Genetik (Subject) / Klassische und Molekulare Genetik (Lesson)

This lesson was created by KatharinaTschigg.

Learn lesson

back  |  next 1 / 1

• Struktur der Desoxyribose in der B-DNA Bei der B-DNA handelt es sich und die „normale“ Konfiguration der DNA in einer Doppelhelix (rechts drehend). Die Desoxyribose steht hier in „C2 – endo – anti Stellung“. Das bedeutet, dass C2-Atom nach oben steht (endo) und das Purin vom Zucker weg steht (anti, stabiler). Die B-DNA kommt in der belebten Natur am häufigsten vor. 
• Struktur und Funktion der 5`CAP Sobald die RNA-Polymerase eine etwa 25 Nukleotide lange RNA-Kette hergestellt hat, wird das 5`Ende des neuen RNA-Moleküls durch das anfügen einer Kappe (cap) modifiziert, die aus einem veränderten Guaninnukleotid besteht. Drei Enzyme sind hierbei betreiligt: eine Phosphatase entfernt ein Phosphat vom 5`Ende der wachsenden RNA-Kette, eine Guanyltransferase fügt GMP in umgekehrter Bindungsorientierung (5 ́􏰀 5 ́) ein und eine Methyltransferase überträgt eine Methylgruppe auf das Guanosin (􏰀􏰀􏰀􏰀7-Mehtylguanosin). Die Cap Struktur signalisiert das 5`Ende eukaryotischer mRNAs und dient der Zelle als Markierung, um mRNA-Moleküle von anderen zellulären RNA-Molekülen leichter unterscheiden zu können. Das CAP bindet im Kern an einen Proteinkomplex namens CBC (cap binding complex), der beim Processing und Export der RNA hilft. Diese Kappen-Struktur erhöht die Stabilität der RNA dramatisch und ist wichtig für den Transport der RNA aus dem Kern in das Cytoplasma und die darauf folgende Translation der mRNAs durch die Ribosomen. 
• Schäden durch UV-Strahlung Obwohl die Ultraviolettstrahlung die niederenergetischste der ionisierenden Strahlungen ist, kann sie für den Menschen und andere Organismen gefährlich werden. Auch UV-Strahlung mit größerer Wellenlänge vermag bereits chemische Bindungen organischer Moleküle zu zerstören. Die UV-Exposition kann hierbei auch zu Schäden an der DNA führen. Diese Rektion findet am häufigsten zwischen zwei benachbarten Pyrimidinen statt, v.a. Thymin-Resten. Die führt dazu, dass benachbarte Thymine ein Thymin-Dimer ausbilden, was durch einen Cyclobutanring kovalent verbunden ist. Die Replikation und Transkription wird hierdurch unterbrochen, was auch Mutationen auslösen kann. Eine weitere Möglichkeit ist die Bildung eines 6-4-Photoprodukts. Diese Struktur tritt v.a. an Stellen wie 5 ́-CC-3`oder 5 ́-TC-3`auf. Es entsteht hierbei eine Bindung zwischen den C6 und C4 Atomen der beiden Basen, was wiederum eine Störung der DNA-Struktur nach sich zieht. Außerdem ist noch die Bildung von Radikalen unter dem Einfluss von UV-Strahlung zu erwähnen (z.B. OH). Diese können u.a. zu Strangbrüchen führen. Eine Möglichkeit zur Reparatur von UV-Schäden besitzt die Photolyase. Dieses Enzym bindet an Pyrimidin-Dimere und nutzt die Energie des sichtbaren Lichts für die Spaltung des Cyclobutan-Rings und stellt somit den ursprünglichen Zustand wieder her. Dieses Enzym ist allerdings nur bei Prokaryoten vorhanden. 
