Definition
Ein Gen ist die vollständige/ ganze Nucleinsäurensequenz, die notwendig ist, um ein funktionelles Genprodukt (Protein bzw. RNA) zu synthetisieren.
Gene von Prokaryoten
Ein Gen ist ein DNA Stück das aus zwei funktionell unterschiedlichen Bereichen besteht DNA-Abschnitte die für ein Genprodukt (meist ein Protein) codieren DNA- Abschnitte, die für die Kontrolle der Expression eines Genprodukts wichtig sind
Bakterielle Promotoren
Nukleotidsequenzen, die mit Abweichungen in den meisten bakteriellen Promotoren zu finden sind (dazu gehören -35 Region, Pribnow Box (TATA Box) und Initiationsstelle ⇒ Abweichungen führen zu Einfluß auf Regulierung
Bakterielle Genstruktur: Transkription
Transkription durch ein Enzym (RNA-Polymerase) katalysiert: besteht aus mehrern Untereinheiten Komplex bindet lose an jede beliebige DNA-Sequenz erst zusammen mit dem σ-Faktor kann das Enzym spezifische Promotor-Regionen erkennen Gruppierung der Gene meist in Operons: Trankription aller Gene, die für die Enzyme eines Stoffwechselweges codieren, als eine gemeinsame Einheit. man nennt solche mRNAs polycistronisch. = sehr einfacher und ökologischer Kontrollmechanismus
Kontrolle der Initiation
bakterielle Transkription wird oft durch Nahrungsstoffe induziert oder reprimiert: Induktion: Nährstoffe vorhanden- Induktion der metabolischen Enzyme ("positive Kontrolle" zB Enzyme zur Verwertung bestimmter Zucker) Repression: Nährstoffe fehlen- Induktion der anabolen Enzyme ("negative Kontrolle")
Transkription bei Eukaryoten
Transkription und Translation sind räumlich getrennt! neu synthetisierte RNA der Zellkerne zeigt eine sehr heterogene Längenverteilung= heterogene nukleäre RNA, hnRNA RNAs im Kern und im Cytoplasma sind unterschiedlich- RNAs werden als Vorstufen erzeugt die meisten eukaryotischen mRNAs sind monocistronisch (codieren also für einzelne Proteine)
Transkription Eukaryoten
Transkription wird bei eukaryoten durch DREI unterschiedliche RNA Polymerasen katalysiert die RNA-Polymerasen bestehen aus mehreren Untereinheiten (je 10-15 Proteine) es gibt eine große Zahl von Proteinen, die den RNA Polymerasen helfen die Initiationsstellen zu finden = Transkriptionsfaktoren
Ein typisches eukaryotisches Gen
Lysozym aus der Tränenflüssigkeit das Gen ist wesentlich größer als nur der Protein-codierende Teil der codierte Bereich ist in mehrere Teile gestückelt bei der Transkription wird zunächst ein großes Transkript erzeugt aus diesem großen Transkript werden noch im Kern die Bereiche herausgeschnitten, die nicht Teil der "reifen" mRNA sind
Exon
genetische Information, die abgelesen wird und in einem Transkript landet
Gerüstproteine
Gerüstproteine vermitteln den Zusammenhalt verschiedener, an Signaltransduktionswegen beteiligter Proteine und fassen diese zu Komplexen zusammen.
Intron
Das Intron ist ein DNA-Abschnitt eines eukaryotischen Gens, der den kodierenden Bereich unterbricht und bei der Transkription der mRNA wieder entfernt wird. Üblicherweise enthalten die Introns die für die Transkription unerlässlichen Regulationselemente (cis acting elements). Häufig finden sich hier auch sich regelmäßig wiederholende Basen (Triplett-Repeat)
mRNA Prozessierung
5´ capBildung: 5´→5´ 7 Methylguanylat Modifikation des 3´ Endes: Addition eines polyA-Schwanzes von bis zu 250bp Länge, allmähliche Verkürzung bei Alterung der DNA Splicing: Herrausschneiden nicht codierender interner DNA Abschnitte (zwischen Codons oder in Codons)
alternatives Spleißen
Das alternative Spleißen stellt einen besonderen Vorgang im Rahmen der Transkription bei Eukaryoten dar. Aus ein und derselben DNA-Sequenz und dementsprechend ein und derselben prä-mRNA können mehrere verschiedene reife mRNA-Moleküle und durch deren Translation auch mehrere unterschiedliche Polypeptide oder Proteine gebildet werden.
Genetischer Code
Der Genetische Code ist die Grundlage für die geordnete Realisierung der genetischen Information. In ihm wird gereglet, welche Aminosäuren bei der Translation für welches Basentriplett in die entstehende Polypeptid Kette eingebaut wird. Es gibt einen universellen Code der allerdings bei manchen Organismen Abweichungen aufweist. Das richtige, jeweils gültige Leseraster wird durch das Start Codon festgelegt ( erstes ATG der mRNA)
