2. Regulation Transk.word
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2. Regulation nach der Transkription 2. Regulation nach der Transkription (Dia: 15–23) mRNA Processing (Dia: 22-23) Die Mehrheit der eukaryotischen mRNAs werden über posttranskriptionales Processing verändert. Eine typische Pro-mRNA (das ist eine Form von heteronuklearer RNA,die eine mRNA kodiert) besteht aus folgenden Teilen: das Exon wird Teil der mRNA, während die Introns durch Slicing entfernt werden. Die stromaufwärts gelegene nicht-kodierende Sequenz des ersten Exons wird 5’-UTR (nichttranslatierte Region) oder “Leader sequence”(anführende Sequenz) genannt. Das AUG-Kodon (kodiert Methionin) ist der Startpunkt der Translation der mRNA. Der stromabwärts nicht-kodierende Teil des letzten Exons wird “Trailer” (oder 3’-UTR) genannt. Das Polyadenylierungssignal befindet sich auf der stromabwärts gelegenen Region des 3’-UTR. Splicing (Dia:24-27) Splicing ist eine Modifikation der genetischen Information nach der Transkription, in welcher die Introns entfernt und die Exons zusammengefügt werden. Splicing ist ein essentieller Prozess in eukaryotischer Pro-mRNA-Bearbeitung, das der Translation zuvorkommen muss. Die sogenannten spliceosomalen Introns werden von einem Spliceosom* geteilt, welches aus großen RNA-Protein Komplexen besteht , fünf (kleinen) small nuclear ribonucleoproteins (snRNPs (gesprochen "snurps") und vielen Zusatzproteinen. Die Slice-Donor-Stelle (beinhaltet eine GU Konsensussequenz) befindet sich am 5’-ende-, während die Splice-Akzeptor-Stelle (beinhaltet eine AG Konsensussequenz) am 3’-Ende Exon/Intron Grenze zu finden ist. Funktionen der Introns: 1. Alternatives Splicing: Mehr als ein Protein kann aus derselben RNA entstehen. 2. Es enthält Regulatorregionen 3. Die meisten stellen Abfall dar, d.h. dass sie keinerlei nützliche Funktion ausüben. Das Genom ist schlicht weg nicht in der Lage diese loszuwerden 4. Introns haben strukturelle Aufgaben Capping (Dia: 28) Post-transkriptionales Processing des 5'-Ende des RNA-Produkts einer DNA-Transkription findet in der Form eines sogenannten Cappings statt. Am Ende der Transkription, enthält das 5' Ende des RNA-Transkripts eine freie Triphosphatgruppe, da es das erste eingebaute Nukleotid in der Kette war. Der capping-Vorgang ersetzt die Triphosphatgruppe durch eine andere Struktur names "cap" = 7-methyl guanosin . Die Cap wird durch das Enzym Guanylyltransferase übertragen. Dieses Enzym katalysiert die Reaktion zwischen dem 5' Ende des RNA-Transkripts und einem Guanintriphosphat (GTP) Molekül. Im Fall des alternativen capping (hängt vom Zelltyp ab) wird die Cap an verschiedenen Stellen der mRNA geformt. Alternatives capping ist eine relativ seltene Form der post-transkriptionalen Regulation. Funktionen des Capping: 1. Schutz vor Exonukleasen 2. Notwendig zur Bindung an das Ribosom Polyadenylierung (Dia: 27) Polyadenylierung ist das kovalente Binden eines Polyadenylylteils an ein mRNA-Molekül. In eukaryotischen Organismen ist die Polyadenylierung der Mechanismus durch den die meisten mRNA Moleküle an ihrem 3' ende terminiert werden. Der Poly A tail hilft in der mRNA Stabilität durch Schutz vor Exonukleasen. Polyadenylation is also important for export of the mRNA from the nucleus, GRUNDANFORDERUNG Vorlesung 8. Boldogkői Zsolt © 2. Regulation nach der Transkription and for