Pflanzenpromotoren

• Identifikation und Charakterisierung von Genen in spezifischen Geweben

  • Beobachtung deren Expression z.B. unter Stressbedingungen

• Für funktionale Charakterisierung

  • Isolation und strukturelle Analyse der Bereiche oberhalb eines Gens

• Um Enhancer- und Silencer Regionen zu identifizieren, werden Promoterregionen gelöscht

• zentraler Prozessor der Genregulation

• 5’ transkribierende Region überhalb des Transkriptionsstart

• Enthällt Bindetsellen für Proteinkomplexe von RNA-Polymerasen

• Core-Promotor

  • kleinste zusammenhängende Sequenz für Transkriptionsstart (-35 bis +35)

  • liegt am zentralsten zum Startcodon

• beinhaltet:

  • RNA Pol-II Bindestelle

  • TATA-Box

  • TSS

=> aber keine universellen Elemente im Core-Promotor (nicht überall konserviert)

• RNA-Pol-II bindet stabil diese Region -> Transkription kann beginnen

=> Transkriptionsinitiation -> dafür verantwortlich, dass überhaubt Transkription stattfinden kann

• Proximal:

  • -250 bis +250 bp an TSS

  • auch cis-Elemente genannt

  • liegt weiter Upstream als Core-Promotor

• beinhaltet:

  • viele primäre regulatorische Elemente

  • Bindestellen für primäre Transkriptionsfaktoren

=> an genereller Transkription beteiligt

=> Zuständing für Promoter-Aktivität und Genexpessionsstärke

• distal

  • liegt upstream des Proximalen Promotor

  • Elemente dynamischer -> können viele 1000bp von TSS entfernt liegen

• beinhaltet:

  • Transkriptionsfaktorbindestellen

  • v.a. Regulatorische Elemente

    • Enhancer

    • Silencer

=> räumliche und zeitliche Expression von Genen

• andere konservierte Elemente

  • Initiator

  • Element das von Transkriptionsfaktoren erkennt (IIB)

  • Downstram Promoter

• betrachtet Interaktion zwischen transkriptionaler Maschienerie

  • RNA-Polymerasen

  • Transkriptionsfaktoren

  • ca.Regulation

Stufen:

• Bindung von Transkriptionsfaktoren

  • Proximal und distal

  • aktivieren und unterdrücken Transkription

• Rekrutierung der Transkriptionsmaschienerie

• Regulation der Transkriptionsinitiation

  • Beeinflussung der Transkriptionsrate

• Signalintergration

  • externe Elemente (zB Hormone) die Promotoraktivität beeinflussen

• RNA-Pol I

  • Vorgänger der rRNA

• RNA Pol II

  • Vorgänger der mRNA

• RNA Pol III

  • Vorgänger der tRNA, 5SrRNA, miRNA

• RNA Pol IV + V

  • miRNA

• in einigen eukariotischen Organismen konserviert

• ca 30bp downstream des TSS

• in vielen Promotern ohne TATA-Box

=> Stellt Bindestelle für TFIID bereit

• einziges Element mit relativ fixer Lokation in Realation zum TSS

  • 20-30bp Upstram TSS

• Consensus Sequenz 8bp

• häufig von GC reichen Sequenzne umgeben

=> vielen Genen fehlt TATA-Box

• wird vom TATA-Bindeprotein (TBP) erkannt -> Untereinheit von TFIID

• TFIIB einzelnens Polypeptid -> interagiert mit TBP und DNA Upstram von TATA-Box

• ca -80bp (Proximal) zu TSS (kann erheblich schwanken)

• wirkt in 2 Richtungen

  • Hauptdeterminante für Promoter Effizienz

    • Empfänglich für Mutationen -> jede Punktmutation schwächt Erkennung ab

• hat nichts mit Spezifität zu tun

• von TF Sp1 erkannt

• ca. -90 bp von TSS (Proximal)

• GGGCGG

• Taucht oft in mehrfachen Kopien in beide Richtungen auf

=> erhöht die Aktivitaet eines Promoters

• von manchen Genen im Core-Promoter

  • Liegt über TSS

• unabhänging von TATA-Box

• fungiert wie TATA-Box -> wird von TFIID erkannt

  • kann Abwesenheit von TATA-Box ersetzen

  • wenn TATA-Box vorhanden arbeiten sie zusammen

• oberhalb der TATA-Box lokalisiert (Core/Proximal)

