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7. Van der Does
a. Pupylation – Funktion und Mechanismus nennen/erklären. (2)
b. Circidaner Rhythmus: Rollen von i) KaiC ii) KaiA und iii) KaiB erklären. (3)
a. Posttranslationale Modifikation - ähnelt Ubiquitinierung in Eukaryoten - markiert Substrate für den Abbau via Proteasom - an Lysinen
Pup Ligase (PafA) koppelt Pupylierung an das Substrat -> Erkennung via Proteasom (Mpa) & Degradierung, Depupylase entfert Pupylierung
b.
i) KaiC Hexamer - zentrales Protein des Oszillationskomplexes, 3 Funktione: Autokinase, Autophosphatase, ATPase - Phosphorylierungsmuster variieren im Laufe des zirkadianen Rhytmus
ii) KaiA bindet KaiC (wenn gering phosphoryliert) & aktiviert KaiC Autophosphorylierung
iii) Monomerisches KaiB bindet KaiC (bei höherer Phosphorylierung) & stimulert dessen Dephosphoryliering & hemmt Kinaseaktivität
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a) Vergleich von ArcBA und OxyR? (Oxidativer Stress)
b) Erklären, wie ein Riboswitch in cis die Translation der mRNA modulieren kann.
Unterschiede in Signaltransduktion, Aktivierung und den regulierten Genen. ArcBA spielt eine Rolle bei der globalen Anpassung der Zelle an Veränderungen im Redoxzustand, während OxyR spezifisch auf den direkten Kontakt mit ROS reagiert und die Expression von antioxidativen Genen reguliert, um oxidativen Stress zu bekämpfen.
Funktion:
ArcBA: Reguliert Genexpression für anaerobe und aerobe Anpassung.
OxyR: Reguliert antioxidative Reaktion und Reparatur oxidativer Schäden.
Signaltransduktion:
ArcBA: Reaktion auf Redoxzustand der Zelle.
OxyR: Direkte Oxidation durch reaktive Sauerstoffspezies (ROS).
Aktivierung:
ArcBA: Phosphorylierung des Response-Regulators ArcA.
OxyR: Direkte Oxidation einer Cysteinreste.
Regulierte Gene:
ArcBA: Gene für anaerobe und aerobe Anpassung.
OxyR: Gene für antioxidative Verteidigung und Reparatur.
Bakterielle Systeme:
ArcBA: Häufig in Enterobakterien.
OxyR: In verschiedenen Bakterien, inklusive Escherichia coli und Salmonella spp.
b)
Riboswitch in cis befindet sich im nicht codierenden Bereich der mRNA die er reguliert. Er kann durch Ligandenbindung die Translation der mRNA verhindern aber evtl. auch unterstützen. Er könnte mit außerdem Strukturen durch Interaktionen mit eigener mRNA bilden oder mit anderen freien mRNA Molekülen (trans) interagieren.
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a) Was ist ein Riboschalter (1 Punkt), und beschreiben Sie, wie ein Riboschalter die Transkription (0.5 Punkt) oder Translation (0.5 Punkt) beeinflussen kann.
b) Was ist der Unterschied zwischen O- und N-Glykosylierung? (1 Punkt).
c. Bakterielle AAA+ Proteasen bestehen aus zwei Hauptdomänen. Beschreiben Sie die Funktionen dieser beiden Domänen (2 Punkte).
