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MoBi (Subject) / 'Vokabeln' (Lesson)

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• Topoisomerasen bei Replikation; entfernen Verdrillungen der DNA ("Supercoils") durch Endonukleaseaktivität Topoisomerase Typ I:  Einzelstrangbruch im Bereich der Replikationsgabel und Drehung um eigene Achse des zweiten Enzelstrangs für Entwirrung Topoisomerase Typ II: schneidet verdrillte DNA-Stücke (Doppelstrangbruch), entwirrt und fügt sie wieder ein → verhindert "verheddern" der DNA-Polymerase
• Helikasen bei Replikation; lösen die H-Brücken-Bindungen zw. den Einzelsträngen → machen die DNA für Polymerasen zugänglich
• einzelstrangbindende Proteine bei Replikation; bei Euk.: Replikationsprotein A - bei Prok.: SSBP; verhindern neue H-Brücken-Bindungen → stabilisieren nach Helicase aktivität
• Primasen bei Replikation; bei Euk. Teil der Pol α; synthetisieren ein kurzes (∼ 30 Nukleotide) RNA-Oligonukleotid (=Primer) als "Startsequenz" für die jeweiligen DNA-Polymerasen → werden nach Replikation durch 5' - 3' Exonuclease eliminiert
• Phasen der Replikation Die Initiationsphase, in der die Replikation angestoßen wird: Hier wird die DNA-Doppelhelix an einer bestimmten Stelle mit Hilfe der Helicase aufgebrochen und eine Polymeraselagert sich nach der Markierung durch eine Primase an die aufgebrochene DNA. Die Elongationsphase, in der die eigentliche Vervielfältigung vonstattengeht: Die beiden Stränge werden zeitgleich komplementär synthetisiert. Die Terminationsphase, in der die Replikation beendet wird.
• prok. DNA-Polymerasen bei Replikation; Pol I: binden nicht mit Matritzenstrang → lesen Korrektur (Proofreading-Mechanismen) und entfernen falsch eingebaute Nukleoside oder seltene Nukleotid Tautomere direkt nach Einbau durch 3'-5' Exonukleaseaktivität (trotzdem ist die Fehlerrate bei 1 in 109 Nukleotiden) Pol II und Pol IV: DNA-Reparatur bei groben Schäden (SOS-Antwort), z.B. wenn Pol I blockiert ist oder lange Teile des neuen Strangs falsch eingebaut sind; v.a. Pol IV jedoch oft fehlerhaft Pol III: "Schlüsselenzym" bei der DNA Replikation; synthetisiert den Einzelstrang zur vorgegebenen Matrix: an 3' OH-Ende des Primers wird das α-Phosohat des Nukleosids hydrolytisch unter Abspaltung von β-, γ-Phosphat und H2O (exotherm) gebunden → Phosphodiesterbindung
• euk. DNA-Polymerasen bei Peplikation; α und δ: sind die "Schlüsselenzym" bei der DNA Replikation; synthetisiert den Einzelstrang (α auch Primer) zur vorgegebenen Matrix: an 3' OH-Ende des Primers wird das α-Phosohat des Nukleosids hydrolytisch unter Abspaltung von β-, γ-Phosphat und H2O (exotherm) gebunden → Phosphodiesterbindung β und ξ: binden nicht mit Matritzenstrang → lesen Korrektur (Proofreading-Mechanismen) und entfernen falsch eingebaute Nukleoside oder seltene Nukleotid Tautomere direkt nach Einbau durch 3'-5' Exonukleaseaktivität γ: repliziert mitochendriale DNA
• SOS-Antwort Reaktion prokaryotischer Zellen auf schwere DNA-Schäden (durch z.B. ionisierende Strahlung, Hitze oder DNA-verändernde chemische Substanzen) Stark beschädigte DNA kann nicht ordnungsgemäß repliziert werden → Tode beider Tochterzellen; SOS-Antwort ermöglicht zuerst die geschädigte DNA zu reparieren und erst danach den Zellzyklus fortzusetzen
