoziiert
- höhere Fehlerrate (1:10000)
- selektivews kopieren EINZELNER Gene
Woraus besteht die RNA-Polymerase der Prokaryoten?
- Kernenzym
- Holoenzym
Woraus besteht das KErnenzym der prokaryotischen RNA-Polymerase?
- 2 alpha. Untereinheiten
- 1 beta Untereinheit
- 1 gamma UE
Woraus besteht das Holoenzym der prokaryotischen RNA-Polymerase?
1 signma-UE
Welcher ist der Teil der prokaryotischen RNA-Polymerase der spezifisch für den Promotor ist?
der sigma-Faktor
Welche Arten der RNA-Polymerase gibt es bei Prokaryoten und wofür sind sie zuständig?
- I: Vorläufer der rRNA
- II: protein-codierende Gene
- III: tRNAs & kleinere RNAs
Was haben Eukaryoten statt dem sigma-Faktor?
Transkriptionsfaktoren
Welche Komplexe werden bei der Initiation bei Prokaroten gebildet?
- closed complex: polymerase bindet an Promotor
- open complex: ca. 14bp getrennt = Transkriptionsblase
wodurch beginnt bei Prokaryoten die Elongation?
wenn sich die Polymerase vom Promotor entfernt
Woraus besteht ein prokaryotischer Promotor?
- -35 Region (6bp)
- 17-19 unspezifische bp
- -10 Region (6bp) = Pribnow Box
Welche zusätzlichen Regionen kann ein prokaryotischer Promotor enthalten?
- UP-Element, vor -35 --> verstärkt
- erweiterte -10-Region, kompensiert für fehlende -35 Region
- Diskriminator: nach -10; verstärkt Bindung der Polymerase
WIe ist der sigma-Faktor aufgebaut und woran bindet er?
hat Helix-Turn-Helix-Motiv
4 Domäne
- domäne 2: erkennt -10 Region
- Domäne 4: erkennt -35 Region
Wie funktioniert die Transkription ohne Primer?
das erste Nukelotid muss im Komplex gehalten werden, bis eloniert wird. Bindung über WBB, erstes meistens A: noch schwieriger
Welche Modelle der Initiation gibt es?
allgemein: kurze RNA-Stücke (ca. 10Nt) gemacht udn dann wieder freigesetzts. Bis Polymerase sich vom PRomotor entfernt = Elongation
- transient excursion: Polymerase wandert und kommt dann wieder zurück
- Inch worming: vorderer Teil wandert, hinterere bleibt am Promotor, bei Elongation nachgezogen
- scrunching: DNA wird eingesaugt und bildet einen Loop (am wahrscheinlichsten)
Wie funktioniert die Elongation bei Prokaryoten?
Transkriptionsblase immer gleich groß, für jedes getrennte Bp wird eines nach der Blase wieder geschlossen.
Welche Reparatur-Mechanismen gibt es bei der Elongation der Prokaryoten?
Pyrophosphorolytische Editierung
- Nt sofort nach Einbau wieder abespalten.
- passiert bei richtigen und falschen Basen
- bei falscher dauerts länger --> häufiger wieder abgespalten
Hydrolytische Editierung
- Pol. wandert 2-3 Nt zurück
- ein ganzer Sequenz-Abschnitt wird hydrolytisch abgespalten
Welche Arten der Termination gibt es bei Prokaryoten?
wird von Termonator ausgelöst
Rho-abhängig:
- rho-Faktor bindet an rut-Element
- ATPase-Aktivität
- ATP-Hydrolyse induziert Termination
- genauer ABlauf noch nicht geklärt
Rho-unabhängig
- ohne Proteine
- ca 20 Nt- invertierter Sequenzrepeat + ca. 8 AT-Bp
- macht HAirpin
- Zerfalld es Elongations-Komplexs
- Poly-U Sequenz ermöglicht ABlösung des Transkripts von der DNA
Woraus besteht ein eukaryotischer Promotor?
Kernpromotor: 40-60 Nt
- BRE (B recognition element)
- TATA Box
- Inr (enthält Transkriptionsstart), DCEI, DCEII, DPE, DCEIII
Welche TF braucht man für die Initiation bei Eukaryoten?
- TFIIB: bindet an BRE (für Poylmerase II)
- TBP (TATA bidning protein)
- TFIID (bindet an Inr, DCEs und DPBs), multimerer Proteinkomplex, enthält auch TBP, für Pol II
Welche weiteren Elemente enthält ein prokaryotischer Promotor?
alle stromaufwärts
- promotor proximal elements
- upstream activator sequence
- enhancer (verstärkt)
- silencer (schwächt ab)
- boundary elemnts (Trenn-, Begrenzungs-Element
bis zu 100kb entfernt
wie wird der präinitiations-kompelx bei EK gebildet?
