Teil 1

• RNA-Synthese

  Zentrale Übertragungsarten: DNA → DNA (Replikation), DNA → RNA (Transkription), RNA → Protein (Translation), RNA → DNA (Reverse Transkription), RNA → RNA (RNA-Replikation)
• RNA besteht aus AMP, CMP, GMP, UMP (MP - Monophosphat)
• RNA und DNA


  • Ähnliche Primärstrukturen: einzelsträngig, doppelsträngig, G.C.A.T/U, Zucker: Ribose/Desoxy-ribose, Phosphat: PO3-
• Intra-molekulare Paarung führt zu Haarnadelschleifen (Rückfaltung der RNA wird doppelsträngig)
• Katalytische Ribozyme: RNA-Moleküle, die enzymatische Aktivität ausführen können
• RNA-Synthese


  1. DNA wird in RNA umgeschrieben/transkribiert

  2. Nur bestimmte Teile der DNA (Gene) werden transkribiert

  3. Nur 1 Strang eines Gens (Matrizenstrang) wird transkribiert
• Gen


  Eine lokalisierbare Region genomischer DNA-Sequenz, die einer Erbheit entspricht und mit regulatorischen, transkribierten und/oder funktionellen Sequenzregionen assoziiert ist
• Genom


  Die Gesamtheit der materiellen Träger der vererbbaren Informationen einer Zelle (oder eines Viruspartikels)
• Der Mensch hat ca. 20'000 Gene im Genom, aber nur 1.5% sind Protein-codierende Gene
• Transkription


  1. DNA-Matrizenstrang wird mit RNA-Polymerase abgelesen (3'-5')

  2. Kopiert wird 5'-3', an der 3' wird angehängt
• Promoter


  • Liegt auf dem Nicht-Matrizenstrang, teilt der Polymerase mit wo die Startstelle liegt
• Transkription - Initiation


  1. Polymerase bindet an Promoter

  2. Öffnet DNA
• Transkription - Elongation


  Polymerase bewegt sich 5'→3' und macht DNA weiter auf
• Transkription - Termination


  Am Stoppsequenz lässt die Polymerase die RNA frei
• RNA Polymerase Prokaryoten


  • Eine einzige Polymerase (E. coli: Kernenzym 1390 kDa, Holoenzym 1460 kDa)
• RNA Polymerase Eukaryoten


  • 3 Polymerasen: Polymerase I für rRNA, Polymerase II für mRNA (mit CTD), Polymerase III für kleine nicht-codierende RNA
• Promoter


  DNA-Sequenz, an der die RNA-Polymerase bindet und die Transkription initiiert
• Enhancer


  Regulatorische Abschnitte mit charakteristischer Sequenz, die weit vom Promoter entfernt sind und die Transkription positiv beeinflussen
• Silencer


  Hemmen die Transkription, beeinflussen sie negativ
• Core-Promoter


  In der Nähe des Promoters, z.B. TATA-Box, erleichtert den Beginn der Transkription
• Regulatory-Promoter


  Ähnliche Funktion wie Enhancer, modulieren die Aktivität der Transkriptionsfaktoren
• Nukleare Rezeptoren


  Binden als Homo- oder Heterodimere an Hormone Response Elemente (Enhancer)
• Elongation der Transkription


  In Prokaryoten löst sich der σ-Faktor, in Eukaryoten löst sich die RNA-Polymerase II vom TBP ab
• Termination der Transkription


  In Prokaryoten: Terminator-Sequenz, in Eukaryoten: Poly-A-Sequenz
• Prozessierung des Primärtranskripts (pre-mRNA)


  1. 5'-Capping

  2. Erkennung & Spaltung an der Poly(A)-Stelle

  3. Polyadenylierung des 3'-Endes
• In Prokaryoten findet keine mRNA-Prozessierung statt, da sie keine Introns besitzen
• Primärtranskript (pre-mRNA)


  Wird im Kern prozessiert
• Poly(A) Termination


  1. Endonuclease schneidet an Poly(A) site

  2. Poly(A) polymerase (PAP) fügt 100-250 Adenin-Ribonukleotide hinzu
• 5' Capping


  1. mRNA-Capping-Enzym bindet an die phosphorylierte CTD der RNA-Pol I und wird dadurch aktiviert

  2. Methylierung am Guanosin Cap (7. Stelle) & an 2'OH der Ribose
• Erkennung & Spaltung der pre-mRNA an der poly (A) Stelle

  1. CPSF erkennt AAUAAA Signalsequenz

  2. CPSF spaltet die pre-mRNA weiter stromabwärts an der Poly(A)-Stelle

  3. PAP stimuliert durch PABPII fügt ca. 100 bis zu 250 Adenin-Ribonukleotide hinzu
• RNA Spleissen


  1. Verzweigungsstelle (Branch-point) greift Phosphat vom 1. Exon an

  2. Exon 1 wird abgespalten & greift Phosphat vom 2. Exon an

  3. Resultat: 1x Lariat - Intron, 2 aneinander gespleisste Exone
• Spleiss-Stellen


  • 5' splice site: GU
  • 3' splice site: AG
  • Branch point region (-15 b): NCAGG
• Spleissom-Bildung


  1. U1 snRNA hybridisiert mit der 5' Spleiss-Stelle

  2. U2 snRNA hybridisiert mit der Sequenz um die Verzweigungsstelle

  3. Erste Transesterifikation

  4. Zweite Transesterifikation

  5. Debranching
• Alternatives Spleissen


  Überspringen von Exons (Exon skipping)

  Kassetten-Exons (a oder b herausschneiden) bsp. Calcitonin
• Calcitonin (in Schilddrüse 1. Variante)

  Calcitonin-gene-related-peptid (2. Variante)

  • Exon 1 - Exon 2 - Exon 3 - Exon 4 (Exon 5 und 6 nicht vorhanden)
  • Exon 1 - Exon 2 - Exon 3 - Exon 5 - Exon 6 ( Exon 4 nicht vorhanden)
• Reifung der rRNA

  1. Pre-RNA wird im Nucleolus transkribiert von Pol I

  2. Pre-RNP wird prozessiert zu 28S und 5.8S für die grosse 60S Untereinheit mit zusätzlich 5S aus dem Nukleus, Und 18S für die kleine 40S Untereinheit.

  3. Kleine (40S) und große (60S) Untereinheit werden im Cytoplasma zusammengebaut (60S + 40S = 80S)

  Für Prokaryoten gilt 50S + 30S = 70S
• tRNA


  • Typisch aus 3 loops (kleeblattartige Sekundärstruktur)
  • Ca. 10% der Basen in tRNA werden modifiziert
• Prozessing der tRNA wird nicht durch Spleissen gemacht, sondern durch andere Varianten
• Desaminierung


  Adenin wird zu Inosin (I) umgewandelt
• Bei der Translation arbeiten mRNA, rRNA, tRNA zusammen