14_BL_20231106_Genregulation und Proteinexpression in E. coli Quiz

Die Hinzufügung aufeinanderfolgender Aminosäuren zur wachsenden Polypeptidkette

Sie lösen das vollständig synthetisierte Protein mit Hilfe von Freisetzungsfaktoren

Initiationsfaktoren

Hinzufügen aufeinanderfolgender Aminosäuren zur wachsenden Polypeptidkette

In Silber dargestellt

Ein Freisetzungs-Faktor erkennt das spezifische Codon und setzt die Polypeptidkette frei

Es hydrolysiert GTP, um das tRNA zu liefern

Es liefert das nächste tRNA-Molekül

Der Elongationsfaktor G schiebt die beiden tRNAs

Initiationsfaktor eins und drei

Es katalysiert die Reaktion der Peptidyltransferase

Replikationsursprung

Sie schützen Bakterien vor fremder DNA.

Kreisförmige DNA-Moleküle

Sie stimulieren oder hemmen die Bindung von RNA-Polymerase.

Ein ungebundener Repressor für die Transkription

Sie katalysieren die Translation von mRNA.

Sie ermöglichen die Herstellung maßgeschneiderter Proteine.

Einführung fremder DNA in Bakterien

Induktermolekül

Induktormolekül

Induktormolekül

Entdeckung des lac-Operonsystems

Repressorprotein

Repressorprotein

'Major-Groove'-Erkennung

'Dimerisationsmotiv'

'Repressorprotein'

Bakterien

Synthese von Proteinen

Sie werden an Membranen transportiert

Erkennen von Signalsequenzen an ribosomal gebundenen Proteinen

Gleichzeitig mit der Translation

Im Cytoplasma

Post-translationell an Membranporte transportiert

In Prokaryoten, Bakterien und Archaeen

Die Herstellung von Proteinen

Bestimmte Proteine entfalten sich im Cytoplasma

Sie erhöht sich

Die Transkription

Restriktionsexenzyme

Ligase

BLOSUM (BLOcks Substitution Matrix)

Analyse von Gen- und Proteinsequenzen

Restriktionsenzymen und Ligasen

Insulin, menschliches Wachstumshormon und Interferon

Matrixvergleiche wie z.B. BLOSUM

Evolutionsgeschichte von Organismen

Proteine mit ähnlicher Sequenz und gleicher Funktion in verschiedenen Organismen

Proteine mit ähnlicher Sequenz und gleicher Funktion in verschiedenen Organismen

Proteine mit ähnlicher Sequenz und gleicher Funktion in verschiedenen Organismen

Expression Vektoren sind synthetische DNA-Moleküle, die verwendet werden, um verschiedene Proteine gemäß unseren Wünschen zu produzieren oder zu verändern.

Die drei Hauptphasen der Translation sind Initiation, Elongation und Termination. Die Ribosomen sind für die Suche nach dem Start der mRNA, die schrittweise Hinzufügung von Aminosäuren und das Auffinden des Stop-Codons verantwortlich.

Drei Proteine sind an der Initiierung der Translation beteiligt.

Die Ribosomen setzen mit Hilfe von Freisetzungsfaktoren das vollständig synthetisierte Protein frei, damit es sich in der Zelle falten und funktionsfähig werden kann.

Es erkennt Signalsequenzen an ribosomal gebundenen Proteinen und ermöglicht das ko-translationale Membran-Einschuben der Proteine.

Die Genexpression reguliert sich durch die Produktion von MessRNA, die kontrollierbar ist durch den Transkriptionsstart, den Promotor, und durch Repressorproteine.

Die Repressorproteine binden an den Promotor und hemmen die Produktion von MessRNA, wodurch sie die Transkription der betreffenden Gene und die Produktion der dazugehörigen Proteine regulieren.

Jacob und Monod entdeckten, dass Organismen nicht wasteful arbeiten und dass die Genexpression kontrollierbar ist.

In Prokaryoten, Bakterien und Archaeen findet dieses Phänomen statt.

Ihre Entdeckungen wurden als allgemeines Prinzip angesehen und nicht nur auf bestimmte Gene beschränkt.

Ribosomen lesen die Protein-Messlage und synthetisieren neues Protein.

Das ko-translationale Membran-Einschuben der Proteine erfolgt in Komplex mit dem Signal Recognition Particle (SRP).

Soluble Proteine folden im Cytoplasma, während hydrophobe Proteine mit Signalsequenzen an Membrane transportiert werden.

Paraloge Proteine sind Proteine, die durch Genduplikation im selben Genom entstanden sind und ähnliche, aber nicht identische Funktionen haben.