TFIID bindet an TATA-Box --> VErzerrung der DNA-struktur --> Anlagerung weiterer TF + Pol. II, Schmelzen der PRomotor DNA durch ATP-Hydrolyse durch TFIIH
Welche zusätzliche Faktoren werden für die Initiation bei EK in vivo benötigt?
- Mediatorkompex: interagiert mit DNA-gebundenen Aktivatoren
- Chromation-modifizierende & umlagernde Faktoren
Wofür dient die C-terminale Domände der Pol. II?
schwanzförmig, reihe von Repeats eines Heptapeptids
vor Bindung der Pol. nicht phosphoryliert, bei Übertritt in Elongation phoshphorlyiert --> loswerden von TF die nur für Initiation notwendig sind
andere Proteine und Elongationsfaktoren binden an CTD
- capping enzyme
- splicing enzyme
wodurch wird die elongation bei EK ausgelöst?
phoshprylierung des serin 5 an der CTD der Pol. II
Wie funktioniert die Termination bie EK?
mit Polyadenylierung gekoppelt. , nach Schnitt an poly-A stelle verbleibt RNA STück in der Pol.
- Torpedo-Modell: RNA wird im Komplex abgebaut, danach löst sichd er Komplex auf
- Allosterisches Modell. DNA, Pol. und Rest RNA lösen sich voneinander, RNA danach abgebaut
Wie wird die Transkription bei Prokaryoten geregelt?
Aktivatoren
- binden an Aktivator.-Bindungsstellen
- verstärken Bindung der Po. an den Promotor
Repressoren
- binden an Operator
- blockieren Bidnung der Pol.
in Abwesenheit von Regualtoren nur schwache Expression = basale expression
Aktivierung erfolgt durch kooperative Bindung
können auch weit entfernt binden
wenn beide binden,s etzt sich repressor durch
Wie funktioniert der Lactose-Stoffwechsel bei E.coli?
Lac Operon = polycistronisch
- LacZ: beta-Galactosidase (Lactose --> Glucose + Galactose)
- LacY: Lactosepermease: transportiert Lactose
- LacA: Thiogalactosidtransacetylase (befreit Zelle von THiogalactosid)
CAP: catabolite activating protein, bindet an cap-binding site; aber nur in Abwesenehit von Glucose --> eXpression der LAc Gene
Lac Repressor: von LAcI priduziert, kein Teil des LAc Operons, bindet an Operator wenn keine Lactose vorhanden ist --> keine Expression
Wie wird CAP reguliert?
durch cAMP = wenig Glucose vorhanden, cAMP bindet an CAP --> Konformationsänderung -->Bindung an DNA -> Expression der Lac Gene
Wie wird der Lac-Repressor regulerit?
Tetramer, bindet an palindormische Sequenz des Operators .-> Überlappung der Pol. Bindungsstelle
durch basale expresison wird beta-galactosidase in ausreichender menge hergstellt um lactose zu spalten
allolactose bindet an repressor -> konfromationsänderung --> löst sich von operator -> genexpression
Welche Transkriptions-Regualtions-Mechanismen gibt es bei PK?
- Lactose
- alternative sigma-Faktoren
- NtrC
- MerR
- AraC & araBAD
Welche alternativen sigma-Faktoren gibt es?
sigma32
- Hitzeschockfaktor
- verdrängt bei Hitzeschock sigma70 aus Pol.
- Gene exprimiert die Proteine zum Schutz vor Hitze erzeugen.
sigma54
- Gene des stickstoff-Stoffwechsels
bestimmte GE-Programme werden durch bestimmte Abfolge von sigma-Faktoren kontrolliert
Wie funktioneirt die Transkriptionsregulation bei EK?
hauptsächlich während der Initiation, sehr vielfältig
- splicing
- capping
- polyadenylierung
- nukleosom-modifizierende Enzyme
- regulatoren
Wie sind Regulationsfaktoren bei EK aufgebaut?
haben 2 Domäne
- DNA-Bindungsdomäne
- Akivierungs-Domäne
Sind voneinander unabhängig --> durch austausch-Experimente gezeigt
Wie sind DNA Bindungsdomänen aufegbaut?
haben oft Helix-turn-Helix-Motive
- Homöodomain-Proteine
- Zink-finger
- Leucin-Zipper, 2 alpha-Helices, Dimerisierung und Bidnung in einer Domäne
- HElix-loop-Helix
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Lernkarten
In welche Schritte ist die Transkription gegliedert?
Initiation, Elongation, Termination
Worin ähnelt die Transkription der Replikation
ähnliche Enzyme beteiligt, neuer komplementärer Strang synthetisiert
Unterschiede der Transkription zur Replikation?
