Genetik UE10
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Übung 10 1. Welche Auswirkungen auf die Expression des lac-Operons haben die folgenden Mutationen: a. Eine Mutation, die zur Expression eines Repressors führt, der nicht mehr an den Operator binden kann. Expression unabhängig von der Gegenwart von Lactose b. Eine Mutation im Operator, die eine Bindung des Repressors unmöglich macht. wie a. c. Eine Mutation, die zur Expression eines Repressors führt, der kein IPTG mehr bindet. ständige Repression des Operons auch in Gegenwart von Lactose / IPTG d. Eine Mutation im Promotor, die eine Bindung der RNA-Polymerase unmöglich macht. keine Transkription, keine β-Galactosidase und Permease Aktivität e. Eine Mutation, die zur Expression von CAP führt, das nicht mehr an DNA binden kann. keine Aktivierung der Transkription durch Glukosemangel f. Eine Mutation, die zur Expression von CAP führt, das nicht mehr cAMP binden kann. wie e. Übung 10 2. Vervollständigen Sie die untenstehende Tabelle bezüglich der β-Galactosidase- und Lac-Permease –Aktivität merozygoter E. coli Zellen. Die Mutationen des lac-Operons bedeuten: IIS POC ZY- kein aktiver Repressor vorhanden ‚Superrepressor’; Repression trotz Gegenwart des Induktors Promotor bindet RNA-Polymerase nicht Operator bindet Repressor nicht keine aktive β-Galactosidase keine aktive Permease + + - + + + - - + + + + + - + + - + Übung 10 3. Welche Konsequenz hat eine niedrige intrazelluläre Konzentration von Tryptophan auf die Expression des trp-Operons? Beschreiben Sie die molekularen Mechanismen, die für den resultierenden Expressionszustand verantwortlich sind. 1. negative Kontrolle: Tryptophan Repressor TrpR, bindet Trp und reprimiert Expression 2. Attenuation: alternative Sekundärstruktur der mRNA durch Translation eines kurzen leader Peptids Übung 10 Das trp Operon: Attenuation • Regulationsprinzip durch Kopplung von Transkription und Translation Terminationsschleife • bei niedriger Trp Konzentration gerät die Translation des leader Peptids ins Stocken Übung 10 4. Was geschieht bei einem lytischen Infektionsverlauf? Was geschieht bei einem lysogenen Infektionsverlauf? Nennen Sie den Namen eines Bakteriophagen, bei dem je nach physiologischen Bedingungen eine lytische oder eine lysogene Infektion beobachtet werden kann. Übung 10 5. Beim Bakteriophagen Lambda liegt die genetische Information in Form von linearer doppelsträngiger DNA im Viruspartikel vor. In menschlichen Chromosomen liegt die genetische Information ebenfalls in Form von linearer doppelsträngiger DNA vor. Wie wird in diesen beiden Fällen die vollständige DNA-Replikation auch an den Enden der linearen DNA-Fragmente sichergestellt? Lambda: lineare DNA des Phagenkopfes besitzt überstehende einzelsträngige Enden (12 nt), die komplementär sind. Nach Infektion der Wirtszelle kommt es zum Ringschluss durch Basenpaarung der kohäsiven Enden (‚cos‘) und zur kovalenten Verknüpfung durch Ligase. Ebenso entsteht eine ringförmige DNA bei Excision der Phagen DNA beim Übergang vom lysogenen zum lytischen Infektionsweg. Chromosom: Telomere, Telomerase Übung 10 Übung 10 Der Phage λ: Lyse / Lysogenie Übung 10 Der Phage λ: Lyse / Lysogenie Übung 10 6. Zur Regulation der Lambda-Genexpression: a. Wie verhindert der Lambda-Repressor die lytische Vermehrung des Lambda-Phagen? Bindung an Operatoren im Bereich der Promotoren PR und PL verhindert ablesen ‚lytischer Gene‘ b. Wie wird der Lambda-Repressor inaktiviert beim Übergang vom lysogenen Zustand in einen lytischen Vermehrungszyklus? Der cI Repressor wird durch aktiviertes RecA abgebaut. c. Warum werden bei der lytischen Vermehrung nicht alle Lambda-Gene gleichzeitig exprimiert? Zeitliche Abfolge (Excision, Replikation, Transkription/Translation der Hüllproteine) notwendig. Gesteuert durch Antiterminatoren N und Q (Antiterminationskaskade). d. Unter welchen Bedingungen erfolgt nach einer Infektion eine lytische Vermehrung. Wie wird in diesem Fall die Lysogenisierung verhindert? Abbau des cII Proteins durch Proteasen (HflB / FtsH), welche bei guten Wachstumsbedingungen des Wirtes aktiv sind; keine Aktivierung des Promotors PRE und keine Transkription von cI. Cro verhindert cI Transkription von Promotor PRM.
