Produktion von Verdauungsenzymen im Pankreas
Nahrungsaufnahme stimuliert das zentrale Nervensystem (ZNS)
regt die Synthese von Verdauungsenzymen und die Freisetzung von Acetylcholin in der Bauchspeicheldrüse an
Stimulation der Freisetzung von CCK aus den “I” Zellen im Zwölffingerdarm ➡️ Anregung der Bauchspeicheldrüse
Glucose/AS ➡️ Insulin aus den Zellen in den Langerhansschen Inseln
direkte Anregung durch AS
Epigenetische Genregulation
Histonvarianten
Polycomb- und Trithorax-Regulation
Chromatinumstrukturierung
RNS-Interferenz
DNS- und Histonmodifikation
DNA-Methylierung
1-5% der Cytosine durch Methylierung modifiziert
besonders bei Cytosinen, die neben Guanin liegen (CpG-Inseln)
DNA-Methyltransferase (DMT)
Vererbung: Maintenance-Methylase
Reversibilität:Demethylase
sorgt meistens für eine Deaktivierung (Stillegung) der Promotor (Abschalten von Genen)
Histon-Modifikation
durch Histon-Acetyltransferase (HATs)
Acetyl-Lysin
Ladungsänderung
Affinität der Histone zur DNA nimmt ab
Nucleosom öffnet sich
Die Modifizierung der Histone durch die Histon-Acetyltransferase lockert die Befestigung des Nucleosoms an der DNA.
Remodeling-Proteine binden und lösen die Nuclesosomstruktur auf.
Jetzt kann der Transkriptionskomplex binden und die Transkription beginnt.
Acentylierung (Histon Modifikation)
Aktivierung der Transkription
De-Acetylierung (Histon Modifikation)
Histon-Deacetylasen, HDACs
Reprimierung (Hemmen) der Transkription
Histoncode
Methylierung (Histon-Methyltransferasen, HMTs)
Acetylierung
Phosphorylierung
Ubiquitinierung
Euchromatin
lockere Nukleosomenanordnung
Grüner Tee
Soja
offenes Chromatin
ermöglicht Genaktivität
Fakultatives Heterochromatin
mittlere Nukleosomenanordnung
Trauben
Kakao
Heterochromatin
geschlossenes Chromatin
dichte Nukleosomenpackung
legt Gene still
Kurkuma
Regulierung der Genexpression
Remodeling des Chromatins
Kontrolle bei der Transkription
Kontrolle durch Prozessierung
Kontrolle durch Transport
Kontrolle durch Stabilität der mRNA
translationale Kontrolle der Proteinsynthese
posttranslationale Kontrolle der Proteinaktivität
Proteinabbau
Transkription bei Prokaryoten
Transkription bei Eukaryoten
Position von funktionell verwandten Genen
häufig als Cluster in Operons
häufig voneinander entfernt, einige Promotoren
RNA-Polymerasen
eine
drei
Typ I transkribiert rRNA
Typ II transkribiert mRNA
Typ III transkribiert tRNAs und kleine RNAs
Promotoren und andere regulatorische Sequenzen
wenige
viele
Initiation der Transkription
Bindung der RNA-Polymerase an den Promotor
Bindung zahlreicher Proteine, einschließlich RNA-Polymerase
Transkriptionsfaktoren
binden an der TATA-Box an den Promotor
RNA-Polymerase II bindet
weitere Transkriptionsfaktoren kommen dazu ➡️ Transkriptionskomplex
Beginn der Genexpression
Aktivierung der Genexpression
regulatorische Proteine
Aktivatorproteine
negative Regulation
Repressor-Bindungsstelle
Die Bindung des Repressorproteins blockiert die Transkription
positive Regulation
Aktivator-Bindungsstelle
Die Bindung des Aktivatorproteins stimuliert die Transkription
Koordinierung der Genexpression
Einschaltung von mehreren genen zur selben Zeit (zB. als Stressantwort)
Gene in Form eines Operons angeordnet (von einem einzigen Promotor kontrolliert, aber SREs (Stress-Respronse-Elemente) in der Nähe)
Transkriptionsfaktor (regulaotische Protein bindet dort und initiiert Genexpression)
Ein Stressfaktor (etwa Trockenheit) aktiviert die Transkription eines Gens für ein regulatorisches Protein über einen trockenheitssensitiven Transportfaktor.
Die Bindung des regulatorischen Proteins an das Stress-Response-Element (SRE) stimuliert die Transkription der Gene A, B, und C,…
die verschiedene Proteine produzieren, die bei der Stressreaktion mitwirken
Regulierung der Translation
nach Bindung der mRNA kann die Menge des Proteins auf Eben der Translation gesteuert werden
Kontrolle der Initiierung der Translation
Post-translationale Kontrolle über small interfering RNAs (siRNAs), miRNAs
Kontrolle der Translation
5´ CAP (leitet Ribosom an die Startstelle der Translation (AUG)) ➡️ Repressorprotein verhindert, dass Ribosom das AUG-Codon findet
MicroRNAs (miRNA, miR)
kurze (19 - 24 nukleotide), nicht-codierende RNAs
regulieren ca. 2/3 aller Säugetiere-Gene
Inhibieren Genexpression
Degradierung der mRNA
Inhibierung der Translation der Zielgene
oft Gewebe-spezifisch exprimiert
Intrazellulär + Extrazellulär
miRNA Bindung
Bindung der miRNA an Ziel-mRNA (imperfect base-pairing)
ca. 2578 verschiedene miRNAs
jede miRNA ➡️ tausende Target-Gene
Regulierung über Proteinabbau
Ubiquitin/Proteasom System
Ein Protein soll abgebaut werden.
Ein Enzym befestigt Ubiquitin an dem Protein, …
… was vom Proteasom erkannt wird.
Ubiquitin wird freigesetzt und wiederverwendet.
Das Proteasom hydrolysiert das Zielprotein.
Bsp: Cyclin B Synthese und Abbu während Zellzyklus
Das Fortschreiten eukaryotischer Zellen durch den Teilungszyklus wird zum Teil durch die Synthese und den Abbau von Cyclin B gesteuert, das eine regulatorische Untereinheit der Cdc2-Proteinkinase ist.
Die Synthese von Cyclin B während der Interphase führt zur Bildung eines aktiven Cyclin B-Cdc2-Komplexes, der den Eintritt in die Mitose einleitet.
Der rasche Abbau von Cyclin B führt dann zur Inaktivierung der Cdc2-Kinase, so dass die Zelle die Mitose verlassen und zur Interphase des nächsten Zellzyklus zurückkehren.
Lysosome
enthalten verschiedene Verdauungsenzyme, darunter Proteasen
nehmen zelluläre Proteine auf, indem sie mit Autophagosomen fusionieren, die durch den Einschluss von Bereichen des Zytoplasmas oder von Organellen (zB. eines Mitochondriums) in Fragmenten des endoplasmatischen Retikulums entstehen.
durch diese Verschmelzung entsteht ein Phagolysosom, das dem Inhalt des Autophagosoms verdaut.
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