Vom Gen zum Protein

• DNA-Polymerase kann die Nukleotide nur am 3’ Ende anfügen. Ein neuer Strang beginnt somit zwangsläufig von 5’ => 3’

• DNA-Helicase:
  • Öffnet DNA-Doppelstrang reissverschlussartig indem es unter ATP-Verbrauch die H-Brücken zwischen den Polynucleotid-Strängen aufbricht
• Topoisomerase
  • Vermeidet ein Ueberdrehen des DNA-Stranges waehrend der Replikation
    • das Oeffnen der DNA provoziert eine groessere Spannung beim verbleibenden geschlossenen Part, was die TI verhindert indem sie einen durch reversibles Oeffnen einen 'Twist' aus dem Strang entfernt
• Primase
  • Synthetisiert DNA-Primern
• DNA-Primer
  • Startermolekül der Transkription
• DNA-Polymerasse
  • verbindet angelagerte Nucleotide durch Esterbindung zu einem neuen Strang
• Okazaki-Fragment
  • 100-200 Nukleotide lange Stücke, welche am Folgestrang synthetisiert wurden
• Ligase
  • Verbindet die einzelnen Okazaki-Fragmente mit einem Phosphorester unter ATP verbrauch
• Promotor
  • Startpunkt der Replikation. Polymerase lagert sich an Promotor an und beginnt mit der Replikation
• Stopp-Codon
  • Endpunkt der Replikation
• DNA-Nucleotide (Ribonucleotide)
• (Nuclease) **
  • Abbau von fehlerhaften Nucleotiden
• Einzelstrang-bindendes Protein
  • Verhindert Hybridisierung vom getrennten DNA-Strang
  • Annealing (Prozess der Anlagerung eines Primers an DNA-Sequenzen)

•  Translation: Primaertranskript mit Introns und Exons entsteht.
• Reife mRNA: Introns werden entfernt und Exons zusammengespleisst
  • Introns
    • Bereich auf Gen, welche nicht codiert sind
    • Prokaryontische gene enthalten keine Introns
    • Funktion nicht bekannt
    • Whs. Regulierenden Effekt auf Zelle. Einige Sequenzen kontrollieren Genaktivität
      • Einige Gene geben Informationen für mehrere verschiedene Proteine, je nachdem welches Intron-Stücke herausgeschnitten werden
      • Intron bewirken, dass Exons weiter auseinander liegen => Chance für ein Crossingover grösser
• Exons
  • Codierte Basenfolgen

• tRNA: Transportiert AS zu Ribosom
• mRNA: Genetische Information anhand der AS zu Protein zusammengesetzt werden
• Start-Codon
  • Loesen Start einer Peptidkette aus (immer AUG => As Methionin)
  • Met-tRNA bindet als einzige direkt an P-Stelle
• Stop-Codon
  • Abbruch der Proteinsynthese (UAA, UGA, UAG)
• Ribosom (siehe separate Frage)
• Release Factor: Setzt Polypeptidkette frei und beendet Translation
• AS: Bausteine der Proteine
• GTP-Hydrolyse: verbessert Genauigkeit der Codonerkennung
• (Aminoacety-tRNA-Synthase)

• Grosse Untereinheit
  • E-Stelle: Austritstelle (Exit)
  • P-Stelle: Peptidyl-tRNA-Bindungsstelle (Bindung)
  • A-Stelle: Aminoacyl-tRNA-Bindungsstelle (Anfang)
• Kleine Untereinheit
  • mRNA-Bindungsstelle: Bindet an 5’-cap Struktur der mRNA und wandert bis zum Start-Codon

1.     Polypeptidsynthese beginnt an einem freien Ribosom im Zytoplasma

2.     Ein SRP (Signal-Recognition-Protein) bindet an das Signal-Peptid und hält vorübergehend die Synthese an

3.     Das SRP bindet an ein Rezeptorprotein in der ER-Membran.

Rezeptor ist Teil des Proteinkomplexes (=Translokatorkomplex)