- Ribonukleotide statt Desoxyribonukleotide
- keine Primer notwendig
- Produkt bleibt nicht assoziiert
- höhere Fehlerrate (1:10000)
- selektivews kopieren EINZELNER Gene
Woraus besteht die RNA-Polymerase der Prokaryoten?
- Kernenzym
- Holoenzym
Woraus besteht das KErnenzym der prokaryotischen RNA-Polymerase?
- 2 alpha. Untereinheiten
- 1 beta Untereinheit
- 1 gamma UE
Woraus besteht das Holoenzym der prokaryotischen RNA-Polymerase?
1 signma-UE
Welcher ist der Teil der prokaryotischen RNA-Polymerase der spezifisch für den Promotor ist?
der sigma-Faktor
Welche Arten der RNA-Polymerase gibt es bei Prokaryoten und wofür sind sie zuständig?
- I: Vorläufer der rRNA
- II: protein-codierende Gene
- III: tRNAs & kleinere RNAs
Was haben Eukaryoten statt dem sigma-Faktor?
Transkriptionsfaktoren
Welche Komplexe werden bei der Initiation bei Prokaroten gebildet?
- closed complex: polymerase bindet an Promotor
- open complex: ca. 14bp getrennt = Transkriptionsblase
wodurch beginnt bei Prokaryoten die Elongation?
wenn sich die Polymerase vom Promotor entfernt
Woraus besteht ein prokaryotischer Promotor?
- -35 Region (6bp)
- 17-19 unspezifische bp
- -10 Region (6bp) = Pribnow Box
Welche zusätzlichen Regionen kann ein prokaryotischer Promotor enthalten?
- UP-Element, vor -35 --> verstärkt
- erweiterte -10-Region, kompensiert für fehlende -35 Region
- Diskriminator: nach -10; verstärkt Bindung der Polymerase
WIe ist der sigma-Faktor aufgebaut und woran bindet er?
hat Helix-Turn-Helix-Motiv
4 Domäne
- domäne 2: erkennt -10 Region
- Domäne 4: erkennt -35 Region
Wie funktioniert die Transkription ohne Primer?
das erste Nukelotid muss im Komplex gehalten werden, bis eloniert wird. Bindung über WBB, erstes meistens A: noch schwieriger
Welche Modelle der Initiation gibt es?
allgemein: kurze RNA-Stücke (ca. 10Nt) gemacht udn dann wieder freigesetzts. Bis Polymerase sich vom PRomotor entfernt = Elongation
- transient excursion: Polymerase wandert und kommt dann wieder zurück
- Inch worming: vorderer Teil wandert, hinterere bleibt am Promotor, bei Elongation nachgezogen
- scrunching: DNA wird eingesaugt und bildet einen Loop (am wahrscheinlichsten)
Wie funktioniert die Elongation bei Prokaryoten?
Transkriptionsblase immer gleich groß, für jedes getrennte Bp wird eines nach der Blase wieder geschlossen.
Welche Reparatur-Mechanismen gibt es bei der Elongation der Prokaryoten?
Pyrophosphorolytische Editierung
- Nt sofort nach Einbau wieder abespalten.
- passiert bei richtigen und falschen Basen
- bei falscher dauerts länger --> häufiger wieder abgespalten
Hydrolytische Editierung
- Pol. wandert 2-3 Nt zurück
- ein ganzer Sequenz-Abschnitt wird hydrolytisch abgespalten
Welche Arten der Termination gibt es bei Prokaryoten?
wird von Termonator ausgelöst
Rho-abhängig:
- rho-Faktor bindet an rut-Element
- ATPase-Aktivität
- ATP-Hydrolyse induziert Termination
- genauer ABlauf noch nicht geklärt
Rho-unabhängig
- ohne Proteine
- ca 20 Nt- invertierter Sequenzrepeat + ca. 8 AT-Bp
- macht HAirpin
- Zerfalld es Elongations-Komplexs
- Poly-U Sequenz ermöglicht ABlösung des Transkripts von der DNA
Woraus besteht ein eukaryotischer Promotor?
Kernpromotor: 40-60 Nt
- BRE (B recognition element)
- TATA Box
- Inr (enthält Transkriptionsstart), DCEI, DCEII, DPE, DCEIII
Welche TF braucht man für die Initiation bei Eukaryoten?