• Wofür sind Homöoproteine zuständig? Die Homöotischen Gene haben enorme Bedeutung für die Segmentidentität und Ausbildung von Gliedmaßen und Organen während der Entwicklung. Sie codieren für eine Reihe von Transkriptionsfaktoren, die man als Homöoproteine bezeichnet. Diese wiederum interagieren mit den Regulationsstellen der Homöotischen Gene in einem bestimmten Muster. Sie sind von enormer Bedeutung für die Ausbildung der anterior-posterior Achse in Evertebraten und Vertebraten. Charakteristisch für diese Art von Proteinen ist die sog. Homöodomäne (60 AS lang), welche an die DNA bindet. 
• Fingerprintmethode in Zusammenhand mit Vaterschaftstest erklären Als genetischer Fingerabdruck wird ein DNA-Profil eines Individuums bezeichnet, das für dieses in hohem Maße charakteristisch ist Für den genetischen Fingerabdruck werden derzeit zwischen acht und 15 Abschnitte aus der DNA mit Hilfe der PCR-Methode vervielfältigt. Untersucht werden nicht die Gene an sich, sondern kleine, sich wiederholende Abschnitte im Erbgut, die Minisatelliten oder VNTR (variable number tandem repeats). Bei diesen DNA- Abschnitten handelt es sich um tandemartige Wiederholungen einer bestimmten Sequenz (Repeats), die im Genom aller Säugetiere vorkommen und hochvariabel sind. Variabel ist dabei die Anzahl der Wiederholungen. Diese Anzahl wird bei dem genetischen Fingerabdruck untersucht. Je nach Anzahl der Wiederholungen hat der vervielfältigte Abschnitt also eine bestimmte Länge, die sich z. B. über eine Gel- Elektrophorese im Agarosegel als einzelne Bande darstellen lässt. Ist ein Mensch an einem Genort heterozygot (besitzt also beispielsweise ein Allel mit zehn Wiederholungen und eines mit 15), so entstehen zwei Banden unterschiedlicher Länge. Es handelt sich hierbei also nicht um eine Sequenzierung, sondern um eine reine Fragmentlängen-Analyse. 
• Signalkaskade welche Apoptose auslöst Die Apoptose ist eine Form des programmierten Zelltods. Es ist gewissermaßen ein „Selbstmordprogramm“ einzelner biologischer Zellen. Dieses kann von außen angeregt werden (etwa durch Immunzellen) oder aufgrund von zellinternen Prozessen ausgelöst werden (etwa nach starker Schädigung der Erbinformation). Im Gegensatz zum anderen bedeutenden Mechanismus des Zelltodes, der Nekrose, wird die Apoptose von der betreffenden Zelle selbst aktiv durchgeführt, ist Teil des Stoffwechsels der Zelle. Dadurch unterliegt diese Form des Zelltods strenger Kontrolle und es wird gewährleistet, dass die betreffende Zelle ohne Schädigung des Nachbargewebes zu Grunde geht. Die Apoptose unterscheidet von den anderen Formen des programmierten Zelltods, dass bei ihr eine Gruppe von Enzymen, die proteolytische Aktivität aufweisen, sogenannte Caspasen (spalten Kernlamina, spalten Proteine, die DNA-Abbauende Enzyme hemmen􏰀DNAse freigesetzt und kann DNA des Zellkerns zerschneiden), eine zentrale Rolle spielen. Diese wiederum spalten andere Procaspasen wodurch eine sich selbst verstärkende, proteolytische Kette entsteht. Hierbei unterscheide man 2 grundsätzliche Wege: Stimulation der Apoptose durch extrazelluläre Signale (Extrinsischer Weg): Hierbei bindent z.B. eine Lymphocyten-Zelle welche mit einem Fas-Ligangen bestückt ist an Fas-Proteine auf der Oberfläche der Zielzelle und aktivert diese. Die Fas-Proteine aggregieren und binden daraufhin mit ihren intrazellulären Domänen an Adaptorporteine. Diese verursachen wiederum die Aggregation von Procaspase-8 Molekülen die sich dann gegenseitig spalten und so die Caspase-Kaskade einleiten Stimulation der Apoptose durch intrazelluläre Signale (Intrinsischer Weg): Hierbei setzen Mitochondrien Cytochrom c frei, das an das Adaptorprotein Apaf-1 und es aggregiert. Apaf-1 bindet und aggregiert Procaspase-9 Moleküle, wodurch diese sich gegenseitig spalten und die Caspase-Kaskade anstoßen. 
