Gene Expression – Protein Functions

00:01 Die Rolle der Proteine bei der Regulierung der Genexpression ist eine sehr wichtige Funktion, die sie erfüllen.

00:05 Sie ist besonders wichtig für mehrzellige Organismen. In einem der anderen Module habe ich kurz gezeigt, wie die RNA-Polymerase mit Hilfe eines Proteins namens Sigma an eine prokaryotische DNA gebunden werden kann, und Sigma ist ein sehr einfaches Protein, das der RNA-Polymerase hilft, ihren Promotor zu finden. In mehrzelligen Organismen ist die Sache viel komplizierter.

00:27 In vielzelligen Organismen gibt es differenzierte Gewebe, und jedes dieser differenzierten Gewebe hat seinen eigenen spezifischen Bedarf an Proteinen, die hergestellt werden müssen. Außerdem haben vielzellige Organismen viel mehr Gene als einzellige Organismen, so dass es eine wichtige Funktion ist, zu entscheiden, welches Gen zu einem bestimmten Zeitpunkt und an einem bestimmten Ort synthetisiert werden soll. Die Proteine spielen bei diesem Prozess eine wichtige Rolle. Eine der Möglichkeiten, wie die Proteine dies tun, ist die Bindung an spezielle Sequenzen innerhalb eines DNA-Moleküls. Diese Sequenzen werden Enhancer-Sequenzen genannt, und Sie können die Enhancer-Sequenzen in diesem Bild am oberen Ende des DNA-Strangs sehen. Dort sehen Sie ein paar der orangefarbenen Kugeln, die in dieser Region an eine Sequenz gebunden haben.

01:13 Die Bindung an die Sequenz ist einer der ersten Schritte im Prozess der Transkriptionsauslösung.

01:17 Enhancer-Sequenzen sind wichtig, weil sie gewebespezifisch sind, d. h. ein Enhancer in einer Hautzelle kann aktiv sein, während derselbe Enhancer in einer Knochenzelle nicht aktiv sein kann. Wie wird das kontrolliert? Auf der Ebene des Enhancers lässt sich dies ganz einfach dadurch steuern, ob der Transkriptionsfaktor synthetisiert wird oder nicht.

01:40 Eine Hautzelle könnte den Enhancer herstellen, der den Transkriptionsfaktor aktiviert, eine Knochenzelle hingegen nicht. Andere Möglichkeiten der Kontrolle bestehen darin, das Protein zu modifizieren oder an andere Dinge zu binden, um es an der Bindung an die DNA zu hindern. Dies ist sehr wichtig, denn dadurch wird die Gewebespezifität des Gens, das sich in der Nähe befindet, gewährleistet. In diesem Fall können Sie sehen, dass die Enhancer-Sequenz zu einer anderen Region auf der DNA zurückgebogen wurde, und die andere Region auf der DNA unten ist die, in der sich das Gen tatsächlich befindet. Nun können Enhancer Tausende von Basenpaaren entfernt sein, und die DNA bindet zurück und ermöglicht dies. Dies ist sehr wichtig, denn die Bindung der Enhancer an andere Proteine in der Nähe der Startstelle für die Transkription der RNA ist für die Transkription unerlässlich.

02:30 Wenn die Enhancer nicht vorhanden sind, wird das Gen nicht transkribiert.

02:35 Die Bindung ist eine sehr wichtige Funktion, die dadurch zustande kommt, dass die Proteine Wasserstoffbrücken innerhalb des DNA-Duplexes erkennen.

02:46 und Sie können an der Struktur hier sehen, dass dies tatsächlich ein komplizierter Prozess ist. Es sind viele Proteine beteiligt, aber wenn alle Proteine an die DNA binden und mit der RNA-Polymerase interagieren, kann die Transkription beginnen. Hier sehen wir den Transkriptionsfaktor, der sich an die DNA gebunden hat. Darüber hinaus gibt es viele Faktoren, die beeinflussen, ob die Transkription stattfindet oder nicht. Zum einen die Biegung der DNA, wie ich bereits erwähnt habe, und zum anderen das Vorhandensein anderer Proteine in diesem Bereich, die ebenfalls Einfluss darauf haben, ob die Transkription stattfindet oder nicht. Der Promotorkomplex ist dieser Komplex von Proteinen, den Sie auf dem Bildschirm sehen, und erst nachdem sich dieser Promotorkomplex gebildet hat, kann die RNA-Polymerase binden. Das sind ganz andere Umstände als in prokaryontischen Zellen.