Homologe Proteine sind Proteine, die aufgrund von gemeinsamen Vorfahren strukturelle und funktionelle Ähnlichkeiten aufweisen.

Diese Proteine werden post-translationell an Membranporte transportiert.

Teile des DNAs schneiden und anschließend verbinden, um gewünschte Genmanipulationen durchzuführen

Proteine mit ähnlicher Sequenz und gleicher Funktion in verschiedenen Organismen

Vergleichen sehr entfernte Proteine

Die Evolutionsgeschichte von Organismen

Homologe Proteine mit gleicher Funktion in verschiedenen Organismen

Proteine mit ähnlicher Sequenz und Struktur, aber mit unterschiedlicher Funktion in einem Organismus

Die Analyse von Gen- und Proteinsequenzen

Verschiedene Proteine wie z.B. Insulin, menschliches Wachstumshormon und Interferon

Können in verschiedenen Organismen vorkommen

Verbinden die getrennten DNA-Stränge wieder miteinander

Schneiden bestimmte Sequenzen in DNAs

Homologe Proteine

Repressor-Protein

Binden an das Repressor-Protein und Verhindern der Bindung an den Promotor

Erhöhung der Spezifität durch Dimerisierungsmotive

Helix-Turn-Helix

RNA-Polymerase und Sigmafaktor

Molekülanwesenheit/-abwesenheit

Verhindern der Bindung wichtiger Proteine an den Promotor

Metabolite oder Nebenprodukte von Reaktionen

Spezifität oder Unspezifität

Entdeckung des lac-Operonsystems

Transkriptionsfaktoren

Dimerisierungsmotive

Die chemische Grundlage der Proteinbiosynthese ist die wahre atomare Struktur vieler großer Baugruppen, die die chemische Basis der Proteinbiosynthese darstellt.

Die tRNAs binden an den A-, P- und E-Bindungsstellen.

Während der Elongation dissociieren die Initiationsfaktoren eins und drei.

Wenn ein Stop-Codon erreicht wird, erkennt es keine tRNA, sondern es gibt einen Freisetzungsfaktor, der die Polypeptidkette freisetzt.

Der Elongationsfaktor T liefert das nächste tRNA-Molekül während der Proteinbiosynthese.

Das Signal Recognition Partikel (SRP) erkennt Membranproteine und führt zu deren Transport zur Membran während der Proteinbiosynthese.

Die Hauptaufgabe der Ribosomen während der Translation ist die Synthese von Proteinen.

Das Verständnis der Genregulation wurde durch die Entdeckungen von Jacob und Monod revolutioniert.

Die Funktion des Peptidyltransferase-Aktivs in der großen Ribosomen-Untereinheit ist die Bildung der Peptidbindung während der Proteinbiosynthese.

Anhand der Differenziertheit der Aminosäuresequenzen von Proteinen kann die evolutionäre Entfernung zwischen den Proteinen abgeschätzt werden.

Häufig sind Metaboliten, die verarbeitet werden müssen oder Nebenprodukte von Reaktionen, häufig.

Ligasen werden verwendet, um die getrennten DNA-Stränge wieder miteinander zu verbinden.

Transkriptionsfaktoren binden an spezifische Sequenzen und stimulieren oder inhibieren die Bindung von RNA-Polymerase, um die Transkription zu regulieren.

Plasmide sind kreisförmige DNA-Moleküle, die für den künstlichen Genausdruck verwendet werden, um fremde DNA in Bakterien einzuführen und die Synthese von Proteinen von Interesse zu ermöglichen.

Restriktionsenzyme fungieren als molekulare Scheren für DNA, indem sie spezifische Sequenzen schneiden und somit die Manipulation genetischen Materials ermöglichen.

Die primäre Funktion von rekombinanten Vektoren in der Proteinproduktion besteht darin, künstliche Vektoren mit genetischen Elementen zu entwerfen, um Proteine in bakteriellen Zellen zu produzieren.

RNA-Polymerase bindet an den Promotor und initiiert die Transkription von DNA in RNA.

Rekombinante Proteine haben eine große Bedeutung in der Biotechnologie, da sie für medizinische, landwirtschaftliche und industrielle Anwendungen hergestellt werden können.

Ribosomen-Bindungsstellen ermöglichen die Bindung von Ribosomen an die mRNA, um die Translation zu initiieren.

Restriktionsenzyme ermöglichen die gezielte Manipulation von DNA-Sequenzen, indem sie spezifische Sequenzen schneiden und somit die Manipulation genetischen Materials ermöglichen.

