The Levels of Eukaryotic Gene Expression

00:01 Willkommen zurück. Lassen Sie uns nun einen Blick auf die Regulation der Genexpression in eukaryotischen Zellen werfen.

00:07 Am Ende dieser Vorlesung sollten Sie in der Lage sein, die verschiedenen Ebenen der Regulation bei Eukaryoten zu beschreiben, Komponenten des Transkriptionskomplexes tabellarisch zu vergleichen und Auswirkungen der DNA-Verpackung auf die Genexpression zu erörtern. Zudem sollen Sie einige andere Regulationsmechanismen erklären können. Beginnen wir mit der Betrachtung möglicher Ebenen auf denen eine Regulation in Eukaryoten mit Zellkern stattfinden kann. Wir haben eine räumliche und zeitliche Trennung von Transkription und Translation und der Produktion der messanger-RNA.

00:44 Es gibt demnach viel mehr Regulationsmechanismen auf verschiedenen Ebenen. Zunächst einmal kann sich der Verpackungsgrad der DNA im Zellkern unterscheiden. Ist sie verfügbar? Das Chromatin kann auf verschiedene Weise modifiziert werden.

00:57 Diese werden wir gleich besprechen. Wir haben die DNA. Der Prozess der Transkription unterliegt selbstverständlich vielen verschiedenen Regulierungsmechanismen. Dafür werden wir ein wenig Zeit aufwenden.

01:07 Anschließend muss das primäre Transkript der RNA modifiziert werden, um Introns zu entfernen und eine Kappe am 5´Ende und einen Poly-A-Schwanz am 3´Ende anzufügen. RNA-Prozessierung liefert uns die fertige RNA.

01:19 All diese Mechanismen können reguliert werden. Sobald wir die reife messenger-RNA haben, kann sie in das Zytosol transportiert werden. Dort gibt es verschiedene Möglichkeiten.

01:32 Sie kann abgebaut oder in ein Polypeptid translatiert werden. Verläuft alles korrekt, wird das Polypeptid nach der Translation modifiziert und gefaltet.

01:45 Dabei entsteht schließlich ein aktives Protein. Auch dieses Protein kann wiederum modifiziert werden, sodass es beispielsweise abgebaut wird. Es gibt viele Ebenen der Genregulation.

02:00 Unterbrechungen können überall passieren.

02:07 Ist es nicht erstaunlich, dass Gene trotz all dieser Möglichkeiten überhaupt jemals exprimiert werden? Dabei sprechen wir nur von den Mechanismen, die wir bisher kennen. Wir wissen bereits eine ganze Menge über die Regulation der Transkription.

02:20 Deshalb fangen wir damit an. Werfen wir einen Blick auf die eukaryotische Promotorregion.

02:28 Es gibt viele Punkte, an denen während des Transkriptionsprozesses reguliert wird. Die eukaryotische Transkription ist deshalb noch schwieriger zu verstehen, als die der Prokaryoten.

02:45 Ich werde es Ihnen so einfach wie möglich erklären. Betrachten wir die Promotorregion und die Gensequenz.

02:51 Wir haben eine ähnliche Promotorregion wie in prokaryotischen Zellen.

02:57 Einige dieser Regionen sind stark konserviert. Besonders interessant ist die TATA-Box, da dort die RNA-Polymerase bindet. Aber es gibt noch andere konservierte Regionen, die es der Polymerase und der gesamten Transkriptionsmaschinerie genauso wie bei den Prokaryonten ermöglichen, die Ableserichtung der Gene zu erkennen und zu differenzieren, welcher Strang die Vorlage und welcher Strang kodierend ist.

03:23 Bei der Transkription entsteht zu Beginn ein nichttranslatierter Abschnitt, das 5´Ende, sowie am 3´Ende eine weitere Sequenz nichttranslatierter RNA.

03:38 Diese helfen der RNA helfen, an das Ribosom zu binden und die RNA am Ribosom korrekt zu lokalisieren. Die genaue Funktionsweise davon ist nicht bekannt, wir wissen aber, dass der Prozess nicht funktioniert, wenn wir diese Sequenzen entfernen.