Genetik UE11

Übung 11
1. Viele eukaryotische (und auch prokaryotische) Transkriptionsfaktoren
besitzen eine DNA-bindende Domäne, die an eine ganz bestimmte DNASequenz binden kann. Aufgrund von Ähnlichkeiten in der Struktur der DNAbindenden Domäne können diese Transkriptionsfaktoren zu Familien gruppiert
werden. Nennen Sie vier verschiedene Familien.
Regulation II
Eukaryontische DNA-Bindedomänen
Homöodomänen Proteine
‚helix-turn-helix‘ Motif;
kontrollieren viele grundlegende Entwicklungsprogramme
Zink bindende Domänen
Zink Finger (TFIIIA)
Zink Cluster (Gal4)
Zinc koordiniert durch zwei His
in einer α-Helix und zwei Cys
in einem β-Faltblatt
Leucin Zipper Motif
zwei lange α-Helices bilden
eine pinzettenartige Struktur.
Dimerisierung über Leucin
Zipper
Helix-Loop-Helix
Proteine
zwei α-Helices durch
flexible Schleife getrennt;
basische HLH Proteine
Aktivierungsdomänen sind im Gegensatz zu DNA-Bindedomänen keine genau definierten
Strukturen (‚klebrige Oberflächen‘)
Übung 11
2. Welche verschiedenen Klassen von Transkriptionsfaktoren sind bei der
Transkription in Eukaryoten beteiligt?
generelle Transkriptionsfaktoren:
TFIID (TBP)
TFIIA
TFIIB
TFIIF
TFIIE
TFIIH
spezifische Transkriptionsfaktoren: z.B. Gal4
Übung 11
3. Was ist ein „Enhancer“? Was ist ein „Silencer“?
Enhancer (engl. enhance "verstärken" dt. Transkriptionsverstärker):
Abschnitte mit charakteristischer Basenabfolge in der DNA, die (wie auch
die Silencer), zu den cis-Elementen gehören. Sie beeinflussen die
Anlagerung des Transkriptionskomplexes an den Promotor und verstärken
somit die Transkriptionsaktivität eines Gens. Entscheidend für diese
Transkriptionsverstärkung ist die räumliche Orientierung des Enhancers
zum Promoter (Enhancer-Promoter-Wechselwirkung). Somit kann der
Enhancer viele tausend Kilobasen vor (upstream) oder hinter
(downstream) dem Promoter entfernt liegen und trotzdem durch die
dreidimensionale Supercoil-Struktur der DNA in die räumliche Nähe der
Promotersequenz gebracht werden.
Silencer: DNA-Sequenz distal zum Promotor vor oder nach dem eigentlichen
Gen. Sie gehören zu den cis-Elementen. Sie setzen, im Zusammenspiel mit
Transkriptionsfaktoren, die Transkriptionsaktivität eines Gens herab. Ihr
Wirkmechanismus entspricht dem der Enhancer, jedoch mit
entgegengesetztem Ergebnis.
Übung 11
4. Beschreiben Sie die verschiedenen molekularen Mechanismen, wie
Transkriptionsaktivatoren die Transkription eines Zielgens in eukaryotischen
Zellen stimulieren.
1. Rekrutierung der RNAP II durch direkte Interaktion mit Transkriptionsfaktoren
Regulation II
Funktion des Gal4 Aktivatorproteins
1. Rekrutierung der RNAP II durch direkte Interaktion mit Transkriptionsfaktoren
- Gal4 bindet an das TBP (TATA binding protein) und erleichtert dadurch die Anlagerung
an den generellen Transkriptionsfaktor TFIID und die Rekrutierung der RNAP II
- Ebenfalls Interaktion mit dem Mediator Komplex, der als Coaktivator fungiert
Übung 11
4. Beschreiben Sie die verschiedenen molekularen Mechanismen, wie
Transkriptionsaktivatoren die Transkription eines Zielgens in eukaryotischen
Zellen stimulieren.
1. Rekrutierung der RNAP II durch direkte Interaktion mit Transkriptionsfaktoren
2. Interaktion mit Modifikatoren der Chromatinstruktur:
Chromatin Remodellierungs Komplex SWI-SNF
Regulation II
Funktion des Gal4 Aktivatorproteins
1. Rekrutierung der RNAP II durch direkte Interaktion mit Transkriptionsfaktoren
2. Interaktion mit Modifikatoren der Chromatinstruktur:
Chromatin Remodellierungs Komplex SWI-SNF
- durch Remodellierungen der Chromatinstruktur werden regulatorische Sequenzen
(z.B. Promotor) zugänglich
blockiert
zugänglich
Regulation II
- die Chromatinstruktur kann auch durch Modifizierung der Histone verändet werden
- Acetylierung (Auflockerung des Chromatins) bzw. Deacetylierung
(Verdichtung des Chromatins) der N-terminalen Enden der
Histonproteine: Histon-Code
HATs: Histon Acetyl Transferasen
Übung 11
5. Beschreiben Sie die verschiedenen molekularen Mechanismen, wie
Transkriptionsrepressoren die Transkription eines Zielgens in eukaryotischen
Zellen inhibieren.