- TFIIB: bindet an BRE (für Poylmerase II)
- TBP (TATA bidning protein)
- TFIID (bindet an Inr, DCEs und DPBs), multimerer Proteinkomplex, enthält auch TBP, für Pol II
Welche weiteren Elemente enthält ein prokaryotischer Promotor?
alle stromaufwärts
- promotor proximal elements
- upstream activator sequence
- enhancer (verstärkt)
- silencer (schwächt ab)
- boundary elemnts (Trenn-, Begrenzungs-Element
bis zu 100kb entfernt
wie wird der präinitiations-kompelx bei EK gebildet?
TFIID bindet an TATA-Box --> VErzerrung der DNA-struktur --> Anlagerung weiterer TF + Pol. II, Schmelzen der PRomotor DNA durch ATP-Hydrolyse durch TFIIH
Welche zusätzliche Faktoren werden für die Initiation bei EK in vivo benötigt?
- Mediatorkompex: interagiert mit DNA-gebundenen Aktivatoren
- Chromation-modifizierende & umlagernde Faktoren
Wofür dient die C-terminale Domände der Pol. II?
schwanzförmig, reihe von Repeats eines Heptapeptids
vor Bindung der Pol. nicht phosphoryliert, bei Übertritt in Elongation phoshphorlyiert --> loswerden von TF die nur für Initiation notwendig sind
andere Proteine und Elongationsfaktoren binden an CTD
- capping enzyme
- splicing enzyme
wodurch wird die elongation bei EK ausgelöst?
phoshprylierung des serin 5 an der CTD der Pol. II
Wie funktioniert die Termination bie EK?
mit Polyadenylierung gekoppelt. , nach Schnitt an poly-A stelle verbleibt RNA STück in der Pol.
- Torpedo-Modell: RNA wird im Komplex abgebaut, danach löst sichd er Komplex auf
- Allosterisches Modell. DNA, Pol. und Rest RNA lösen sich voneinander, RNA danach abgebaut
Wie wird die Transkription bei Prokaryoten geregelt?
Aktivatoren
- binden an Aktivator.-Bindungsstellen
- verstärken Bindung der Po. an den Promotor
Repressoren
- binden an Operator
- blockieren Bidnung der Pol.
in Abwesenheit von Regualtoren nur schwache Expression = basale expression
Aktivierung erfolgt durch kooperative Bindung
können auch weit entfernt binden
wenn beide binden,s etzt sich repressor durch
Wie funktioniert der Lactose-Stoffwechsel bei E.coli?
Lac Operon = polycistronisch
- LacZ: beta-Galactosidase (Lactose --> Glucose + Galactose)
- LacY: Lactosepermease: transportiert Lactose
- LacA: Thiogalactosidtransacetylase (befreit Zelle von THiogalactosid)
CAP: catabolite activating protein, bindet an cap-binding site; aber nur in Abwesenehit von Glucose --> eXpression der LAc Gene
Lac Repressor: von LAcI priduziert, kein Teil des LAc Operons, bindet an Operator wenn keine Lactose vorhanden ist --> keine Expression
Wie wird CAP reguliert?
durch cAMP = wenig Glucose vorhanden, cAMP bindet an CAP --> Konformationsänderung -->Bindung an DNA -> Expression der Lac Gene
Wie wird der Lac-Repressor regulerit?
Tetramer, bindet an palindormische Sequenz des Operators .-> Überlappung der Pol. Bindungsstelle
durch basale expresison wird beta-galactosidase in ausreichender menge hergstellt um lactose zu spalten
allolactose bindet an repressor -> konfromationsänderung --> löst sich von operator -> genexpression
Welche Transkriptions-Regualtions-Mechanismen gibt es bei PK?
- Lactose
- alternative sigma-Faktoren
- NtrC
- MerR
- AraC & araBAD
Welche alternativen sigma-Faktoren gibt es?
sigma32
- Hitzeschockfaktor
- verdrängt bei Hitzeschock sigma70 aus Pol.
- Gene exprimiert die Proteine zum Schutz vor Hitze erzeugen.
sigma54
- Gene des stickstoff-Stoffwechsels
bestimmte GE-Programme werden durch bestimmte Abfolge von sigma-Faktoren kontrolliert
Wie funktioneirt die Transkriptionsregulation bei EK?
hauptsächlich während der Initiation, sehr vielfältig
- splicing
- capping
- polyadenylierung
- nukleosom-modifizierende Enzyme
- regulatoren
Wie sind Regulationsfaktoren bei EK aufgebaut?
haben 2 Domäne
- DNA-Bindungsdomäne
- Akivierungs-Domäne
Sind voneinander unabhängig --> durch austausch-Experimente gezeigt
Wie sind DNA Bindungsdomänen aufegbaut?
haben oft Helix-turn-Helix-Motive
- Homöodomain-Proteine
- Zink-finger
- Leucin-Zipper, 2 alpha-Helices, Dimerisierung und Bidnung in einer Domäne
- HElix-loop-Helix
