2. Alternative Gennutzung Alternative Gennutzung

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Alternative Gennutzung
Alternative Gennutzung
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Obwohl wir nur 20000 bis 21,000 in Gene haben, die geschätzte Zahl unserer Proteine ist um 100.000.
Es wird dadurch ermöglicht, dass ein Gen für mehr Protein kodiert. Eine Vielzahl von Prozessen
einschließlich alternativer Genverwendung kann dieses Phänomen erklären.
Eukaryoten können ein einziges Gen auf alternative Weisen verwenden:
1. Alternative Promotorverwendung
2. Alternatives Spleissen
3. Alternative Transkriptionsinitiation
4. Alternative Polyadenylierung
5. Alternative Funktion
Die alternative Promotornutzung bedeutet, dass ein bestimmtes Gen in verschiedenen Geweben
mithilfe verschieden Promotoren transkribiert werden kann, was zu mRNAs und Proteinen mit
unterschiedlicher Länge führt. Z.B. das menschliche dystrophin Gen ist 2,4 Megabasenpaar (2,4
Millionen Basenpaar) lang und besteht aus 79 Exonen und 78 Intronen. In verschiedenen Zelltypen wird
es von verschiedenen Promotoren transkribiert.
Das alternative Spleißen der mRNAs produziert mRNAs mit verschiedenen Exonen, aus denen Proteine
mit verschiedenen funktionellen Domänen gebildet werden können. Das alternative Spleißen wird durch
gewebespezifische Faktoren reguliert. Diese Faktoren können stimulierend sein, was bedeutet, dass sie
von den beiden potentiellen Spleißstellen die schwache bevorzugen. Diese Faktoren können aber auch
hemmend sein, indem sie die Nutzung einer starken Spleißstelle verhindern. Es wird geschätzt, dass mehr
als 90% der menschliche Gene wird in der verschiedenen Gewebezellen alternativ gespliecet. Alternative
Introns sind in der Tat Exons, aber sie werden in bestimmten Zellen aus der mRNA ausgeschnitten.
Die alternative Polyadenylierung der 3 'Enden produziert mRNAs unterschiedlicher Länge und dadurch
Proteine, die am C-Terminus unterschiedlich lang sind.
Kombinierte alternative Prozesse: Wird das alternative Spleißen mit der alternativen
Promotorverwendung kombiniert, dann entstehen Proteinvarianten die nicht nur innerhalb der
Aminosäurekette, sondern auch an ihren N-Terminalen enden unterschiedlich sind. Z.B. das rättliche
Troponin besteht aus 18 Exonen, aber hat 64 unterschiedliche Splice-Varianten in den verschiedenen
Zelltypen.
Alternatives Speissen und alternative Polyadenylierung können miteinander kombiniert werden. Z.B.
Vom Calcitonin/CGRP (calcitonin gene-related peptide) Gen werden verschiedene mRNAs produziert.
In Neuronen dauert die Transkription bis zur polyA-Stelle nach Exon6, in der Schilddrüse bis zur polyAStelle nach Exon4. In Nervenzellen wird Exon4 ausgespliecet. Das synthetisierte Protein wird durch
proteolytisches Schneiden weiterverarbeitet und am Ende entstehen vom gleichen Gen zwei Proteine mit
teilweise verschiedenen Aminosäuresequenzen.
EXTRA Anforderung
Vorlesung 8.
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Alternative Gennutzung
Alternative Funktion. In Prokaryoten werden mehrere Gene von einem einzigen Promotor reguliert
und gemeinsam transkribiert (Operon). In Eukaryoten werden die Gene einzeln reguliert und daher
unabhängig voneinander transkribiert. Das ermöglicht, dass in verschiedenen Geweben ein Gen zu
unterschiedlichem Maße exprimiert werden kann. Die unabhängige Regulierung der Gene ermöglicht
eine riesige Anzahl der Kombinationen von interagierenden Genen.
Kombinierung der alternativen Prozesse. All diese alternativen Prozesse können miteinander
kombiniert werden, was die Vielfalt der durch ein einziges Gen kodierten Proteine erhöht.
Notizen:
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