E. coli wird häufig für die Proteinproduktion verwendet, da es ein nicht-pathogenes Bakterium ist, das oft in Labors eingesetzt wird.

Transkriptionsfaktoren binden an spezifische DNA-Sequenzen und regulieren die Transkription von Genen, indem sie die Bindung von RNA-Polymerase stimulieren oder inhibieren.

Für die Proteinexpression in E. coli werden eine Promotor-Sequenz, ein ungebundener Repressor für die Transkription, Ribosomen-Bindungsstellen und Terminationssignale benötigt.

Restriktionsenzyme sind die molekularen Scheren für DNA, die spezifische Sequenzen schneiden und somit die gezielte Manipulation genetischen Materials ermöglichen.

Promotor = Bindet RNA-Polymerase für Transkription Operator mit einem ungebundenen Repressor = Reguliert die Transkription Ribosomen-Bindungsstellen = Ermöglichen die Translation von mRNA Terminationsstellen = Beenden die Transkription

Rekombinante Proteinproduktion = Involviert das Design künstlicher Vektoren Restriktionsenzyme = Schneiden spezifische DNA-Sequenzen Plasmide = Verwendet für künstlichen Genausdruck E. coli als Produktionsorganismus = Häufig für Proteinsynthese verwendet

Transkriptionsfaktoren = Binden an spezifische Sequenzen und beeinflussen RNA-Polymerase-Bindung Rekombinante Proteinproduktion = Beinhaltet das Einbringen von fremder DNA in Bakterien Restriktionsenzyme = Molekulare Scheren für DNA-Sequenzen Plasmide = Kreisförmige DNA-Moleküle zur Genexpression

Initiation = Der kleine Untereinheit des Ribosoms findet die Boten-RNA mithilfe von Initiatoren Elongation = tRNA bindet an die P-Stelle, während die Peptidyltransferase-Reaktion stattfindet Termination = Ein Freisetzungs-Faktor erkennt ein Stop-Codon und löst die Polypeptidkette ab Translokation = Elongationsfaktor G schiebt zwei tRNAs durch den Ribosom-Komplex

Kleine Untereinheit = Bindet an die Boten-RNA und den Initiationskomplex während der Translation Große Untereinheit = Besteht aus RNA und Proteinen, enthält die drei Bindungsstellen für tRNA Peptidyltransferase-Aktivstelle = Hier findet die Bildung von Peptidbindungen zwischen Aminosäuren statt Elongationsfaktor G = Schiebt zwei tRNAs während der Translokation durch den Ribosom-Komplex

Polypeptidkette = Kann sich falten, um eine lösliche Proteinstruktur zu bilden Membranprotein = Wird von einem Signalerkennungspartikel erkannt, um zur Zellmembran transportiert zu werden Freisetzungs-Faktor = Erkennt ein Stop-Codon und löst die Polypeptidkette ab Elongationsfaktor T = Liefert die nächste tRNA während der Elongation

Initiation = Beteiligung von Initiationsfaktoren Elongation = Beteiligung von Ribosomen Termination = Beteiligung von Freisetzungsfaktoren Replikation = Beteiligung von DNA-Polymerase

Ribosomen = Hinzufügen aufeinanderfolgender Aminosäuren zur wachsenden Polypeptidkette Release-Faktoren = Freisetzung des vollständig synthetisierten Proteins tRNAs = Übertragung von Aminosäuren zur Ribosomen-Bindungsstelle mRNA = Träger der genetischen Information für die Proteinbiosynthese

Initiationsfaktoren = Unterstützung bei der Lokalisierung des Startcodons auf der mRNA Elongationsfaktoren = Förderung der Verlängerung der Polypeptidkette Freisetzungsfaktoren = Beendigung der Translation bei Erreichen eines Stopcodons Transkriptionsfaktoren = Regulation der RNA-Polymerase während der Transkription

Initiation = Lokalisierung des Startcodons auf der mRNA durch Ribosomen Elongation = Sukzessives Hinzufügen von Aminosäuren zur wachsenden Polypeptidkette Termination = Freisetzung des synthetisierten Proteins bei Erreichen eines Stopcodons Transkription = Synthese von mRNA aus DNA-Vorlage

Ribosomen lesen Protein-Messlage und synthetisieren neues Protein. = Translation Soluble Proteine folden im Cytoplasma, hydrophobe Proteine mit Signalsequenzen werden an Membrane transportiert. = Proteinfaltung und Membrantransport Signalrecognition Partikel (SRP) erkennt Signalsequenzen an ribosomal gebundenen Proteinen. = Erkennung von Signalsequenzen Ko-translationales Membran-Einschuben der Proteine erfolgt in Komplex mit SRP. = Ko-translationales Einschuben in die Membran

