Das Spleißen von mRNA erfolgt an spezifischen Sequenzen

22. Dezember 2004:
Introns und Exons: der Prozess des Speißens
Spleißosomen
Selbstspleißende Introns
Der genetische Code
Der Code ist ein nicht überlappender Triplettcode
Das Spleißen von mRNA erfolgt an
spezifischen Sequenzen
R = Purin Nucleotid
Y= Pyrimidin Nucleotid
1
Prinzip des Spleißens: zwei Transesterifizierungsreaktionen
1.
Im ersten Schritt wird die 5´ Exon-Intron-Grenze
geöffnet und gleichzeitig wird die entstehende
Phosphatgruppe mit dem 2´OH der Ribose
des Adenosins an der Verzweigungsstelle verknüpft.
Es entsteht ein freies 3´Exon und eine Lassostruktur-ähnliche Zwischenform (Lariat)
Dies erfolgt durch den nucleophilen Angriff der
2´OH Gruppe an der Verzweigungsstelle; die
Phosphodiester Brücke an der 5´Spleißstelle wird
gelöst. Gleichzeitig entsteht wieder eine Hydroxygruppe am Ende des 1. Exons und eine
Phosphodiester-Bindung (an der Verzweigung)
3.
Im zweiten Schritt wird die PhosphodiesterBindung an der 3´Spleißstelle geöffnet. Dadurch
werden die beiden Exons verknüpft und das
Intron fällt als Lassostruktur heraus.
Der Zwei-Schritt-Prozess des Spleißens
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Das Spleißen erfolgt in Spleißosomen, die vier bis fünf
verschiedene snRNPs enthalten
snRNP = small nuclear ribonucleoprotein
Selbstspleißende Introns: Gruppe I
Gruppe I Introns kommen bei Ciliaten, einigen
Pilz- und Pflanzenmitochondrien und dem
Phagen T4 vor:
die OH-Gruppe eines freien, spezifisch an
die RNA gebundenen Guanosins greift als
Nucleophil die 5´Spleißstelle an. Eine Phosphodiesterbindung wird gelöst und gleichzeitig eine
neue zum Guanosin geschlossen.
Die am Ende des ersten Exons gelegene neu
entstandene 3´OH-Gruppe greift die PhosphodiesterBindung an der 3´Spleißstelle an, es entsteht ein gespleißtes Produkt und das lineare Intron
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Selbstspleißende Introns: Gruppe II
Gruppe II Introns kommen in einigen Pilzmitochondrien
vor:
der 5´Spleißort wird durch Faltung der RNA funktionell
in die Nähe eines Adenosinrests in der RNA gebracht.
Von der 2´OH-Gruppe des Adenosins erfolgt ein nucleophiler Angriff auf die Phosphodiester-Bindung der
5´Spleißstelle; es entsteht eine verzweigte RNA.
Eine zweite Transesterreaktion leitet über eine Verknüpfung
der beiden Exons zur Freisetzung des lassoförmigen Introns.
Das zentrale Dogma
DNA
RNA
x
Protein
4
Proteine bestehen aus 20 verschiedenen
Aminosäuren
5
Säureamidbindung
(Peptidbindung)
Der genetische Code:
Ist der Code überlappend oder nicht überlappend?
Mit Hilfe der Analyse von Mutantenproteinen von TMV konnte
gezeigt werden, dass einzelne Aminosäuren geändert sein können.
Dies schließt einen überlappenden Code aus.
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Der genetische Code:
Wie viele Nucleotide codieren für eine Aminosäure?
Wenn 2 Nucleotide eine Aminosäure spezifizieren, gibt es
42 = 16 Möglichkeiten
Wenn 3 Nucleotide eine Aminosäure spezifizieren, gibt es
43 = 64 Möglichkeiten
Der genetische Code
Genetischer Beweis des Triplett-Codes:
Eine Mutation in einem Gen kann durch eine zweite
Mutation im gleichen Gen wieder „aufgehoben“ werden
THE FAT CAT ATE THE BIG RAT
THE FAC ATA TET HEB IGR AT
Mutation 1
THE FAC ATT ATE THE BIG RAT
Mutation 1+2
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