Wo findet die Translation in menschlichen Zellen statt ?
- Translation im Cytosol
-> größter Teil der Protein-Synthese - Translation im Mitochondrium
-> ähnelt der prokaryotischen Translation
-> nutzt andere Ribosomen als cytosolische Translation
-> Produktion der Proteine der Atmungskette
Welche strukturellen Unterschiede gibt es zwischen eukaryotischer und prokaryotischer mRNA ?
- Eukaryotische mRNA:
-> Cap und Poly-A-Schwanz
-> Nur ein ORF (monocistronic) - Prokaryotische mRNA:
-> Weder Cap noch Poly-A-Schwanz
-> Mehrere ORFs (polycistronic)
-> Vor jedem ORF eine Shine-Dalgarno-Sequenz
Welche Schritte der mRNA-Prozessierung in Eukaryoten laufen co-transkriptional und welche post-transkriptional ab ?
- Co-transkriptional:
-> 5´-Capping - Post-transkriptional:
-> Polyadenylierung
-> Splicing
Wie ist die 5´-Cap aufgebaut ?
-> Cap besteht aus einem 7-Methyl-Guanosin
-> Cap ist über eine 5´-5´-Triphosphat-Bindung mit der mRNA verknüpft
Nenne fünf Funktionen der 5´-Cap.
- Markierung des 5´-Endes des ersten Exons
- Unterstützung im Spleißprozess
- Relevant für den Kernexport
- Schutz vor 5´-3´-Exoribonukleasen
- Blockiert die Erkennung durch antivirale Abwehrmechanismen
Beschreibe kurz den Ablauf des 5´-Cappings.
- 5´-Triphosphatase entfernt das 5´-Phosphat
- Guanyltransferase überträgt ein GMP von einem GTP auf das 5´-Ende der mRNA (5´-5´-Verknüpfung)
- GMP wird methyliert
Nenne zwei Funktionen des Poly-A-Schwanzes der mRNA.
- Stabilisierung der mRNA
- Steigerung der Effizienz der Translation
Welcher ist der geschwindigkeitslimitierende Schritt der Translation ?
-> Initiation
-> Diese wird auch am stärksten reguliert
In welcher Richtung wird die mRNA translatiert ?
Von 5´nach 3´
Beschreibe die von der 5´-Cap abhängige Initiation der Translation.
-> 5´-Cap wird von eIF4F erkannt
-> eIF4F besteht aus eIF4A, eIF4E und eIF4G
-> eIF4E bindet an die 5´-Cap
-> eIF4G bindet am N-Terminus an eIF4E und am C-Terminus an eIF4A
-> Die 40S-Untereinheit bindet über eIF3 an eIF4G
-> 40S-Untereinheit scant 5´-UTR bis zum Startcodon
-> eIF5 hydrolysiert GTP zu GDP
-> GDP bindet an eIF2, wodurch die Initiationsproteine freigesetzt werden
-> 60S-Untereinheit bindet an 40S-Untereinheit und die Translation des ORFs beginnt
Beschreibe kurz was unter IRES-vermittelter Translationsinitiation zu verstehen ist.
-> Cap-bindende Proteine wie eIF4E oder eIF4G sind nicht nötig
-> Trotzdem kommt es zum Ringschluss der mRNA
-> Die nötigen eIFs und ITAfs variieren zwischen verschiedenen IRES-enthaltenden mRNAs
-> Bindung der 40S-Untereinheit ist ohne 5´-Cap möglich
Bei der 5´-Cap-abhängigen Initiation der Translation kann es zum Ringschluss der mRNA kommen. Welche Interaktion ist dafür nötig ?
Interaktion zwischen PABP1p und eIF4G
Was versteht man unter IRES ?
Spezifische Sekundärstruktur eines mRNA-Moleküls, die die Ribosomenbindung vermittelt
Welche drei Positionen gibt es im Ribosomen ?
- Aminoacyl-site
- Polypeptid-site
- Exit-site
Beschreibe kurz den Mechanismus der Translations-Elongation.
- Ribosom wählt eine zum Codon in der A-site passende tRNA aus
-> tRNA trägt ihre Aminosäure und ist an eEF1a und GTP gebunden - tRNA positioniert sich durch die Codon-Anticodon-Interaktion in der A-site
- Ribosom katalysiert die Bildung einer neuen Peptidbindung
-> Dabei wird eEF1a-GDP abgespalten
-> Polypeptidkette wird dabei von tRNA in der P-site auf tRNA in der A-site übertragen - tRNA aus der A-site wandert in die P-site
-> Dafür wird eEF2 benötigt und ein GTP hydrolysiert
-> tRNA, die zuvor in der P-site saß, wandert in die E-site
In welche Richtung verläuft die Translations-Elongation und gibt es dabei ein oder mehrere Ribosomen pro mRNA-Molekül ?
-> Meist wird ein mRNA-Strang von vielen Ribosomen gleichzeitig translatiert
(“Perlenkette”)
-> Ribosomen wandern dabei vom 5´- zum 3´- Ende des Strangs
Welche Stopcodons gibt es ?
-> UAA
-> UAG
-> UGA
Beschreibe kurz den Mechanismus der Translations-Termination.
- Befindet sich ein Stopcodon in der A-site, wird dieses nicht durch eine tRNA, sondern durch einen Release-Faktor erkannt
- Der Release-Faktor bindet das Stopcodon
- Die Polypeptidkette wird von der tRNA in der P-site abgespalten
- Der übrige Komplex aus Ribosom, mRNA, tRNAs und Release-Faktor dissoziieren
Welche Funktion hat der Ringschluss der mRNA bei der 5´-Cap-abhängigen Initiation der Translation ?
Der Mechanismus soll sicherstellen, dass nur intakte mRNA translatiert wird.
Nenne vier strukturelle Aspekte der mRNA, die zur Inhibition der Translation führen.
- Fehlende 5´-Cap
- Starke Sekundärstrukturen im 5´-UTR
- Sehr langes 5´-UTR
- “Schwacher” Sequenzkontext um das Startcodon
Was ist die Kozak-Sequenz ?
-> Findet man in Eukaryoten
-> Besteht aus dem Startcodon und den umliegenden Basen
-> Reguliert die Effizienz der Translationsinitiation
Wie ist das mitochondriale Genom aufgebaut und welche Besonderheit gibt es bezüglich seiner Vererbung ?
-> Mitochondriumgenom wird nur maternal vererbt
-> Kodierung von 37 Genen
-> 13 dieser Gene kodieren für Proteine der oxidativen Phosphorylierung
In mitochondrialen Genen kommen wesentlich häufiger Deletions-Mutationen vor als in nuklearen Genen. Nenne dafür drei Gründe.
- Uniparentale Vererbung
- Mangel an Introns
- Höhere Fehlerrate der Replikation durch die mtDNA Polymerase
Wie häufig findet man das mitochondriale Genom ungefähr pro Zelle ?
-> In jedem Mitochondrium liegen 2-10 Kopien des Genoms vor
-> Die Anzahl der Mitochondrien pro Zelle hängt von ihrer Funktion ab und ist sehr variabel