Genexpression reguliert sich durch die Produktion von MessRNA. = Regulation der Genexpression Jacob und Monod entdeckten, dass Organismen nicht wasteful arbeiten. = Entdeckung von Jacob und Monod Bacterien antworten auf bestimmte Umweltbedingungen auf bestimmte Arten. = Antwort auf Umweltbedingungen Die Produktion von bestimmten Enzymen wie $\beta$-Galactosidase steigt bei bestimmten Umweltbedingungen. = Regulation der Enzymproduktion

MessRNA wird nicht gleichmäßig produziert, sondern kontrollierbar durch den Transkriptionsstart, den Promotor. = Kontrollierte Produktion von MessRNA Repressorproteine binden an den Promotor und hemmen die Produktion von MessRNA. = Funktion von Repressorproteinen Der Repressor hemmt die Transkription der betreffenden Gene und somit die Produktion der dazugehörigen Proteine. = Hemmung der Transkription Der Repressor bindet nur an spezifische Sequenzen, die in der Nähe des Promotors vorhanden sind. = Spezifität der Repressorbindung

Repressorprotein = Bindet an spezifische DNA-Sequenzen und verhindert die Transkription Inducer-Molekül = Kann an das Repressorprotein binden und seine Bindung an den Promotor verhindern lac-Operonsystem = Revolutionierte das Verständnis der Genregulation Transkriptionsfaktoren = Können die Bindung von RNA-Polymerase oder anderen Transkriptionsfaktoren am Promotor physisch stören und dadurch die Transkription verhindern

Dimerisierungs-Motive = Ermöglichen längere Bindung an DNA-Sequenzen und erhöhen die Spezifität Protein-Nukleinsäure-Interaktionen = Können spezifisch oder unspezifisch sein, z.B. Repressoren, die an DNA binden Helix-Turn-Helix-Strukturmotiv = Ermöglicht die spezifische Erkennung von DNA-Sequenzen durch Proteine Transkriptionsinterferenz = Kann die Bindung von RNA-Polymerase oder anderen Transkriptionsfaktoren am Promotor physisch stören und dadurch die Transkription verhindern

Positiv/Negativ-Regulation = Hängt davon ab, ob ein Molekül die Transkription ermöglicht oder verhindert Repressorprotein-Funktion = Bindet an spezifische DNA-Sequenzen und verhindert die Transkription Inducer-Molekül-Wirkung = Kann das Repressorprotein daran hindern, an den Promotor zu binden RNA-Polymerase-Bindungshemmung = Kann die Bindung von RNA-Polymerase oder anderen Transkriptionsfaktoren am Promotor physisch stören und dadurch die Transkription verhindern

Anwendung von Restriktionsenzymen = Schneiden von Teilen des DNAs Anwendung von Ligasen = Verbindung von getrennten DNA-Strängen Herstellung von Proteinen wie Insulin = Ergebnis der Genmanipulation Anwendung von Restriktionsenzymen und Ligasen = Durchführung von gewünschten Genmanipulationen

Homologe Proteine = Proteine mit ähnlicher Sequenz und gleicher Funktion in verschiedenen Organismen Orthologe Proteine = Homologe Proteine mit gleicher Funktion in verschiedenen Organismen Paraloge Proteine = Proteine mit ähnlicher Sequenz und Struktur, aber mit unterschiedlicher Funktion in einem Organismus Matrixvergleiche wie BLOSUM = Vergleich von sehr entfernten Proteinen

Proteine mit gleicher dreidimensionaler Struktur und Funktion = Trotz unterschiedlicher Aminosäuresequenzen Homologe Proteine = Proteine mit ähnlicher Sequenz und gleicher Funktion in verschiedenen Organismen Orthologe Proteine = Homologe Proteine mit gleicher Funktion in verschiedenen Organismen Paraloge Proteine = Proteine mit ähnlicher Sequenz und Struktur, aber mit unterschiedlicher Funktion in einem Organismus

Matrixvergleiche wie BLOSUM = Ermöglicht den Vergleich sehr entfernter Proteine Aminosäuresequenzen der Proteine = Abschätzung der Evolutionsgeschichte von Organismen Gen- und Proteinsequenzanalyse = Wichtige Methode der Molekularbiologie und Biotechnologie Herstellung von Proteinen wie Insulin = Ergebnis der Genmanipulation