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Was ist Genregulation? Einfache Erklärung für Eukaryoten und Prokaryoten

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leona

1.2.2021

Biologie

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Transkriptionsfaktoren

Was ist Genregulation? Einfache Erklärung für Eukaryoten und Prokaryoten

Genregulation bei Eukaryoten ist ein komplexer Prozess, der auf mehreren Ebenen stattfindet und für die Gesundheit der Zelle entscheidend ist.

  • Genregulation bei Eukaryoten umfasst Chromatin-Umstrukturierung, Transkription, RNA-Prozessierung, Translation und posttranslationale Modifikationen.
  • Ohne präzise Regulation der Genaktivität bei Eukaryoten können schwerwiegende Krankheiten wie Krebs entstehen.
  • Transkriptionsfaktoren spielen eine Schlüsselrolle bei der Kontrolle der Genexpression.
  • RNA-Interferenz ist ein wichtiger Mechanismus zur Feinabstimmung der Genexpression auf der post-transkriptionellen Ebene.
...

1.2.2021

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Genregulation Eukaryoten Regulation ist wichtig, da ohne sie Krankheiten wie Krebs entstehen -erfolgt auf verschiedenen Ebenen: → Chromatin-

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RNA-Prozessierung und alternatives Spleißen

Die RNA-Prozessierung ist ein wichtiger Schritt in der Genregulation bei Eukaryoten. Ein besonders interessanter Mechanismus ist das alternative Spleißen.

Example: Beim alternativen Spleißen können aus einer prä-mRNA verschiedene reife mRNA-Moleküle entstehen, was die Anzahl möglicher Proteine, die codiert werden können, stark erhöht.

Das alternative Spleißen funktioniert wie folgt:

  1. Nicht nur Introns, sondern auch Exons können aus der prä-mRNA geschnitten werden.
  2. Dadurch können aus einer einzigen prä-mRNA verschiedene reife mRNA-Moleküle entstehen.
  3. Dies führt zu einer deutlichen Erhöhung der Anzahl möglicher Proteine, die von einem Gen codiert werden können.

Highlight: Das alternative Spleißen ist ein Schlüsselmechanismus der Genexpression bei Eukaryoten und trägt wesentlich zur Proteindiversität bei.

Die Regulation der Transkription wird auch durch die Bindung von Transkriptionsfaktoren an regulatorische DNA-Abschnitte beeinflusst:

  • Enhancer verstärken die Transkription
  • Silencer hemmen die Transkription

Interessanterweise können Enhancer und Silencer oft weit von der Transkriptionsstartstelle entfernt liegen. Die DNA bildet Schleifen, um Wechselwirkungen zwischen diesen regulatorischen Elementen und dem Transkriptionsapparat zu ermöglichen.

Vocabulary: Spezifische Transkriptionsfaktoren sind Proteine, die an bestimmte DNA-Sequenzen binden und die Genexpression regulieren.

Genregulation Eukaryoten Regulation ist wichtig, da ohne sie Krankheiten wie Krebs entstehen -erfolgt auf verschiedenen Ebenen: → Chromatin-

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RNA-Interferenz und posttranslationale Modifikation

Die RNA-Interferenz ist ein wichtiger Mechanismus der Genregulation bei Eukaryoten, der die Translation von mRNA blockieren kann. Dieser Prozess involviert microRNA miRNAmiRNA und den RISC-Proteinkomplex.

Der Ablauf der RNA-Interferenz:

  1. miRNA ist zunächst einzelsträngig, faltet sich dann zu einem Doppelstrangabschnitt.
  2. RISC-Proteinkomplexe binden im Cytoplasma an miRNA und zerlegen sie in Einzelstränge.
  3. Der miRNA-Einzelstrang bindet an die Oberfläche des RISC-Proteinkomplexes.
  4. Da der miRNA-Einzelstrang komplementär zu einer Teilsequenz der mRNA ist, bindet er daran und blockiert so die Translation der mRNA.

Highlight: Die RNA-Interferenz ist ein wichtiger Mechanismus zur Feinregulierung der Genexpression auf post-transkriptioneller Ebene.

Die posttranslationale Modifikation ist ein weiterer wichtiger Schritt in der Genregulation:

  • Sie findet nach der Translation statt.
  • Entstandene Polypeptidkette/Proteine nehmen ihre räumliche Struktur ein.
  • Durch Anheften von Phosphatgruppen oder Zuckerketten können Proteine reversibel inaktiviert werden.
  • Dies reguliert die Aktivität der entstandenen Proteine.

Vocabulary: Das Proteasom ist ein molekularer "Schredder", der Proteine abbaut, die nicht mehr benötigt werden.

Der Abbau von Proteinen durch das Proteasom ist ein wichtiger Mechanismus zur Regulierung der Proteinkonzentration in der Zelle. Dies zeigt, dass die Genregulation bei Eukaryoten ein kontinuierlicher Prozess ist, der von der DNA-Ebene bis hin zum fertigen Protein reicht.