• Telomerasen bei Replikation; das Enzym ermöglicht, den verkürzten 5'-3' Einzelstrang (wegen Okazaki-Fragmenten) durch telomerase-reverse-transkriptase (TERT) aus RNA-templates zu verlängern; besitzen nur wenige Zellen wie Keim- oder Stammzellen → die anderen verkürzen sich nach und nach bis sie sterben ("Hayflick Limit") es entstehen Telomere (Replikation): an den Enden der Chromosomen; schützen Enden der Chromosomen vor DNA-modifiziernden Enzymen; bestehen aus monotonen WH von Nukleotid-Sechserfolgen (Einzelstrang → Telomerschleife)  die mit Proteinen bedeckt sind
• Okazaki-Fragmente bei Replikation; entstehen am 5'-3' Einzelstrang durch entgegengesetzte Aktivität der Polymerasen → diskontinuierlicher Strang aus vielen einzelnen Teilen (Okazaki-Fragmente), die durch DNA-Ligasen zusammengefügt werden (Phosphdiesterbindung nach exonukleatische 5'-3' Entfernung des Primers)
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• Avery-MacLeod-McCarty Experiment Transformationsexperimente mit Proteinen, Lipiden, RNA, Kohlenwasserstoffen, und DNA
• transformierendes Prinzip Experiment mit Streptococcus pneumoniae und Mäusen (S-Stamm/ R-Stamm)
• Chargaff Regel T + C = A + G
• Franklin und Gosling DNA hat möglicherweise eine (doppel) helicale Struktur
• Formen der DNA A-Form: rechtsdrehend;  nur einen major groove wegen Konfigurationsänderung durch H2O-Verlust B-Form (= Standardform): rechtsdrehend; major und minor groove → wichtig für interaktion mit Proteinen; Zucker-Phosphat-Backbone außen, Basen innen - sind fast normal zur Helix; eine Helixdrehung = 10bp (3,4 nm) Z-Form: linksdrehend; Zick-Zack-Form des Zucker-Phosphat-Backbone durch Änderung der Bindung zw. Basen und Backbone  
• Genom Gesamtheit  der vererbaren Infos in Form von DNA
• C-Wert Gesamtmenge der DNA eines haploiden (einfacher Chromosomensatz) Genoms in bp → C-Wert Paradoxon
• Nukleosome bestehen aus Histonen und DNA (beads on a string)
• Solenoid Kompaktierungsart der 30nm Chromatin Fiber → andere: Zick-Zack
• Chromatin Nucleoprotenkomplex: DNA + assoziierte Proteine bilden chromatin loops. 30nm chromatin fiber in loops für einen höheren Packungsgrad angeordnet → eng kondensiert zu gepackten Chromosomen
• dynamische Regulation der Chromatinstruktur Euchromatin/ Heterochromatin
• dynamische Histon-DNA Interaktion Zugänglichkeit der DNA
• Chromatinstatus Expression von Genen beeinflusst durch Acetylierung, Phosphorylierung und Methylierung → Histoncode
• Cis-Element bestimmter Abschnitt der DNA; spielt bei der Regulation eines Gens eine Rolle: stellen oft Bindungsmotive dar für Transkriptionsfaktoren, die hier als trans-wirkende Elemente; oder z.B. auch bei Zytokinese (Zellteilung) ist im Centromer der Spindelpol cis und die Spindelfasern trans
• Centromer primäre Einschnürung eines Chromosoms (Bindungsstelle der der 2-Chromatid-Chromosom) und Ansatzpunkt des Spindelapparats bei der Mitose
• Nucleotid Nucleosidtriphosphat
• Origin of Replication (ORI) werden durch Helicasen erkannt; bei Prok.: in der Regel ein Eplikationsursprung (oft AT reiche Sequenzen) pro ringförmigen Chromosom → Theta-Typ (Θ): ein Ursprung, zwei Replikationsgabeln (bidirektionales Wachstum);  bei Eukr.: viele Ursprünge mit bidirektionales Wachstum auf den linaren Chromosomen
• Meselson-Stahl Experiment Wachstum von E. coli auf 15N- Medium → Transfer auf 14N-Medium → Konsistent mit dem Modell der semikonservativen DNA-Replikation 