Regulation II
Repressoren
- der gängigste Mechanismus in Bakterien, die Bindung eines Repressors im
Bereich des Promotors und die resultierende Inhibition der Transkriptionsinitiation, ist in Eukaryonten nicht präsent!
stattdessen: Kompetition, Inhibition, direkte / indirekte Repression
Übung 11
6. Wie wirken sich die folgenden Mutationen auf die Transkription von GAL1
in Gegenwart von Galactose aus?
a. Deletion einer Gal4 Bindestelle im GAL1-UAS Element.
b. Deletion aller vier Gal4 Bindestelle im GAL1-UAS Element.
c. Deletion der Mig1-Bindestelle stromaufwärts von GAL1.
d. Deletion der Gal4 aktivierenden Domäne.
e. Deletion des GAL80 Gens.
f. Deletion des GAL1 Promotors.
g. Deletion des GAL3 Gens.
Regulation II
Gal4 als Beispiel eines eukaryontischen Transkriptionsaktivators
- 17 bp lange Gal4 Bindestelle wird von einem Gal4 Dimer besetzt
- 2 bzw. 4 dieser Gal4 Bindestellen vor den Genen der Enzyme
- 2 bzw. 4 dieser Gal4 Bindestellen vor den Genen der Enzyme
Übung 11
6. Wie wirken sich die folgenden Mutationen auf die Transkription von GAL1
in Gegenwart von Galactose aus?
a. Deletion einer Gal4 Bindestelle im GAL1-UAS Element.
Transkriptionsrate geringfügig schwächer
b. Deletion aller vier Gal4 Bindestelle im GAL1-UAS Element.
keine Transkription von Gal1
c. Deletion der Mig1-Bindestelle stromaufwärts von GAL1.
d. Deletion der Gal4 aktivierenden Domäne.
e. Deletion des GAL80 Gens.
f. Deletion des GAL1 Promotors.
g. Deletion des GAL3 Gens.
Übung 11
Mig1: Reperssor, aktiv nur in Gegenwart von Glukose;
rekrutiert Tup1 (Histon Deacetyladse)
Übung 11
6. Wie wirken sich die folgenden Mutationen auf die Transkription von GAL1
in Gegenwart von Galactose aus?
a. Deletion einer Gal4 Bindestelle im GAL1-UAS Element.
Transkriptionsrate geringfügig schwächer
b. Deletion aller vier Gal4 Bindestelle im GAL1-UAS Element.
keine Transkription von Gal1
c. Deletion der Mig1-Bindestelle stromaufwärts von GAL1.
normale Transkription von Gal1
d. Deletion der Gal4 aktivierenden Domäne.
e. Deletion des GAL80 Gens.
f. Deletion des GAL1 Promotors.
g. Deletion des GAL3 Gens.
Regulation II
Regulation der Gal4 Aktivität
- in GAL80 Mutanten sind die katabolen
Gal-Gene konstitutiv aktiv
- in GAL3 Mutanten sind die katabolen
Gal-Gene auch in Gegenwart von
Galaktose inaktiv
- Gal80 blockiert die Gal4 Aktivierungsdomäne
- Gal3 fungiert als Sensor: macht nach
Galaktose und ATP Bindung eine
Konformationsänderung durch und
bindet damit Gal80
Gal4-Aktivierungsdomäne ist frei
Übung 11
6. Wie wirken sich die folgenden Mutationen auf die Transkription von GAL1
in Gegenwart von Galactose aus?
a. Deletion einer Gal4 Bindestelle im GAL1-UAS Element.
Transkriptionsrate geringfügig schwächer
b. Deletion aller vier Gal4 Bindestelle im GAL1-UAS Element.
keine Transkription von Gal1
c. Deletion der Mig1-Bindestelle stromaufwärts von GAL1.
normale Transkription von Gal1
d. Deletion der Gal4 aktivierenden Domäne.
keine Transkription von Gal1
e. Deletion des GAL80 Gens.
Transkription von Gal1
f. Deletion des GAL1 Promotors.
keine Transkription von Gal1
g. Deletion des GAL3 Gens.
keine Transkription von Gal1