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Molekulargenetik und Humangenetik Lernzettel

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 Bio LK Klausur Nr.2
●
Eukaryotische Genregulation:
Eukaryotische Genregulation (Mutationsarten)
Epigenetik
Zellzyklus + Krebs
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Ausführliche Lernzettel (Bio LK Q1) zu den Themen: - Eukaryotische Genregulation - Epigenetik - Meiose - Rekombination - Stammbaumanalyse

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Bio LK Klausur Nr.2 ● Eukaryotische Genregulation: Eukaryotische Genregulation (Mutationsarten) Epigenetik Zellzyklus + Krebs Humangenetik O Meiose O Rekombination O Stammbaumanalyse Genexpression kann reguliert werden: ● vor der Transkription (DNA) durch DNA-Methylierung + Histon-Acetylierung (Epigenetische Regulationsmechanismen) O Themen: während der Transkription O durch Transkriptionsfaktoren (regulatorische Proteine) Nach der Transkription, aber vor der Translation (prä-mRNA) durch RNA-Prozessierung (alternatives Spleißen) O Während der Translation (mRNA) Mikro-RNAs Nach der Translation (Protein) O Proteinabbau durch Proteosom 1) An prinzipiell jeder Stelle auf dem Weg der DNA zum funktionsfähigen Protein kann die Genaktivität reguliert werden 2) An unterschiedlichen Stellen sind unterschiedliche Mechanismen aktiv 3) Die Regulation der Genaktivität ist wichtig O die effektivste Regulation erfolgt auf Transkriptionsebene Weg der Proteinbiosynthese DNA Kontrollstellen Chromatinstruktur: Auch die Struktur der DNA selber, ist ausschlaggebend für deren Expression und hat damit regulatorischen Einfluss. Es gibt bei der Betrachtung von Chromosomen unterschiedlich stark kondensierte (aufgewundene) DNA. Ho Heterochromatin Heterochromatin inaktiv, da Histone dicht gepackt Heterochromatin ist sehr stark kondensiert O transkriptional inaktiver DNA-Abschnitt, da Gen unzugänglich Methylierung (DNA/Histone) DNA-Methylierung = Hemmung der Transkription O Histon-Methylierung = Verdichtung der Chromatinstruktur = Hemmung der Transkription Deacetylierung (Histone) ● O DNA Euchromatin aktiv, da Histone Locker gepackt Euchromatin liegt als lockere Spirale vor O transkriptional aktiver Bereich der DNA Euchromatin Acetylierung (Histone) RNA polymerase II Euchromatin O Histon-Acetylierung = H1 Entfernung (Histonentfernung) Phosphorylierung Phosphat! Nucleosome Förderung der Transkription DNA methylation Histone methylation (e.g. H3K9me3) Histone deacetylation Corepressor complexes Histone methylation (e.g. H3K4me3) Histone acetylation Loss of H1 Coactivator complexes Heterochromatin XXXX GOOO Transkription Transkriptionskontrolle: Transkriptionsfaktoren können direkt an DNA binden, oder aber Protein- Protein-Wechselwirkungen eingehen TK-Faktoren wirken entweder schon auf Ebene des Chromatins oder auf DNA-Ebene bei der Initiation der...

