Genetik 8. Genexpression

• Genexpression: Transfer der Information von Genen zu Genprodukten
• Genexpression: Ablesen der biologischen Funktion
• Genetik: Genexpressiondeutliche Unterschiede!!!
• RNA: ribonculeic acid
• RNS: Ribonukleinsäure
• GENETIK: Genexpression Transkription und Translation in Eukaryoten
• Das zentrale Dogma der Molekularbiologie besagt, dass die Information von der DNA über die RNA zum Protein fließt
• Strukturelle Unterschiede zwischen RNA und DNA
• RNA besitzt Ribose-Zucker im Zucker-Phosphat-Rückgrat, Uracil statt Thymin und ist einzelsträngig.
• DNA ist durch diese strukturellen Unterschiede weniger stabil als RNA.
• Eukaryotische Gene sind Mosaike aus Exons und Introns.
• Eukaryotische Gene können monocistronisch oder polycistronisch sein.
• Bakterielle mRNA-Transkripte haben mehrere offene Leseraster (polycistronisch), kodieren meist für Proteine desselben Stoffwechselweges.
• Promoter-Sequenzen in Eukaryoten sind 5' und 3'.
• Zugehörige mRNA entspricht einem ununterbrochenen Leseraster (ORF).
• In Eukaryoten befindet sich auf einem einzelnen mRNA-Transkript nur ein ORF (monocistronisch).
• Klassische Gen-Definition: Ein Gen ist ein DNA-Abschnitt, der für ein funktionelles Protein kodiert („ein-Gen-ein-Protein-Hypothese“)
• Sequenzabhängige DNA-Protein Interaktion ist ein Verfahren, bei dem DNA-bindende Proteine, wie Repressor-Proteine oder Transkriptionsfaktoren, häufig charakteristische Protein-Domänen besitzen.
• Das Signal wird in einem Signaltransduktionskaskaden über die Rezeptoren in den Zellkern weitergeleitet.
• Die Genexpression wird durch Repressor-Proteine oder Transkriptionsfaktoren, die häufig charakteristische Protein-Domänen besitzen, kontrolliert.
• Steroidhormone wandern durch die Membranen und gelangen in den Zellkern, um an ein Rezeptorprotein, das direkt an die DNA binden kann, zu binden.
• Die Umsetzung der genetischen Information erfolgt indirekt über Rezeptoren an der Zelloberfläche, bei denen das Signal erkannt und über den Zellkern weitergeleitet wird.
• Moderne Gen-Definitionen: Informationskodierende Einheit, Bestandteile sind kodierende Bereiche sowie regulatorische Bereiche (ein Gen kann für mehr als ein Protein kodieren, bzw

  „nur“ für RNA)
• Struktur eines typischen bakteriellen proteinkodierenden Gens
• Die mRNA durchläuft vor dem Transport in das Cytoplasma mehrere Reifungsschritte (cap, poly(A)-Schwanz, Spleißen).
• Bei der Transkription eines eukaryotischen Gens entsteht zunächst ein Primärtranskript.
• Die mRNA wird anschließend vom Zellkern in das Cytoplasma transportiert, um dort von Ribosomen translatiert zu werden.
• In Prokaryoten können Transkription und Translation gleichzeitig ablaufen.
• Adenin → Inosin wird durch Adenosin-Deaminasen (ADAR) katalysiert.
• Die mRNA ist meist polycistronisch (mehrere ORFs auf einem Transkript), werden getrennt translatiert – mehrere Ribosomen-Bindungsstellen finden sich auf einer polycistronischen RNA.
• Die mRNA ist monocistronisch (ein ORF).
• RNA-Editierung (RNA-editing): posttranskriptionelle Veränderungen der RNA-Sequenz umfassen Sequenzspezifische Deletionen von Nukleotiden, Sequenzspezifische Insertionen von Nukleotiden, Enzymatische Veränderungen von Nukleotiden (Deamidierungen: C →U, A→I; I = Inosin) und Adenin → Inosin.
• Die kodierenden Bereiche der Gene (Exons) sind in der Regel durch nicht-kodierende Bereiche (Introns) unterbrochen.
• In Eukaryoten laufen diese Prozesse in unterschiedlichen Bereichen der Zelle ab und RNA wird intensiv prozessiert (zusätzliche Ebene der Kontrolle der Genexpression).
• Am 5’-Ende wird eine Cap-Struktur und am 3’-Ende ein Poly(A)- Schwanz angefügt, die Introns werden entfernt (posttranskriptionelle Modifikationen).
• Operons: mehrere Gene liegen nebeneinander, sind unter der Kontrolle eines Promoters (z.B lac -Operon).
• Verschiedene RNA-Polymerasen sind für die Synthese der verschiedenen RNA-Typen verantwortlich.
• Transkription und Translation erfolgen nebeneinander.
• Inosin wird wie Guanin translatiert.
• Alle RNA-Typen werden durch eine RNA-Polymerase synthetisiert.