• Wie können Insertionen und Deletionen entstehen? Insertionen (Einfügen von Basen und den DNA-Strang) als auch Deletion (Verlust von Basen) sind Beispiele für Genmutationen. Unter Deletion versteht man bei der Genmutation den Verlust einer oder mehrerer Basen. Eine Deletion kann zu einer Verschiebung des Leserasters führen (Frameshift)Man kann zwei Typen der Deletion unterscheiden: a) out of frame-Deletion: Das Leseraster wird verschoben. Es entsteht verändertes Protein ab der Deletionsstelle. b) in frame-Deletion: Das Leseraster bleibt erhalten. Es entsteht ein verändertes Protein mit deletierten Aminosäuren. Das Leseraster kann beibehalten werden, wenn die Deletion von Basenpaaren eine Anzahl enthält, die durch 3 teilbar ist. Werden zum Beispiel sechs Basenpaare in Folge deletiert, so fehlen dann auch zwei Aminosäuren im Protein (was ein defektes Protein zur Folge haben kann, nicht muss), jedoch ist das Leseraster erhalten geblieben. Unter Insertion versteht man bei der Genmutation den Einbau von Sequenzen in die DNA. Auch dies kann zu einer Leserasterverschiebung (Frameshift) führen, soweit nicht Tripletts eingebaut werden. Auf Chromosomen-Ebene kann es aufgrund von verschiedenen Ereignissen zu diesen Mutationen kommen: a)  Bruch-undWiedervereinigungsereignissen: Kommt es zu 2 Brüchen im Chromosom, wobei das Mittelstück entfernt und die beiden anderen Enden wieder ligieren liegt eine Deletion vor b)  Ungleiches Crossing Over: Aufgrund einer Verschiebung beim Crossing Over kann es passieren dass ein Chromosom eine Deletion erfährt, während es beim anderen zu einer Insertion (Duplikation) kommt. 
• Was sind Prione? Prione sind membrangebundene Proteine, die im menschlichen und tierischen Organismus sowohl in einer gesunden Form (PrPc 􏰀 Prion Protein cellular = zelluläres Prion-Protein) und einer kranken Form (PrPsc 􏰀􏰀􏰀􏰀 Prion Protein Scrapie; pathogene Form des Prion-Proteins) vorkommen. Es handelt sich um ein beim Menschen aus 253 Aminosäuren (AS) bestehendes Glykoprotein, das im Prion- Protein-Gen (PRNP) codiert wird. Es ist besonders dominant in Zellen des ZNS vertreten. Das PrPc besteht v.a. als α-Helices. während PrPsc vorwiegend aus β-Faltblatt- Strukturen aufgebaut ist. Beide Proteine haben jedoch die gleiche Primärstruktur. Das abnorm konfigurierte und schlecht lösliche PrPsc reichert sich in erkrankten Nervenzellen an und kann dem normalen PrPc seine Faltung aufzwingen und somit die gesunde Form in ein erkranktes Protein umwandeln. Dieses wiederum kann durch körpereigene Enzyme nicht abgebaut werden. 