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Transkription. spezifische Transkriptionsfaktoren Enhancer: O O O O O Sie liegen ohne direkten Orientierungsbezug zum Promotor auf der DNA, beeinflussen diesen aber in seiner Aktivität und steigern die Transkriptionsrate (höhere Affinität des Promotors für RNA- Polymerase, gesteigerte Ableserate der RNA-Polymerase). O Sequenzabschnitte, die die Transkription verstärken und ihre zeitliche und räumliche Spezifität bestimmen Silencer: Enhancer können vor, in oder hinter dem zu regulierenden Gen sitzen. An Enhancer-Sequenz binden Aktivatorproteine Aktivtorproteine erhöhen die Transkriptionsrate Enhanceosom кост Enhancer AVAVA TAFS TBP TATA-BOX Aktivatorproteine Pol II AFH IIE xxx Sequenzabschnitte, die die Transkription reprimieren (hemmen) und ihre räumliche Spezifität bestimmen an Silencer binden Repressorproteine Repressorproteine unterdrücken die Transkriptionsrate Sie arbeiten (im Gegensatz zum Promoter) orientierungs- und positionsunabhängig! Aktivator oder Repressorproteine integrieren mit den basalen Transkriptionsfaktoren am Promoter O Über die Coaktivatoren binden die Aktivtorproteine und prä-mRNA Posttranskriptionale Prozessierung Silencerproteine mit der RNA-Polymerase Protein-Interaktionen vermitteln oft „Loop"-Bildung der DNA So können weit entfernte Silencer, Enhancer usw. Mit dem Transkriptionskomplex in Kontakt treten Kontrolle: 114. alternatives Spleißen (zielgerichteter Vorgang) Introns werden durch Spleißenzyme (und Schleifenbindung) entfernt O Exons zum Leserahmen verbunden O O O Erzeugung eines durchgehenden Leserahmens -> alternatives O Spleißen Das Spleißen (herausschneiden der nicht codierenden Introns und Zusammenfügen der für mRNA codierenden Exons) der prä-mRNA (Vorstufe der mRNA im Nukleus) ist variabel und daher ein entscheidender Einflussfaktor für die Regulation der Proteinbiosynthese. O 5 Cap 5 Cap RNA-Editing DNA-Matrize Poly-Adenylierung Länge des Poly-A-Schwanzes neuentstehende RNA ATP- Poly - A Schwanz wird an das 3`-Ende synthetisiert O zum Schutz vor Abbau durch Enzyme AAUAAA PP 5' -Spaltungssignal Spaltung durch eine spezifische Endonuclease Cap Cap polyadenylierter mRNA-Vorläufer Introns e Anfügen des Schwanzes durch die Poly(A) Polymerase B-Globin gene O Insertion von Nukleotiden: Beseneinschub O Deletion von Nukleotiden: Basenausfall Konvertierung von Nukleotiden Primary transcript Splicing AAUAAAAAAAAA)-OH 3 RNA-Polymerase B-Globin mRNA Transcription, cap formation, and poly(A) addition 3′ (A)n (A)n Translation Proteine Definition: ● ● Kontrolle: Mikro-RNA: kurzes RNAs, die kein Protein codieren, sondern die Translation und Existenzdauer der mRNA regulieren sind komplementär zu einer Ziel mRNA und können Translation hemmen ● O O Polysomen viele Ribosomen / eine mRNA O Translation mit mehreren Ribosomen Translationsfaktoren TL-Faktoren sind für die richtige Zusammensetzung des Translations- Initiations-Komplexes verantwortlich. O Epigenetik (als Teil der Genregulation bei Eukaryoten) Proteasom: → Protein soll abgebaut werden Das Protein Ubiquitin wird an Protein befestigt Proteasom erkennt Ubiquitin und lagert sich am Protein an Proteasom hydrolysiert Protein und führt zu dessen Abbau Epigenetische Mechanismen beruhen auf chemischen Modifikationen der DNA, die durch Umwelteinflüsse hervorgerufen werden sie werden in der Regel an die Nachkommen weitergegeben. Diese Modifikationen führen zu einer strukturellen Veränderung der DNA ohne in den genetischen Code einzugreifen sie sind reversibel über DNA-Methylierung und Chromatin Status (also Histon-Modifikation) 3 Mechanismen der Epigenetik: Weitergabe von Merkmalen durch nicht direkt an die DNA-Sequenz gebundene Mechanismen bezeichnet man als EPIGENETISCHE VERERBUNG DNA-Methylierung (Demethylierung) Histon-Acetylierung (Deacetylierung) RNA Interferenz Mechanismus 1: DNA-Methylierung nur bei Eukaryoten Erfolgt an CpG-Inseln, durch Methyl-Transferasen, sind reversibel an der Cytosin-Basen CpG-Inseln: kurze Basensequenzen, die vermehrt Cytosin und Guanin besitzen. O Oft in Promotorregionen

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