• erleichtert Inkooperation von TFIIB in Transkriptionskomplex

• 3’-Ende des BRE kommst direkt vor dem 5’-T Der TATA-Box

• BREd ist downstram der TATA-Box

=> arbeiten beide mit TATA-Box zusammen

• In Promotoren ohne TATA-Box

• Upstream des TSS

• kann in mehreren Kopien vorliegen

• +28 - +32bp in Relation von A1 von Inr Element

• wenn es in 1 Nukleotid zwischen Inr und DPE eine Mutation gibt

  • Reduktion der TFIID Affinität

  • Transkriptionsaktivität reduziert sich

• DPE abhängige Promotoren enthalten typischer Weise nur DPe und Inr Motive

  • manchmal zusätzlich TATA-Box

  
  

• gehören zum distalen Teil des Promotors

• regulieren räumliche und zeitliche Expression von Genen

  • Proteine die nur an bestimmten Orten/Zeitfenstern expremiert werden sollen

  • Enhancer/Silencer

• brauchen keine bestimmte Position im Verhaeltnis zum Promoter

• können in beide Richungen wirken

• sidn mind. 100 - 200bp können aber auch 100 - 1000de bp von TSS entfernt sein

  • auch in Introns

konsitiutive Promotoren

• Gene unter deren Kontrolle sind in den meisten Zellen während der Entwicklung aktiv

• Expressionslevel hängt von Zelltyp ab

spezifische Promoter

• haben Elemente die ihre Intensität der Transkription determinieren

  • Gewebe

  • physiologischer Zustand

  • Alter

  • abiotische und biotische Faktoren

=> werden durch spezifische TF geleitet

• unterstützen Bindung der RNA-Pol II an Promoter

• Binden an Transkriptionsblase

• Aufschmelzen der doppelstränigen DNA

• Übergang von geschlossenen in offenen Komplex

1. TATA-Box wird von TFIID erkannt

   1. TATA-Bindeprotein TBP aus TFIID bindet an TATA-Box

   2. restliche TFIID Elemente binden DNA (zb Initiator)

   => Bindung von TBP führt zu Verzerrung der DNA

2. Bindung von TFIIB, TFIIA

3. TFIIF bindet an Polyermase und lagert sich mit dieser an

4. Bindung von TFIIE, TFIIH

   1. Schmelzen der Promoter DNA

   2. TFIIH vermittelt ATP Hydrolyse die dafür benötigt wird

• Aufschmelzen der DNA

• Hydrolyse von ATp

• Phosphorilierung der Polymerase

• erkennt kleine Fruche der DNA durch ß-Faltblatt

• kleine Furche, weil Stuktur durch Bindung stark verzerrt werden muss

= TBP assoziierte Faktoren

• Binden an DNA-Elemente des Promotors

  • Initiator

  • downstream Promoter Elemente

• Regulieren Bindung von TBP an DNA

• Bindet nach TBP-Bindung

  • upstream in großer Furche der TATA-Box

  • downstream in kleiner Furche der TATA-Box

• induziert Assymetrie des Präinitiationskomplexes -> Unidirektionalität der Transkription

• Verbindet TBP mit Polymerase

• assoziiert mit RNA-Pol II und tritt mit ihr Präinitiationskomplex bei

• stabilisiert TFIIB-TBP-Komplex

• ermöglicht Einbau von TFIIE und TFIIH

• TFIIE

  • bindet nach TFIIF an Initiationskomplex

  • rekrutiert TFIIH

• TFIIH

  • reguliert ATP abhänigien Übergang von Präinitiationskomplex in offenen Komplex

  • 2 UE ATPasen

  • 1 UE Proteinkinase

• assoziiert mit Teil seiner Oberfläche mit großer UE der RNA-Pol

• anderer Teil -> Wechselwirkungen mit DNA gebundenen Faktoren

• Unterschiedliche Aktivatoren wechselwirken mit unterschiedl. Teilen des Mediatorkomplexes

  => für Assoziation der Polymerase mit unterschiedlichen Genen

• Meistens zu Beginn der Transkription = Energieeffizientester Punkt

• Können in die Nähe von TSS binden und Polymerase rekrutieren/blockieren

• können bis 3kb entferntbinden und durch Loop Bildung wirken