• Trisomie 21 (Genetik) Als Down-Syndrom bezeichnet man eine spezielle Genommutation beim Menschen, nämlich die Verdreifachung (Trisomie) des 21. Chromosoms oder von Teilen davon. Daher lautet eine weitere übliche Bezeichnung Trisomie 21. Neben für das Syndrom als typisch geltenden körperlichen Merkmalen sind in der Regel die kognitiven Fähigkeiten des betroffenen Menschen beeinträchtigt, so dass es zu einer geistigen Behinderung kommen kann. Die Verdreifachung des entsprechenden Erbgutes geschieht durch einen unüblichen Verteilungsprozess während der Zellteilung im Stadium der Meiose oder Mitose, die zum Vorliegen von zusätzlichem Erbmaterial des 21. Chromosoms führt. Diese führt in unterschiedlichem Maße zu unüblichen kognitiven und körperlichen Entwicklungen. Die verschiedenen Formen der Trisomie 21 entstehen spontan und können nur dann im Sinne einer Erbkrankheit vererbt werden, wenn die Mutter bereits selbst Down- Syndrom hat. Eine Form des Down-Syndroms kann allerdings familiär gehäuft vorkommen, sofern eine Balancierte Translokation eines 21. Chromosoms bei einem Elternteil ohne Down-Syndrom vorliegt. Dies begünstigt das Auftreten der Translokations-Trisomie 21 beim Kind. 1. Freie Trisomie 21: Die Freie Trisomie 21 entsteht aufgrund meiotischer Non- disjunction. Ungefähr 95 % der Menschen mit Down-Syndrom haben diesen Typus, bei dem in allen Körperzellen das Chromosom 21 komplett dreifach vorhanden ist. Es ist jedoch prinzipiell möglich, dass eine Freie Trisomie 21 diagnostiziert wird, obwohl eigentlich eine Mosaik-Trisomie 21 (s.u.) vorliegt. In der Wissenschaft geht man daher davon aus, dass lediglich etwa 70 von 100 Menschen mit Down-Syndrom die Freie Trisomie 21 haben und ein deutlich höherer Prozentsatz die Mosaik-Form hat, diese jedoch vielfach bei Chromosomenuntersuchungen nicht als solche erkannt, sondern als Freie Trisomie 21 diagnostiziert wird. Der Karyotyp der Freien Trisomie 21 lautet: 47,XX+21 bzw. 47,XY+21. Translokations-Trisomie 21: 3-4 % der Menschen mit Down-Syndrom haben diesen Typus, bei dem in allen Körperzellen das Chromosom 21 komplett dreifach vorhanden ist, eines der Chromosomen 21 sich jedoch an ein anderes Chromosom angelagert hat. Oft an eines der Nummern 13, 14, 15 oder 22, selten auch an eines mit der Nummer 21. Eine Chromosomenverlagerung wird in der Genetik als Translokation bezeichnet. Der Karyotyp einer Translokations-Trisomie 21 lautet zum Beispiel: 46,XX,t(21;14) bzw. 46,XY,t(21;14). Mosaik-Trisomie 21: Die Mosaik-Trisomie 21 entsteht durch mitotische Non- disjunction. 