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Abb. aus Stryer (5th Ed.) Transkription und Translation sind in Eukaryoten räumlich und zeitlich getrennt

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Transkription und Translation sind in Eukaryoten räumlich und zeitlich getrennt

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Die Initiation der Translation bei Eukaryoten

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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 !

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Rolle des poly-(A)-tails bei der Translations-Initiation

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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

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Figure 17-11

Viele Ribosomen binden an das endoplasmatische Retikulum (ER)

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Eine N-terminale Erkennungssequenz bestimmt den Transport ins ER

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Signal Recognition Particle (SRP)

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

SRP: Ribonucleoprotein Komplex

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Single Particle Cryo-EM von einem 80S-Ribosom – SRP Komplex

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Intrazellulärer Protein-Transport

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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

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

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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

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Induktion der β-Galaktosidase-Expression

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Messung der β-Galaktosidase-Reaktion

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Operon

Repressor

Operator

β-Galactosidase Galactosid-Permease

Thiogalactosid-Transacetylase

Promotor

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Lac Operator hat eine (fast perfekte) symmetrische Basensequenz

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Der lacRepressor ist

ein Dimer (2 x 37 kDa)

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Eine α-Helix des lac Repressors bindet in der großen Furche der DNA

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Bindung eines Induktors reduziert die Affinität des Repressors für die DNA

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Neben Repressoren gibt es auch Aktivatoren:z.B. Catabolit Aktivator Protein (CAP)

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Die spezifische DNA-Erkennung erfolgt oft durch ein Helix-Turn-Helix Motiv im Protein

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Erkennung einer DNA-Sequenz kann auch durch β-Stränge des Proteins geschehen.

Beispiel:Met Repressor

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

TATA-box binding protein (TBP)(P. Sigler, 1992 / S.Burley,

1993)

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Durch Bindung des TBP wird die

DNA stark verbogen

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Chromatin (= DNA-Protein Komplex) Histone binden an eukaryotische DNA

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Eukaryotische DNA ist um 8 Histon-Proteine gewickelt und bildet ein Nucleosom

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Die vier Histone haben eine sehr ähnliche Proteinstruktur

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Die Nucleosomen ordnen sich in einer helikalen Struktur an (6 Nucleosomen pro Helix-Windung).

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Eukaryotische Genexpression erfordert eine Umgestaltung der Chromatin-Struktur

Histon-Acetylasen modifizierendie Histone und dadurch wirddie Nucleosomen-Struktur gelockert.

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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

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Eukaryotische Transkriptionsfaktoren besitzen oft mehrere funktionelle Domänen

z.B.: Nucleäre Hormon-Rezeptoren

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Die Aktivität von Transkriptionsfaktorenwird durch Co-Aktivatoren reguliert

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Kontrolle der Genexpression auf mRNA-Ebene

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Die Expression des Eisen-Speicherproteins Ferritin wird auf Translationsebene reguliert

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Bei niedriger Eisenkonzentration bindet ein Protein an das IRE und blockiert die Translation

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Das IRE-bindende Protein ist eine Aconitase

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

RNA interference (RNAi)

• siRNA (small interfering dsRNA)• miRNA (micro RNA)

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

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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

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Abb. aus Stryer (5th Ed.)

Transcriptional silencing

Inhibition of translation mRNA degradation