translation. Polyadenylierung findet während und direkt nach der Transkription der DNA in RNA im Nukleus statt. Nach dem die Transkription beendet wurde, wird die mRNA Kette durch einen mit RNA-Polymerase assoziierten Endonukleasenkomplex geteilt. Die Teilungsstelle ist erkennbar durch die Basensequenz AAUAAA in der Nähe der Teilungsstelle. Nachdem die mRNA geteilt wurde, werden 50 bis 250 Adenosinreste an das freie 3' Ende der Teilungsstelle geheftet.Diese Reaktion wird durch Polyadenylate polymerase katalisiert. Polyadenylierunssignal, Teilungsstelle und polyA Additionsstelle sind unterschiedlich, jedoch nah beieinander gelegen. Funktionen: 1. Schutz vor Exonukleasen 2. Bestimmung der Haltbarkeit mRNA Editing (Dia: 29) RNA Editing ist ein co- oder post-transkriptionaler Mechanismus, der den Inhalt der mRNA ändert. Z.B. in der Säugetier-Apolipoprotein mRNA wechselt eine C U Transition (Substitutionsediting) durch Zytidindeaminase das CAA Kodon der mRNA in ein UAA Stopkodon. Das resultiert in der Bildung einem gekürzten funktionellen Transkript in dem GI-Trakt. Im Glutamatrezeptor, der in verschiedenen Neurontypen exprimiert wird, kann die Glutamatrezeptor mRNA durch RNA editing verändert werden, sadass sie andere Aminosäuresequenzenenthält, welche die Rezeptorfunktion beeinflussen. RNA editing tritt selten in der Natur auf. mRNA Transport (Slide: 31) Eukaryotische mRNAs müssen den Nukleus verlassen um in Proteine translatiert zu werden. Reife mRNAs verlassen ihn durch nukleare Poren, jedoch versteht man diesen Vorgang noch nicht ins Detail. Ein großer Teil der unbearbeiteten Transkripte verlässt nie den Nukleus und wird abgebaut. Proteintransport zu den jeweiligen Organellen wird durch Signalpeptide am Nterminalen Ende der Proteine geleitet. Eine weitere Möglichkeit, ein Protein zu einem bestimmten Organell zu schicken, besteht in mRNA targeting. Einige mRNAs beinhalten einen Zipcode am 5’ Terminus, welcher Information für das subzelluläre Targeting der mRNA besitzt. GRUNDANFORDERUNG Vorlesung 8. Boldogkői Zsolt © 2. Regulation nach der Transkription Posttranslationale Regulation (Slides: 32-35) Proteinabbau (Slide: 32) Proteinabbau in Eukaryoten benötigt ein Proteincofaktor namens Ubiquitin*, welches durch Bindung an die abzubauenden Proteine, diese für den Abbau identifiziert.Den eigentlichen Abbau übernehmen proteolytische Proteine. Spezifische Aminosäuren am N-Terminus der Proteine bestimmen die Ubiquitin Bindungsrate und damit die Stabilität der Proteine. Proteosom, Ubiquitin (Slide: 33). Ein Proteosom ist ein großer Proteinkomplex. Er besteht aus folgenden Untereinheiten: (1) Kern besteht aus proteinabbauenden (protease) Enzymuntereinheiten ( and ) , umgeben von (2) Regulatorpartikeln. Regulatorpartikel bestehen aus einer Röhre und einem Deckel, der die Röhre bedeckt. Der Hauptbestandteil der Röhre sind ATPasen, die ATP spalten. Ubiquitinkinase bindet Ubiquitin an ein Protein, das zerlegt werden soll. Protein Processing und Modifikation (Slide: 34) 1. Proteolytisches Schneiden - Verschiedene Peptide aus eineem Prekursorpeptid (zB. Neuropeptide) - Entfernen von Inhibitorpeptiden (zB. Verdauundsenzyme) 2. Glycosylation: Transport (Kontrolle über Lokalisation der Proteine) 3. Phosphorylation: Aktivation - Inaktivation 4. Methylation – Acethylation: Histon-Regulierung GRUNDANFORDERUNG Vorlesung 8. Boldogkői Zsolt ©
