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