1-2 % der Menschen mit Down-Syndrom haben diesen Typus, bei dem nicht in allen Körperzellen das Chromosom 21 dreifach vorhanden ist, sondern gleichzeitig eine Zelllinie mit dem üblichen Chromosomensatz existiert. Das parallele Vorliegen mehrerer Zellinien wird in der Genetik als Mosaik bezeichnet. Die Mosaik-Trisomie 21 entsteht erst nach der ersten Zellteilung einer befruchteten Eizelle. Aufgrund des Vorliegens zweier verschiedener Zelllinien kann es prinzipiell vorkommen, dass bei einer Chromosomenanalyse ausschließlich Proben mit einem trisomen Chromosomensatz untersucht werden, aufgrund dessen dann eine Freie Trisomie 21 (s.o.) diagnostiziert werden würde, obgleich eine Mosaik-Trisomie 21 vorliegt. Einige Wissenschaftler gehen daher davon aus, dass schätzungsweise etwa 30 von 100 Menschen mit Down-Syndrom die Mosaik- Form haben, diese jedoch vielfach nicht als solche erkannt, sondern als Freie Trisomie 21 diagnostiziert wird. Zum Teil sind bei Menschen mit der Mosaik- Trisomie 21 Merkmale des Syndroms in Abhängigkeit vom Anteil der disomen Zellen weniger stark ausgeprägt, wobei dies nicht zu verallgemeinern, sondern stets im Einzelfall zu betrachten ist. Der Karyotyp der Mosaik-Trisomie 21 lautet: 46,XX/47,XX+21 bzw. 46,XY/47,XY+21. Partielle Trisomie 21: Dieser Typus ist äußerst selten, weltweit sind nur wenige hundert Fälle bekannt. Bei Menschen mit Partieller (= teilweiser, anteiliger) Trisomie 21 liegen die Chromosomen 21 zwar wie üblich zweifach in allen Körperzellen vor, allerdings ist ein Teil eines der beiden Chromosomen 21 verdoppelt, wodurch eines der Chromosomen 21 etwas länger ist als das andere. Die Erbinformationen in diesem Abschnitt liegen somit dreifach vor. Die Partielle Trisomie 21 spielt für die Forschung eine wichtige Rolle. Es wird untersucht, in welchem Zusammenhang die Trisomie bestimmter Abschnitte und Gene auf einen Chromosom 21 mit der Ausprägung von als syndromtypisch geltenden Merkmalen steht, denn meist sind bei Menschen mit der Partiellen Trisomie 21 Merkmale des Syndroms in Abhängigkeit des jeweils trisomen Chromosomenabschnittes weniger stark ausgeprägt, wobei dies nicht zu verallgemeinern, sondern stets im Einzelfall zu betrachten ist. Der Karyotyp einer Partiellen Trisomie 21 lautet z.B.: 46,XXder(21)(q23.2;q22.11) bzw. 46,XYder(21)(q23.2;q22.11)) 
• Drei Arten der Trisomie (Down Syndrom, Mongolismus) – Entstehung: Nondisjunction bei der 1. meiotischen Teilung Nondisjunction bei der 2. meiotischen Teilung Robertsonsche Translokation (14; 21 ) (45 XX) 􏰀 ein Chromosom 21 und normales Chromosom 14 mit dem zusammengesetzten Chromosom 14;21. (zentrische Fusion􏰀akrozentrische Chromosomen) 
• Advertisement
• Was sind Benzpyrene? Benzo[a]pyren (1,2-Benzpyren) ist ein polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoff. Dieser Stoff ist sehr kanzerogen. Er wird im Körper in eine Epoxidform umgewandelt, welche dann an die DNA (an Guanin) binden kann und somit die Struktur der DNA beeinträchtigt, was die Zellteilung verhindert oder zu Mutationen führen kann. Die Umwandlung erfolgt dabei in mehreren Stufen und durch die Enzyme Monooxigenase und Epoxidhydrolase katalysiert. Das Endprodukt reagiert mit Guanin zu einem sperrigen Addukt, dass die Heliklstruktur der DNA deformiert (􏰀verhindert Basenpaarungen). 