a) Riboschalter sind RNA-Elemente in untranslatierter mRNA Regionen, die durch Ligandbindung eine Sekundär/Tertiärstruktur ausbilden und somit die Genexpression regulieren -> z.B Ribosombindestelle unzugänglich machen
Transkription - Bindung eines Liganden führt zur Bildung von Transkriptionsterminator bzw. Antiterminator Strukturen in der mRNA die zum vorzeitigen Transkriptionsabbruch führt oder die Transkription anschaltet
Translation . Bindung eines Liganden schließt die Ribosomenbindestelle in einer sekundären RNA Struktur ein -> Bindestelle unzugänglich für das Ribosom -> Keine Translation/ bzw. stabilisiert Struktur die RBS freilegt -> Translationsinitiation
b. N-Glykosilierung (N=Nitrogen) an Ansparagin
O-Glykosilierung (O= Oxygen) an Serin & Threonin
c. Bestehend aus einer ATPase Domäne (Unfoldase) - Hydrolyse von ATP liefert Energie für die Entfaltung der Substratproteine, Erkennt Substrate, entfaltet sie und transportiert sie in den Hohlraum der Protease Domäne
Protease-Domäne (Protease) - Spaltung und Abbau von Zielproteinen, bindet an entfaltetes Substratprotein & führt zur proteolytischen Spaltung
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1) Rho-abhängige Termination erklären.
2) 3 Chaperone gegeben, Energielieferant nennen.
a. Trigger factor
b. DnaK/J oder so Gr…
c. GROES/EL
3) AAA+++ Proteasen Aufbau
1)
Rho = Hexamere Polymerase bindet Rho-Bindestelle auf RNA & transportiert diese (unter ATP) in 5’ -> 3’ Richtung, Ablösen RNA von DNA Template & RNA Polymerase
Rho-abhängige Termination: Haarnadel bremst Polymerase & ermöglicht nachfolgendem Protein, Rho, aufzuholen & Polymerase vom Template abzulösen
2)
TF - ATP-unabhängig
DnaK/J - ATPase
GroES/EL - ATPase
3)
Bestehend aus einer ATPase Domäne (Unfoldase) - Hydrolyse von ATP liefert Energie für die Entfaltung der Substratproteine, Erkennt Substrate, entfaltet sie und transportiert sie in den Hohlraum der Protease Domäne
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Mechanismus der die Proteinbiosynthese herunterreguliert bei Aminosäuremangel.
Stringent Response (second messenger pppGpp)
—> ungeladene tRNA bedeutet Ribosome bleibt stuck —> STOP und RelA wird aktiviert und produziert “Second messenger” (p)ppGpp —> hemmt die Synthese von rRNA und tRNA sowie die Translation bestimmter Proteine, aktiviert AS Synthese
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Beschreibung von Signalwahrnehmung, Signaltransduktion und Regulation relevanter Gene zur Verringerung der Permeabilität der äußeren Membran für Gallensalze, sobald E. coli in den Darm gelangt.
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11. A. Erläutern Sie die Rolle von cAMP beim LAC-Operon. (2)
B. Nennen Sie zwei grundlegende Unterschiede zwischen der Regulation durch ein Repressorprotein zur Regulation durch regulatorische RNA. (2)
C. Erläutern Sie eine Möglichkeit, wie man zwei Gene auf einem Plasmid unter unterschiedlichen Bedingungen exprimieren kann. (1)
a)
Das eine ist ein Protein das andere Ribonukleinsäure … LOL
Inhibitorischer Mechanismus —> Repressor verhindert Transkription, regRNA kann post-transkriptional Inhibieren
c)
Durch Integrierung von induzierbaren Promotoren wie z.B. das Tetracyclin ON / OFF System oder auch das Lac Operon ist ein gutes Beispiel.
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a. Wie kann die Proteinmenge verringert werden, ohne die Transkription zu beeinflussen?
b. Wie kann die Proteinmenge erhöht werden, ohne die Transkription zu beeinflussen?
c. Nenne ein second messenger und seine Funktion
a. Abbau von Proteinen durch Proteolyse -> Proteasen spalten zum Abbau markierte Proteine ( Prokaryoten Pupylierung, Eukaryoten Ubiquitinierung)
b. Stabilisierung von Proteinen - durch Interaktion mit Stabilisierungsproteienen , oder Modifizierung
c. cAMP - Katabolit Repression
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