10. Regulation der Transkription in Eukaryoten

> Basale Trankription
> Aktive Transkription
> Kominatorische Interaktionen
> cis-regulatorische Bereiche

> Promotor
> Promotor-proximale cis-agierende Bereiche
> Enhancer und Silencer

= Sequenz an die die RNA-Polymerase bindet
> hier findet die initiation der Transkription statt
> in der nähe des Trankriptionsstarts

= stelle Bindesequenzen für Trankriptionsfaktoren die der RNA Polymerase das Binden am Promotor erleichtern

= sind Distanzunabhängige cis-agierende Bereiche die die Genexpression durch Bindung von Proteinen beeinflussen

Distanzunabhängig-> müssen auf dem gleichen DNA Strang sitzen aber es ist nicht relevant wie weit entfernt sie vom eigentlichem Transkriptionsstart sind

= UPEs (Upstream Promotor Elements)

> wichtig für die Transkriptionsstärke
-> Mutationen innerhalb der cis-regulatorischen Breiche ändern die Transkriptionstärke

Sind Sequenzen für die Bindung von Transkriptionsfaktoren, die die Transkriptionsrate erhöhen

> distanzunabhängig

Sind Sequenzen die von Repressoren gebunden werden, wodurch Aktivatoren inhibiert werden und die Transkriptionsrate sinkt

> distanzunabhängig

> biegen die DNA
> beeinflussen die Wechselwirkungen regulatorische Sequenzen

DNA-Bindeproteine haben Strukturen, die ihnen den sequenzspezifischen
DNA-Kontakt erlauben. Diese Proteindomänen passen in die
große Furche der DNA-Doppelhelix.

> Helix-turn-Helix
> Zink-Finger
> Leucin Zipper
> Helix-Loop-Helix

Helix-turn-Helix

Zink-Finger

Leucin-Zipper

Helix-Loop-Helix

> CBP = Coaktivator
> ß-Interferon Gen kann erst dann richtig Transkribiert werden wenn CBD gebunden hat
> CBP kann auch erst binden wenn andere bestimmte Proteine gebunden haben

Zelltyp-spezifische Expression wird häufig über Enhancer reguliert und durch die zelltypspezifische Expression von Coaktivatoren erreicht.

Bsp.: dpp Gen von Drosophila
Hunderte bis Tausende von Enhancern,
über 50 kb verteilt, 5‘ und 3‘ vom Promotor, in Introns, und 3‘ von der PolyA Stelle

> X Inaktivierung
> Imprinting
> Position-Effekt Veriegation

-> alle Epigentische Vererbung

Eine vererbbare Veränderung, in welcher die DNA Sequenz an sich nicht geändert ist, wird epigenetische Vererbung genannt.

> findet statt in weiblichen Säugetieren
> Genexpression ist in der Regel proportional zur Gen-Kopiezahl
-> dann wären in weiblchen Säugern die ca. 1000 Gene des X-Chromosoms doppelt so stark exprimiert wie de Gene anderer Chromosomen
> eines der beiden X Chromosomen Chromosomen wird inaktiviert
-> Dosage compensation

> meisten Gene des iaktivierten XChromosoms werden ausgeschaltet (-> Silencing)
> Welches der beiden X Chromosomen inaktiviert wird ist zufällig
> jede Tochterzelle einer Zelle mit inaktiviertem X Chromosom erbt die Inaktivierung dieses X Chromosoms = Epigenetische Vererbung

O = Alles für oranges Fell
o = Allel für schwarzes Fell

> führt zur vererbungsabhängigen Expression
> Epigenetischer Mechanismus
> Methylierung von Cytosin in CpG-Inseln der stillgelegten Gene
> Wird beim Durchgang durch die Keimbahn erst entfernt und dann geschlechtsspezifisch neu gesetzt

Bsp.: Maus
> igf2 Gen wird nur dann exprimiert, wenn das Gen vom Vater geerbt wurde
=> Maternales Imprinting, die Genkopie der Mutter ist stillgelegt

Konsequenz: nur eine der beiden Genkopien wird exprimiert

-> wenn die exprimierte Kopie mutiert, kann die Mutation dominant sein

> relativ seltene Erbkrankheit
> Mütterliche Kopie des SNRPN Allels stillgellegt und väterliche Kopie durch Mutation inaktiviert

Epigenetische Signale für die Genstilllegung können sich von einer Region auf die benachbarte Region ausbreiten.

Bsp.:
> Drosophila mit roten Augen in denen das w+ Gen exprimiert wird
> Mutante mit Variegated Augen w+ Gen exprimiert in roten Zellen, w+ Gen nicht exprimiert in weißen Zellen
> geschieht über Inversion auf dem Chromosom (Stück wird ausgeschnitten und andersrum eingebaut)

= bewirkt die Verschiebung von Nucleosomen. Wird ein Promotor freigelegt, kann die RNA Polymerase binden

SWI-SNF kann Nukleosomen aktiv verschieben

Histone können an Lysin Resten in ihren N-terminalen „Tails“ modifiziert werden

Typische Modifikationen:
Acetylierung H3K27Ac
Methylierung H3K9me3
Phosphorylierung H3S10P

= beschreibt Muster posttranslationaler Modifikation von Aminosäuren in den N-terminalen Enden der Histone

> Einige Transkriptionsfaktoren haben eine Domäne, die die in der Nähe liegenden Histone modifzieren kann um die Chromatinstruktur zu ändern
> Bei der Replikation werden die Nukleosomen zufällig auf die
Tochterstränge verteilt, wo sie die Modifizierung der Nachbar-Nukleosomen leiten.