• Mendelgesetz in Zusammenhang mit Epistase Epistase ist eine Form der Interaktion von Genen in einer biochemischen oder entwicklungsbiologischen Abfolge. Sie liegt vor, wenn ein Gen die Unterdrückung der phänotypischen Ausprägung eines anderen Gens bewirken kann. Beispiel Maus: Schwarze Fellfarbe (BB) ist dominant über braun (bb). Ein zweites Gen, welches epistatisch über das erste ist regelt, ob Pigment eingelagert wird oder nicht 􏰀 Gen für Pigmentierung C. Das Produkt dieses Gens bestimmt, ob das Fell schwarz (BBCC oder BbCC) oder braun (bbCC) wird. Liegt jedoch das rezessive Allel für die Pigmentierung im Homozygoten Zustand vor (cc) erhält man einen Albino 􏰀 unabhängig vom Allel der Fellfarbe (BBcc, Bbcc, bbcc). Kreuzung von schwarzen Mäusen, die heterozygot für beide Gene sind: BbCc x BbCc 􏰀Phänotypisches Verhältnis der F2-Generation: 9 schwarze – 3 braune – 4 weiße (nach Mendel: 9:3:3:1) 
• Was bewirkt „Enhancer Trap“? Enhancer sind Abschnitte mit charakteristischer Basenabfolge in der DNA, die (wie auch die Silencer), zu den cis-Elementen gehören. Sie beeinflussen die Anlagerung des Transkriptionskomplexes an den Promotor und verstärken somit die Transkriptionsaktivität eines Gens. Entscheidend für diese Transkriptionsverstärkung ist die räumliche Orientierung des Enhancers zum Promoter (Enhancer-Promoter- Wechselwirkung). Optimale Reportergene sind solche Gene, die ein Genprodukt herstellen, welches mit zellulären Funktionen nicht interferiert, das aber über Antikörper oder über seine enzymatische Aktivität leicht nachweisbar ist. Ein solches Gen ist das bakterielle lacZ-Gen, das für ß-Galaktosidase kodiert. Dieses Enzym spaltet normalerweise Lactose in Galactose und Glucose. Verwendet man das künstliche farblose Substrat X-Gal entsteht durch die enzymatische Reaktion ein intensiv blaues Produkt. Der Trick besteht darin, das lacZ-Gen zusammen mit einem sehr schwachen Promotor (P-Element􏰀Transposon) an zufälligen Stellen im Genom von Drosophila zu integrieren. Nur wenn der Insertionsort des Vektors zufällig in der Nähe eines Enhancers war, der die Transkription ankurbelte, wurde das Reportergen exprimiert und X-Gal in diesen Zellen zum blauen Farbstoff umgebaut.
• Histonacetylierung Histonacetylierung Über die Histonacetylierung wird die Zugänglichkeit der DNA für die Transkription reguliert. Die DNA ist mit Histonen besetzt. Bestimmte Enzyme (Acetyltransferasen) übertragen Acetylgruppen auf bis zu 4 Lysinreste in den Histonen. Dies ist eine wichtige Vorraussetzung für die Aktivierung von Genen. Durch die Acetylierung wird die in Chromatin verpackte DNA generell für andere Proteine der Zelle, einschließlich der für Transkriptionsinitiation notwendigen, besser zugänglich. Zudem helfen spezielle Muster der Histonmodifizierung direkt bei der Sammlung der allgemeinen Transkriptionsfaktoren am Promotor. Der Vorgang selbst ist (über Deacetylasen) reversibel. 
• Was sind Mutagene? Mutagene sind äußere Einwirkungen, die Mutationen oder Chromosomenaberrationen auslösen, also das Erbgut eines Organismus verändern. Diese Faktoren können sehr vielfältig sein, z.B. (UV)Strahlung, Chemikalien oder Mobile Elemente (Transposons). a)  UV-Licht: Zwischen 2 Thymin-Dimeren kommt es zur kovalenten Verbindung durch einen Cyclobutanring􏰀Transkription wird unterbrochen b)  Oxidative Veränderung der Nukleinbasen: DNA-Schäden verursacht durch Hyxroxilradikal OH (entsteht bei der Einwirkung von ionisierender Strahlung) c)  InduzierteMutationdurchEinbauvonBasenanalogon: 