Example: Die RNA-Interferenz wird in der Forschung als potenzielle RNA-Interferenz Therapie bei verschiedenen Krankheiten, einschließlich Krebs, untersucht.

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Genregulation bei Eukaryoten

Kurze Zusammenfassung zu den wichtigsten Mechanismen der eukaryotischen Genregulation

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Transkriptionsfaktoren

 

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1. Feb. 2021

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Was ist Genregulation? Einfache Erklärung für Eukaryoten und Prokaryoten

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@leona

Genregulation bei Eukaryoten ist ein komplexer Prozess, der auf mehreren Ebenen stattfindet und für die Gesundheit der Zelle entscheidend ist.

  • Genregulation bei Eukaryoten umfasst Chromatin-Umstrukturierung, Transkription, RNA-Prozessierung, Translation und posttranslationale Modifikationen.
  • Ohne präzise Regulation der Genaktivität bei Eukaryotenkönnen schwerwiegende... Mehr anzeigen

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RNA-Prozessierung und alternatives Spleißen

Die RNA-Prozessierung ist ein wichtiger Schritt in der Genregulation bei Eukaryoten. Ein besonders interessanter Mechanismus ist das alternative Spleißen.

Example: Beim alternativen Spleißen können aus einer prä-mRNA verschiedene reife mRNA-Moleküle entstehen, was die Anzahl möglicher Proteine, die codiert werden können, stark erhöht.

Das alternative Spleißen funktioniert wie folgt:

  1. Nicht nur Introns, sondern auch Exons können aus der prä-mRNA geschnitten werden.
  2. Dadurch können aus einer einzigen prä-mRNA verschiedene reife mRNA-Moleküle entstehen.
  3. Dies führt zu einer deutlichen Erhöhung der Anzahl möglicher Proteine, die von einem Gen codiert werden können.

Highlight: Das alternative Spleißen ist ein Schlüsselmechanismus der Genexpression bei Eukaryoten und trägt wesentlich zur Proteindiversität bei.

Die Regulation der Transkription wird auch durch die Bindung von Transkriptionsfaktoren an regulatorische DNA-Abschnitte beeinflusst:

  • Enhancer verstärken die Transkription
  • Silencer hemmen die Transkription

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RNA-Interferenz und posttranslationale Modifikation

Die RNA-Interferenz ist ein wichtiger Mechanismus der Genregulation bei Eukaryoten, der die Translation von mRNA blockieren kann. Dieser Prozess involviert microRNA miRNAmiRNA und den RISC-Proteinkomplex.

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  1. miRNA ist zunächst einzelsträngig, faltet sich dann zu einem Doppelstrangabschnitt.
  2. RISC-Proteinkomplexe binden im Cytoplasma an miRNA und zerlegen sie in Einzelstränge.
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Genregulation bei Eukaryoten: Ebenen und Mechanismen

Die Genregulation bei Eukaryoten ist ein vielschichtiger Prozess, der auf verschiedenen Ebenen stattfindet. Diese Regulation ist von entscheidender Bedeutung, da ohne sie schwerwiegende Krankheiten wie Krebs entstehen können.

Die Hauptebenen der Genregulation umfassen:

  1. Chromatin-Umstrukturierung
  2. Transkription
  3. RNA-Prozessierung
  4. Transport der mRNA ins Cytoplasma
  5. Translation der mRNA am Ribosom
  6. Posttranslationale Modifikation
  7. Abbau der Proteine und mRNA

Highlight: Die Chromatin-Umstrukturierung spielt eine zentrale Rolle bei der Genregulation in Eukaryoten.

Bei der Chromatin-Umstrukturierung wird das normalerweise stark kondensierte Chromatin gelockert, um die Transkription zu ermöglichen. Dies geschieht durch:

  1. Enzymatisches Anheften von Acetylgruppen −COCH3-COCH3 an Histone, was das Chromatin lockert und die Transkriptionsrate erhöht.
  2. Enzymatisches Übertragen von Methylgruppen −CH3-CH3 an die Base Cytosin, was die Transkriptionsrate erniedrigt.

Vocabulary: Transkriptionsfaktoren Eukaryoten sind Proteine, die an spezifische DNA-Sequenzen binden und die Transkription regulieren.

Die Transkription kann erst stattfinden, wenn neben der RNA-Polymerase auch Transkriptionsfaktoren am Promotor gebunden haben. Diese binden häufig an TATA-Boxen, spezifische Basensequenzen aus Thymin und Adenin.

Definition: Enhancer und Silencer sind regulatorische DNA-Abschnitte, die die Transkription verstärken bzw. hemmen.

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Stefan S

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Samantha Klich

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Sudenaz Ocak

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Julia S

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Marcus B

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Sarah L

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Hans T

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