• Nukleotid Tautomere führen zu spontanen Punkt-Mutationen aufgrund von mis-pairing; z.b. Pyrimidin Tautomeren: Imino-Form von Cytosin (C*) bindet mit Adenin oder Enol-Form von Thymin (T*) bindet mit Guanin
• Exonucleasen/ Endonucleasen Exonucleasen: spaltet die Phosphodiesterbindungen der Nukleoside einzel von den Enden her → einzelne Nukleoside entstehen; z.B. 5'-3' Exonucleaseaktivität, die Primer von Okazfragmenten entfernt (aber auch bei 3'-5' Einzelstrang) Endonucleasen: spaltet irgendeine Phosphodiesterbindung des DNA/RNA Moleküls → nicht einzelne sondern Ketten von Nukleosiden entstehen
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• Hemi-Methylierung des ORI methylierbare 5'-GATC-3' Sequenzen die neue Initiation der Replikation verhindern → wenn vorrangegangen Replikation zu einem Drittel abgeschlossen: vollständige Methylierung und neue Replikation
• autonomously replicating sequences nur bei Euk.; AT-Reich; an denen "origin recognition complex" ansetzt (ATP Verbrauch) welche Voraussetzung für Interaktion den Helicase loading proteins sind → am Übergang zw. G1- und S-Phase dissoziieren/degenerieren die Helicase loading proteins und DNA Helicase wird aktiviert → Replikation startet
• Mutation spontane oder induzierte Veränderung der DNA-Sequenz (einzelne oder mehrere Nucleotide) im Genom; auf verschiedenen Ebenen: Chromosomenmutation, Gen-/Punktmutation
• Chromosomenmutation größere Veränderung in Architektur oder Zahl der Chromosomen oder Chromosomensätze durch:  Translokation, Deletation, Duplication, Inversion
• Gen-/Punktmutation Mutation beschränkt auf ein oder wenige Basenpaare durch: Transistion, Transversion, spontane Schäden (Depurinierung, Deaminierung)
• Ursachen und Konsequenzen von Genmutationen Ursachen: Umweltfaktoren, zellinnere Faktoren, instabilität der DNA (Makromolekül), Fehler beim Replikationapparat Konsequenzen: Missense-, Frameshift-, Nonsence-, Stille-Mutation 
• DNA Reparaturmechanismen strand-directed missmatch repair: mit DNA-Replikation assoziiert; MutS, MutL/H; Polymerasen, Ligasen base excision repair: DNA-Glykosylasen; Exonucleasen; Polymerasen nucleotide excision repair: „bulky lesions“;  Excision Nuclease; Polymerasen non-homologous end joining: bei Doppelstrangbruch; Ku-Komplex; Endo-/ Exonukleasen; Ligasen; !Verlust von Genmaterial → oft Mutagen!
• Homologe Rekombination bei Doppelstrangbruch (z.B. Einzelstrangbruch bei Replikation wenn Replikationsgabel dort → Doppelstrangbruch); homolgoe komplementäre DNA-Einzelstränge in räumlicher nähe werden kombiniert; Rekombinationspartner als Matritze verwendet; Strand invasion → Holiday-Struktur; nach Rekombination durch Polymerase Trennung durch Endonukleasen
• Heteroduplexformation Rekombination eines DNA-Doppelstrangs aus Einzelsträngen “unterschiedlicher” (heterologer) Herkunft → Neukombination eines DNA-Doppelstrangs (DNA-Einzelstrang Austausch); RecA (Prok.) RAD51 (Euk.) katalysieren Strangaustausch; Brach-Migration ist dann spontan oder proteingerichtet (ATP-Abhängig); 
• Doppelstrangbruch-Repair Strand invasion, Heteroduplexformation und Branch Migration ermöglichen fehlerlose Reparatur eines Doppelstrangbruches; Voraussetzung: Homologe Chromsomen(bereiche) → Vorteil von Schwesterchromosomen!
