Agrarbiotechnologie (Subject) / Vorlesungen 1, 2, 5, 6; WS 15/16 (Lesson)

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• Transkription Die Gensequenz in der DNA bestimmt die Basenabfolge in der RNA durch Basenpaarung Der Transkriptionsinitiationskomplex wird am Promotor assembliert:                            --> Transkriptionsfaktoren interagieren mit spezifischen DNA Sequenzmotiven--> RNA Polymerase beginnt die RNA Synthese ab der Transkriptionsstartstelle – A -> U– T -> A– G -> C– C -> G
• Translation - Definition - Phasen Translation ist die mRNA-abhängige Synthese von Polypeptiden 3 Phasen: Initiation, Elongation, Termination
• Überlappende Gene Codierenden Bereiche die verschiedener Gene überlappen so, daß ein bestimmter Abschnitt eines Nucleinsäurestrangs für mehrere Genprodukte codieren kann
• Molekulare Komponenten der Transkription • RNA Synthese– Katalysiert durch RNA Polymerase, welche den DNA Doppelstrang öffnet und die RNANukleotiden verbindet– Folgt denselben Basenpaarungsregeln wie DNA, aber in RNA wird statt Thymin Uracilverwendet
• Stadien der Synthese eines RNA Transkripts – Initiation– Elongation– Termination
• RNA Polymerase Bindung und Initiation der Transkription • Promotoren sind Signale für die Initiation der Transkription• Transkriptionsfaktoren helfen der eukaryotischen RNA Polymerase, die Promotersequenzen zu erkennen und zu binden
• Elongation • Die RNA Polymerase bewegt sich entlang der DNA Doppelhelix• Sie entwindet kontinuierlich die Doppelhelix und öffnet diese, wobei jeweils 10 bis 20Basenpaare freigelegt werden und mit RNA Nukleotiden basenpaaren können
• Was geschieht beim Spleißen von RNA RNA Spleißen entfernt Introns und verbindet Exons
• Ribozyme • sind katalytisch aktive RNA Moleküle• z.B. Typ I Introns haben die autokatalytische Fähigkeit, sich aus dem Primärtranskript zuentfernen
• Spleißosom Spezialisierter Komplex zum Spleißen von pre-mRNA
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• Spleißmechanismus ein Intron wird einer Prä-mRNA entfernt Herausschneiden hängt von verschiedenen snRNAs (small nuclear ribonucleic particles) ab, die sich mit Proteinen verbinden- U1, U2 … U6- bilden dann snRNPs (Snurps) Diese sind Bestandteile einer großen Struktur mit der Bezeichnung Spleißosom  die Lariatstruktur im Zwischenstadium ist für diesen Mechanismus charakteristisch
• Warum Introns? Proteine haben oft eine modulare Struktur und bestehen aus abgegrenzten strukturellen und funktionellen Regionen, die Proteindomänen genannt werden In vielen Fällen entsprechen verschiedene Exons verschiedenen Domänen "Exon-shuffling": Austauschen von Exons zur Erzeugung neuer Proteinfunktionen in der Evolution
• Ribosom – RNA-Protein-Komplex, Translation und Polypeptidsynthese– enthält große und kleine Untereinheit, ribosomale RNAs (rRNA)
• A tRNA molecule – Consists of a single RNA strand that is only about 80 nucleotides long– Is roughly L-shaped
• Ribosome - wie heißen die drei Andockstellen für tRNA – The P site– The A site– The E site
• Bindung des Ribosoms und Beginn der Translation Die Initiationsphase bringt mRNA, tRNA (für die erste Aminosäure) und die beiden Untereinheiten des Ribosoms zusammen
• Bindung des Ribosoms und der Translation - Elongation In der Elongationsphase wird eine Aminosäure nach der anderen an die vorhergehende Aminosäure angehängt. Dabei wird die mRNA jeweils ein Codon weitergeschoben
• Bindung des Ribosoms und der Translation - Termination der Translation letztes Stadium der Translation ist Termination Ribosom erreicht ein Stop Codon in der mRNA
• Polyribosom mRNA-Ketten, die während des Prozesses der Translation gleichzeitig an verschiedenen Stellen von mehreren Ribosomen besetzt sind, wodurch an jeder mRNA-Kette gleichzeitig mehrere Peptidketten gebildet werden
• Protein Folding and Post-Translational Modifications Nach der Translation kann die Faltung der Polypeptide zur endgültigen Proteinstruktur beeinflußt werden Unterstützung der Proteinfaltung durch --> Chaperone- während Translation der Proteinkette assoziieren Chaperone mit Peptidkette -->sorgen für richtige Faltung- gelingt Faltung nicht im 1. Schritt -->werden weitere Helfer eingeschaltet, hierbei kann ATP verbraucht werden
• Transport von Proteinen Die meisten Organellenproteine, wie die der Mitochondrien oder Plastiden, werden im Cytosol synthetisiert und entsprechend ihrer Signalsequenz zu den Organellen transportiert Ähnliches gilt für den Transport von Proteinen durch die Kernporen in den Zellkern
• Genexpression in Prokaryoten und Eukaryoten In Prokaryoten:  Transkription und Translation gekoppelt Keinen Zellkern --> Translation beginnt schon während der Transkription In Eukaryoten: Transkription im Zellkern räumlich getrennt vonTranslation RNA Transkripte werden modifiziert, bevor sie als mRNA translatiert werden Export der mRNA ins Zytosol
• Was ist ein Gen? • Ein Gen ist eine Region, deren Endprodukt– entweder ein Protein/Peptidkette– oder ein RNA Molekül ist.
• Wie reagieren Bakterien oft auf Umweltveränderungen? Und wieso? Durch die Regualtion der Transkription Weil: Natürliche Auslese begünstigt Bakt. die nur Produkte produzieren die die Zelle braucht Zelle reguliert die Enzymproduktion durch Genregulation und Feedback-Hemmung Genexpression in Bakt. wird durch das Operonmodell reguliert 

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