􏰀 5-Bromuracil (BUl): kommt nicht natürlich in der Zelle vor; wird anstelle der normalen Base eingebaut (Thymidinanalogon); neigt dazu von normaler Keto- Form in Enol-Form überzugehen und hat dann andere Paarungseigenschaften (paart mit Guanin anstelle von Adenin) 􏰀2-Aminopurin: Analogon des Adenins; auch nicht natürlich in Zellen; paart in Enolform mit Cytosin d)  Alkylierung von Basen: chemische Anlagerung von Alkylgruppen (Mehtyl- oder Ehtyl-) an P, N oder O; Mutation über Fehlpaarungen (genutzt in der experimentellen Krebsforschung) e)  Addition von polycistronischen Resten: z.B. Aflatoxin aus Pilzen􏰀indirekte Mutagene, d.h. es muss über Monooxigenasen aktiviert werden, um mit Guaninbasen der DNA zu reagieren f)  Benz(a)pyren: Epioxidform reagiert mit Guanin zu sperrigem Addukt, das die Helikalstruktur der DNA deformiert􏰀verhindert Basenpaarungen g)  Interkalierende Substanzen: dich flachen Ringe können sich zwischen die Basen schieben und zu Leserasterverschiebungen führen (z.B. Proflavin) 22) N-Methyladenin 
• N-Methyladenin Bei der DNA-Methylierung handelt es sich um eine chemische Abänderung an Grundbausteinen der Erbsubstanz einer Zelle. Diese Abänderung (Modifikation) wird durch die Übertragung von Methylgruppen durch Enzyme auf Nukleobasen an bestimmten Stellen innerhalb der DNA hervorgerufen. Da der jeweilige Grundbaustein an der jeweiligen Stelle erhalten bleibt, ist die DNA-Methylierung keine genetische Mutation. Die DNA-Methylierung ist eine DNA-Modifikation, kommt in sehr vielen verschieden (möglicherweise in allen) Lebewesen vor und hat verschiedene biologische Funktionen. Die Abfolge der DNA-Methylierung ist Teil des epigenetischen Codes einer Zelle. Da die DNA-Methylierung die Nutzung der DNA gestaltet ohne die Abfolge der Grundbausteine (DNA-Sequenz) zu verändern, ist sie Gegenstand der Epigenetik. Bisher sind im Wesentlichen folgende Bedeutungen der Methylierung von Nukleobasen innerhalb doppelsträngiger DNA bekannt: Bei Prokaryoten: Schutz vor fremder DNA: Unterscheidung zelleigener DNA von solcher, die von außen in die Zelle gelangt ist. Fehlerkorrektur bei der DNA-Synthese: Unterscheidung des ursprünglichen (methylierten) DNA-Strangs vom neusynthetisierten Strang, in welchem die Nukleobasen noch nicht methyliert sind. Bei Eukaryoten: • Nutzung der DNA als Informationsträger: Markierung von aktiven und inaktiven Bereichen der DNA. Die Methylierung der DNA hat besondere Bedeutung für die Mismatchreparatur (postreplikativ). Nach der Replikation werden die Nukleotide mehtyliert, der neusynthetisierte Strang hingegen nicht (􏰀 Unterschied zur Matrize). Kommt es zum Einbau einer falschen Base, wird das Reparatursystem am nicht- methylierten (neuen) Strang aktiv, MutH (Endonuklease) schneidet am nicht-methylierten Strang und das richtige Nukleotid wird eingefügt. 
• Oxidative Schäden der DNA, Reparaturmechnismen Hierunter versteht man DNA-Schäden verursacht durch Hydroxylradikale (OH) welche wiederum durch H2O2 (fällt im Rahmen der Atmungskette an und wird norm. durch Peroxidasen abgebaut) entstehen. Durch Oxidation kann es z.B. zur Bildung von Thymidinglycol und 8-Oxoguanin kommen. Letzteres kann sowohl C binden, als auch (bevorzugt) mit A􏰀aus GC wird AT. Die Reparatur von 8-Oxoguanin erfolgt über das MutM-Protein welches 3 Funktionen besitzt: 8-Oxo-DNA-Glykosylase, AP-Lyase und Aktivität zum herstellen von freien 3 ́OH-Enden. 1)  MutM schafft AP-Stelle (apurin/apyrimidin Stelle) 2)  AuftrennungdesDesoxyribose-PhosphatbandesanderAP-Stelle 3)  Schaffung eines 3 ́OH-Endes 4)  Ersatz des entfernten Nukleotids durch DNA-Polymerase und Versiegelung durch Ligase 