• Meiose induzierter Doppelstrangbruch mit Rearrangement der Erbinformation; nach Interphase 4 diploide homologe Schwester-Chromosome (4n) dann: Meiose I: Reduktionsteilung - Crossover zwischen gepaarten homologen Chromsomen (Im Prinzip wie Doppelstrangbruchreparatur) und dann deren Trennung in zwei diploide Genome mit zwei Chromosomensätzen (2n) Meiose II: jeweils Trennung der Schwesterchromatiden in den zwei haploiden Genomen → vier haploide Genome mit zwei Chromosomensätzen (n)
• Site Specific Rekombination und Transposition Transposons, „mobile DNA“ oder „jumping genes“, oftmals in hoher Kopienzahl vorliegend in drei Formen: DNA-Transpososon: „Cut-and-Paste“ Mechanismus durch Transposase  Retrotransposons(viren): Retroelement wird mittels Wirtsenzymen transkribiert; RNA dient als Matrize für „Reverse Transkriptase“: schreibt RNA in cDNA (complementary) um; Integration der cDNA Kopie an anderer Stelle im Genom durch Integrase Conservative Site-Specific Recombination: Rearrangement von DNA Fragmenten durch Doppelstrangbruch (Endonuklease) und religation an spezifischen Target-DNA-Sequence; Rekombinase katalysiert; Applikation in Biotech.
• RNA Transkription vs. DNA Replikation Transkriptionsinitiation benötigt keinen RNA primer Synthese von Ribonukleinsäure Höhere Fehlerrate als DNA Replikation (1 Lesefehler in 104 Nukleotiden): RNA-Pol hat keine excessiven Korrekturleseeigenschaften - ist aber weniger problematisch!  Transkripte viel kürzer als DNA Replikationsunits
• RNA-Polymerasen bei Prok.: alle RNA-Klassen von der selben Polymerase bei Euk.: je nach RNA-Klasse: Pol I: im Nukleuls; synthetisiert rRNA  Pol II: im Nukleoplasma; synthetisiert mRNA und hnRNA Pol III: im Nukleoplasma; synthetisiert tRNA, 5s-rRNA und snRNA 
• RNA-Klassen mRNA (messenger); hnRNA (heterogene nukleare); rRNA (ribosomale); tRNA (transfer); snRNA (small nuclear); 5s-rRNA (große ribosomale Untereinheit)
• Transkription Initiation bei Prok.: Promoter mit -10- und -35-Region (TATA-Box); σ-Untereinheit (Transkriptionsfaktor); Holo-Enzym; RNA-Polymerase bei Euk.: prinzipiell sehr ähnlich und komplexer; Transcription Initiation Complex; Transkriptionelle Aktivatoren; Mediator Komplex; Chromatin/Histon modifizierende Proteine 
• Transkription Elongation RNA-Pol Komplex assoziiert mit Elongationsfaktoren: verhindert vorzeitige Dissoziation der Transkriptionsmaschinerie von abgelesener DNA und auch Voraussetzung für effiziente Transkription - oftmals mehrere aktive RNA-Pol Komplexe die synchron ein Gen ablesen
• Transkription Termination Interferenz mit der Interaktion zwischen RNA-Pol und abgelesener DNA: Dissoziation der Transkriptionsmaschinerie: Sequenzmotiv das „hairpin“-Struktur ausbildet → Transkript „fällt“ ab" (=direkt) Rho-(ρ)-Faktor interferiert mit der Interaktion zwischen RNA-Pol und template DNA (=indirekt)
• mRNA 64 ver. Codon-Triplets (Basen) für 20 ver. AS → manche von mehreren Codons codiert;  bei Prok.: Transkriptions-units oftmals polycistronisch. Ein Transkript dient als template für Translation mehrerer Protein. bei Euk.: i.d.R. monocistronische Transkriptionseinheiten 
• mRNA Reifung bei Prok. wird das wachsende Transkript oftmals bereits synchron translatiert. keine Reifung. bei Euk.: Reifung im Zellkern RNA Capping: Addition eines modifizierten Guanin Nukleotides an 5‘-Ende des Transkriptes in 5‘-5‘ Orientierung; Phosphatase; Guanyl Transferase; Methyltransferase; essentiell für Transkriptionskontrolle RNA Splicing: Exons; Introns; Zwei Phospho-Transfer Reaktionen → Lasso Strukur; Spliceosome (erkennt splice Stellen, besteht aus snRNA und ist mit katalysierenden Proteinen assoziiert) vs. Self-splicing [Hand (A) und Fuß (G)] ⇒Warum Splicing? RNA Polyadenylierung: Poly(A)-Stelle (poly-A Polymerase); Endonuklease; v.a. bei mRNA  

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