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Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Transkription und Translation sind in Eukaryoten räumlich und zeitlich getrennt
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Die Initiation der Translation bei Eukaryoten
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Met
Met
Met
Der eukaryotischeInitiationskomplexerkennt zuerst das5’-cap der mRNA undwandert dann bis zumersten AUG
Die erste Aminosäure ist ein Methionin !
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Rolle des poly-(A)-tails bei der Translations-Initiation
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Ribosomen und dasendoplasmatische Retikulum
• Freie Ribosomen synthetisieren meist cytoplasmatische, mitochondriale und karyophile Proteine
• ER-gebundene Ribosomen synthetisieren meist Membranproteine, sektretorische Proteine und Proteine, die im ER und den Lysosomen vorkommen
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Figure 17-11
Viele Ribosomen binden an das endoplasmatische Retikulum (ER)
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Eine N-terminale Erkennungssequenz bestimmt den Transport ins ER
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Signal Recognition Particle (SRP)
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
SRP: Ribonucleoprotein Komplex
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Single Particle Cryo-EM von einem 80S-Ribosom – SRP Komplex
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Intrazellulärer Protein-Transport
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Kontrolle der Genexpression
• Jacob-Monod’s Operon Modelllac Repressor, Pur Operator, CAP
• Gen-Regulation in EukaryotenNucleosom, Chromatin-RemodellingNuclear Hormone Receptor
• Posttranskriptionale Kontrolle
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Expression von β-Galaktosidase
E.coli Kultur auf Glucose: ca. 10 Moleküle β-Galaktosidase pro Zelle
E.coli Kultur auf Lactose: ca. 1000 Moleküle β-Galaktosidase pro Zelle
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Induktion der β-Galaktosidase-Expression
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Messung der β-Galaktosidase-Reaktion
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Operon
Repressor
Operator
β-Galactosidase Galactosid-Permease
Thiogalactosid-Transacetylase
Promotor
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Lac Operator hat eine (fast perfekte) symmetrische Basensequenz
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Der lacRepressor ist
ein Dimer (2 x 37 kDa)
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Eine α-Helix des lac Repressors bindet in der großen Furche der DNA
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Bindung eines Induktors reduziert die Affinität des Repressors für die DNA
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Neben Repressoren gibt es auch Aktivatoren:z.B. Catabolit Aktivator Protein (CAP)
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Die spezifische DNA-Erkennung erfolgt oft durch ein Helix-Turn-Helix Motiv im Protein
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Erkennung einer DNA-Sequenz kann auch durch β-Stränge des Proteins geschehen.
Beispiel:Met Repressor
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
TATA-box binding protein (TBP)(P. Sigler, 1992 / S.Burley,
1993)
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Durch Bindung des TBP wird die
DNA stark verbogen
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Chromatin (= DNA-Protein Komplex) Histone binden an eukaryotische DNA
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Eukaryotische DNA ist um 8 Histon-Proteine gewickelt und bildet ein Nucleosom
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Die vier Histone haben eine sehr ähnliche Proteinstruktur
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Die Nucleosomen ordnen sich in einer helikalen Struktur an (6 Nucleosomen pro Helix-Windung).
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Eukaryotische Genexpression erfordert eine Umgestaltung der Chromatin-Struktur
Histon-Acetylasen modifizierendie Histone und dadurch wirddie Nucleosomen-Struktur gelockert.
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Eukaryotische Genexpression erfordert eine Umgestaltung der Chromatin-Struktur
Enhancer Proteine, z.B. Gal4,binden an die DNA und verändern ebenfalls dieChromatin-Struktur. Sie dienen auch als Plattform für die Bindunganderer Proteine
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Eukaryotische Transkriptionsfaktoren besitzen oft mehrere funktionelle Domänen
z.B.: Nucleäre Hormon-Rezeptoren
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Die Aktivität von Transkriptionsfaktorenwird durch Co-Aktivatoren reguliert
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Kontrolle der Genexpression auf mRNA-Ebene
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Die Expression des Eisen-Speicherproteins Ferritin wird auf Translationsebene reguliert
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Bei niedriger Eisenkonzentration bindet ein Protein an das IRE und blockiert die Translation
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Das IRE-bindende Protein ist eine Aconitase
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
RNA interference (RNAi)
• siRNA (small interfering dsRNA)• miRNA (micro RNA)
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Abb. aus Stryer (5th Ed.)In situ hybridization for mex-3 mRNA 4 cell embryos
No probe
anti-sense ssRNA
No RNA
dsRNA
391:806, 1998
Abb. aus Stryer (5th Ed.)
Transcriptional silencing
Inhibition of translation mRNA degradation