• p53 Der humane Tumorsuppressor p53 reguliert als Transkriptionsfaktor nach DNA- Schädigung die Expression von Genen, die an der Kontrolle des Zellzyklus, an der Induktion der Apoptose (des programmierten Zelltods) oder an der DNA-Reparatur beteiligt sind. Aufgrund dieser Eigenschaft wird p53 in der Literatur als „Wächter des Genoms“ bezeichnet. Die Akkumulation von p53 setzt einerseits die DNA-Reparatur in Gang, andererseits wird der Zellzyklus gestoppt. Im Rahmen des Zellzyklus gibt es 2 Kontrollpunkte: 1) späte G1-Phase:􏰀verhindert Eintritt in die S-Phase 2) späte G2-Phase:􏰀verhindert Eintritt in die Mitose Die besondere medizinische Bedeutung erklärt sich aus dem Befund, dass p53 in nahezu 50 % aller menschlichen Tumoren mutiert ist. Bei einer Mutation im Gen TP53, das für p53 kodiert, wird das Enzym schadhaft und inaktiv. Nach heutigem Kenntnisstand sind es im Allgemeinen Punktmutationen, die zu einem Funktionsverlust führen. Also Folge dessen ist weder ein Anhalten des Zellzyklus zur DNA-Reparatur, noch die Einleitung der Apoptose möglich. Die Zellen beginnen sich mit Schäden in der DNA unkontrolliert zu teilen, es kommt zur Tumorbildung. 
• Transkriptionsfaktoren Ein Transkriptionsfaktor (auch trans-Element, im Gegensatz zum cis-Element) ist in der Molekularbiologie ein Protein, das für die Initiation der RNA-Polymerase bei der Transkription von Bedeutung ist. Außerdem sind sie bei der Regulation der Elongation und Termination beteiligt. Transkriptionsfaktoren können an die DNA binden und den Promotor aktivieren oder reprimieren. Es gibt auch Transkriptionsfaktoren, die nicht direkt an die DNA, sondern zum Beispiel an andere DNA-bindende Proteine binden. Transkriptionsfaktoren haben einige gemeinsame Eigenschaften. Sie müssen an die DNA binden können (spezifische Sequenzen erkennen), mit dem Transkriptionsapparat interagieren können und Signale aufnehmen können. Hierbei unterscheidet man zudem 2 verschiedene Kontrollen: 1) Positive Kontrolle: Aktivator bindet an Operator 􏰀 Transkription beginnt Kein Aktivator􏰀keine Transkription 2) Negative Kontrolle: Repressor bindet an Operator􏰀keine Transkription Kein Repressor􏰀Transkription Als Beispiel soll das LAC-Operon von E. coli dienen: Hier liegen 3 Gene eng hintereinander geschaltet als Operon: lacZ (􏰀 β- Galaktosidase), lacY (􏰀Permease) und lacA (􏰀Transacetylase). Der Zusatz von Lactose in der Bakterienkultur regt die Transkription der Lactose-Gene an, der Gehalt an β-Galaktosidase steigt (spaltet Lactose in Glucose und Galactose). Einfluss auf die Regulation hat u.a. das CAP-Protein (catabolite activator protein). cAMP signalisiert eine niedrige Glukose-Konzentration. Wenn viel cAMP vorliegt bindet dies an das CAP-Protein, wodurch es seine Konformation ändert und an den DNA- Armin Wilfinger 12 Klassische und Mokekulare Genetik – SS2008 Abschnitt direkt vor dem Promotor des Lac-Operon binden kann. Die Regulation erfolgt nun so: a)  Glukose vorhanden, wenig cAMP􏰀keine Bindung von CAP an DNA; keine Lactose 􏰀 Repressor kann binden, 􏰀 keine lac-mRNA b)  Glucose vorhanden, viel cAMP􏰀keine Bindung von CAP an DNA; viel Lactose 􏰀 Repressor dissoziiert 􏰀wenig lac-mRNA c)  wenig Glukose, viel cAMP 􏰀 Bindung von CAP an DNA (= positive Regulation); viel Lactose􏰀Repressor dissoziiert􏰀viel lac-mRNA entsteht 

back  |  next 1 / 1