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Biologie (Fach) / Molekulare Biologie - Zellbiologie - Vorlesung 4 (Lektion)
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- URSPRÜNGLICH WURDE VERMUTET, DASS GENE SELEKTIV VERLOREN GEHEN, WENN SICH EINE ZELLE SPEZIALISIERT. WOHER WISSEN WIR, DASS DAS FALSCH IST UND WIE WIRD DIE ZELLDIFFERENZIERUNG TATSÄCHLICH ERREICHT? Experiment von John Gurdon und Shinya Yamanaka: - Entnahme des Zellkerns einer Darmepithelzelle eines adulten Frosches - Entkernen der Oozyten eines Frosches durch UV-Bestrahlung - Injektion somatischer Kerne in entkernte Oozyten - Entwicklung identischer Klone des Kernspenders Zelldifferenzierung wird durch Aktivierung/Deaktivierung bestimmter Gene erreicht, die für den jeweiligen Zelltyp benötigt werden.
- WELCHER SCHRITT DER TRANSKRIPTION WIRD HAUPTSÄCHLICH KOORDINIERT? Initiation
- WIE VIELE TRANSKRIPTIONSREGULATOREN HABEN WIR? Tausende Genregulatorproteine
- SIND PROTEIN-DNA-INTERAKTIONEN IM VERGLEICH ZU PROTEIN-PROTEIN-INTERAKTIONEN STARK ODER SCHWACH? Protein-DNA-Wechselwirkungen gehören zu den stärksten und spezifischsten molekularen Wechselwirkungen (Wasserstoffbrückenbindungen)
- WIE KANN DIMERISIERUNG/TRIMERISIERUNG DIE SPEZIFITÄT ERHÖHEN (Z. B. ZINKFINGER)? - Zinkfinger-Motive ermöglichen Wechselwirkungen polarer Art zwischen den Aminosäuren der Schleife und den Basenpaaren der DNA → Bindung zwischen Protein und DNA - Erhöhung der Spezifität durch unterschiedliche Aminosäurekombinationen in den fingerförmigen Schleifen (mehr Bindestellen müssen spezifisch gebunden werden)
- WAS HÄLT BEIM LEUCIN-ZIPPER DIE α-HELIZES ZUSAMMEN? Die Helizes werden durch Wechselwirkungen zwischen hydrophoben Aminosäuren-Seitenketten (meist Leucin) zusammengehalten.
- ENHANCER-SEQUENZEN SIND KURZ UND WEIT STROMAUFWÄRTS LOKALISIERT. WIE WURDEN SIE ENTDECKT? „Enhancer-Trap“-Methode: - Detektor-Transposon, das an jede beliebige Stelle im Genom transponieren kann - am Ende des Detektor-Transposons ist ein Reportergen mit einem schwachen Minimalpromotor eingefügt - befindet sich das Detektor-Transposon in der Nähe eines Enhancers, kommt es zu einer Wechselwirkung zwischen Enhancer und Minimalpromotor, die zu einer verstärkten Expression des Reportergens führt - die Expression des Reportergens kann durch eine einfache Färbungsreaktion dargestellt werden → Expression des Reportergens reflektiert die Wirkung des Enhancers
- WELCHE METHODE WURDE VOR KURZEM VERWENDET, UM DEN BEWEIS FÜR EINES DER ZWEI MODELLE (ENHANCEOSOME MODEL, BILLBOARD MODEL) ZU LIEFERN? STED (stimulated emission depletion) → Enhanceosome model
- WAS KÖNNTE DER EVOLUTIONÄRE VORTEIL GEWESEN SEIN, NUKLEOSOMEN IN PROMOTOR-REGIONEN ZU POSITIONIEREN? - da die Polymerase durchgehend mit der DNA in Kontakt steht, würde ohne Nukleosomen ständig transkribiert werden - Stilllegung mancher DNA-Bereiche (v. a. während der Entwicklung)
- WIE KANN EIN ENSEMBLE VON TRANSKRIPTIONSREGULATOREN SPEZIFISCH UND AUFEINANDER ABGESTIMMT AUF EIN SIGNAL ANTWORTEN? WIE KÖNNEN GANZE GRUPPEN VON GENEN AN- ODER AUSGESCHALTET WERDEN? Durch Masterregulatoren.
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- EINE SICH TEILENDE, DIFFERENZIERTE ZELLE MUSS IHR EINZIGARTIGES MODELL DER GENEXPRESSION BEIBEHALTEN. WELCHE DREI MOLEKULAREN MECHANISMEN TRAGEN DAZU BEI? - ein positiver „Feedback loop“ kann Zellgedächtnis generieren - die genaue Ausbreitung des kondensierten Chromatins kann den Zelltyp aufrechterhalten - DNA-Methylierung kann Informationen auf die Tochterzellen übertragen
- WOHER WEIß MAN, WELCHE NUKLEOTIDE METHYLIERT SIND? ALLE SEQUENCER KÖNNEN NUR A, C, G ODER T NACHWEISEN. Bisulfite Sequencing: Konvertierung von nicht-methylierten Cytosinen zu Uracil durch Bisulfit-Konvertierung → methylierte Cs bleiben erhalten
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