Komplex bildet Membranpore mit einer Signalpeptidase

4.     SRP fällt ab und Synthese kommt wieder in Gang

Polypeptidkette wird durch die Membran geschleust

Signalpeptid bleibt mit Translokatorkomplex verbunden

5.     Signalpeptidase spaltet das Signalpeptid ab

6.     Fertiges Polypeptd verlässt Ribosom und faltet sich im Innern des ER in seiner endgültige Konformation

• Ca. 1/3 aller neu-Synthetisierten Proteine sind falsche gefaltet
• Falsch gefaltete Proteine werden erkannt, weil hydrophobe AS, die normalerweise im Innern des Proteins liegen, an der Proteinoberfläche exponiert sind
• Chaperone: Proteine, die neu synthetisierten Proteinen „helfen“, sich korrekt zu falten

• Transkription: DNA-gesteuerte Synthese der RNA. Entstandenes RNA-Molekül ist ein ‚Transkript’ des Gens, welche den Bauplan für ein Protein enthält.
• Translation: Ribosom übersetzt Basenfolge von mRNA in AS-Sequenzen des Polypeptides
• Der genetische Code: Grundlage der Proteinsynthese. Beinhaltet die möglichen Basentripletts zum Aufbau des AS
• Ribosom: vermittelt spezifische Bindung der tRNA-Anticodons mit dem Codon der mRNA
• Messenger-RNA: Uebertragt die Informationen für die AS-Sequenz eines Proteins von der DNA auf die Ribosomen.
• Transfer-RNA: Adaptermolekuel bei der Proteinsynthese. Übersetzt mRNA-Codons in AS und transportiert AS zu Ribosomen

• Drei nacheinander folgende Nukleotide (A,T,G oder C) bilden ein Triplett
• Ein Triplett bestimmt , welche AS in der Zelle für die Proteinsynthese verwendet werden soll

• Verhinderung von Mutationen, da mehrere Tripletts die gleiche AS codieren
• Codon-Optimierung: wechsel zum Codon, welches fuer die gleiche AS am haeufiger benutzt wird

• Region der DNA, deren schlussendliches Produkt entweder ein Polypeptid oder ein RNA-Molekül (z.B. tRNA) ist

• Transportiert die Erbinformationen vom Kern ins Zytoplasma zu den Ribosomen
• Da die DNA mit der Erbinformation den Kern nicht verlassen kann, die Produktionseinrichtungen (Ribosomen) aber im Zytoplasma liegen, muss eine Kopie der Information aus dem Kern transportiert werden

• L-Form
  • Nukleotide bilden H-Brücken zu anderen Nukleotiden desselben Stranges
  • 3’Ende ist die ‚Andockstelle’ für die AS
  • Anticodon: Sequenz aus drei Nukleotiden mit der tRNA an mRNA bindet => ist komplementär

• Flexibilität bei der Basenpaarung
  • dritte Base des Anticodons muss nicht immer genau zu der des Codons passen => UUA und UUG codieren beide Leucin

• Verbindet die tRNA mit der dazugehoerigen AS unter ATP verbrauch
• Es gibt 20 verschiedene Enzyme, das es auch 20 verschiedene AS gibt

• Initiation: Erkennung des Start-Codons durch den Initiations-Komplex
• Elongation: pro Zyklus wird die wachsende Polypeptidkette um eine AS verlängert
• Termination: Erkennung des Stop-Codons, Dissoziaton des Komplexes

siehe Bild

• Wenn Ribosom das Stop-Codon erreicht, tritt Releasing-Factor in die A-Stelle
• Factor hydrolisiert Bindung zwischen der tRNA an der P-Stelle und letzten AS-Rest der Polypeptidkette => Polypeptid wird vom Ribosom gelöst
• Ribosomale Untereinheiten und die anderen Komponenten dissoziieren
• Release Factor = Freisetzungsfaktor

• mRNA kann gleichzeitig von mehreren Ribosomen übersetzt werden
• lagern sich mehrere Ribosomen hintereinander an, entsteht ein Polyribosom

siehe Bild

siehe Bild

• Soll das Protein in ein bestimmtes Organell gelangen oder aus der Zelle ausgeschieden werden, besitzt es am Anfang der Polypeptidkette ein Signalpeptid, welches die Polypeptidkette an seinen Bestimmungsort führt

• im Prinip gleich wie Replikation eines neuen DNA-Strangs
• drei RNA-Polymerasen
• Produkt: mRNA, tRNA, rRNA
• Enhancer
  • setzen Transkriptionsfaehigkeit eines Gens herauf
• Silencer
  • setzen Transkriptionsfaehigkeit eines Gens herab