Transcription – Complexity of RNA Structure

00:01 Ich habe diese Figur auf dem Bildschirm gezeichnet, um Ihnen eine Vorstellung der transkriptionellen Aktivierung eines eukaryotischen Gens zu geben.

00:10 Dies veranschaulicht eine Reihe von verschiedenen Begriffen über die ich etwas sagen möchte.

00:16 Es gibt also drei wesentliche Dinge, die ich in diesem Bild vermitteln möchte und wir dürfen natürlich nicht vergessen, dass die Komplexität der eukaryotischen Transkription wesentlich komplexer ist, als auf der Folie gezeigt wird. Die erste davon sind die Enhancer-Sequenzen, die Sie hier sehen können.

00:29 Enhancer sind also Sequenzen in der DNA und die Sequenzen in der DNA befinden sich in der Regel innerhalb von ein paar tausend Basenpaaren eines Zielgens, die die Zelle letztendlich ausdrücken will.

00:44 In einigen Fällen sind Enhancer-Sequenzen bekannt, die bis zu einer Million Basenpaare entfernt sind, aber in der Regel liegen sie innerhalb von ein paar Tausend.

00:52 Die Enhancer-Sequenzen sind Ziele für die Bindung durch Proteine, die Aktivatorproteine genannt werden.

00:59 Und wie der Name schon sagt, aktivieren die Aktivatoren etwas und diese Aktivatorproteine sind dazu da, zu helfen den Prozess der Transkription zu aktivieren.

01:09 Nun, die Transkription findet nicht an der Stelle des Enhancers, wie Sie sehen können, statt.

01:15 Stattdessen findet die Transkription in weiter Ferne statt. Ich sagte, es könnten zum Beispiel einige tausend Basenpaare sein.

01:20 Wie funktioniert also eine Enhancer-Sequenz, die die Transkription aktiviert, obwohl sie weit entfernt ist und wie erreichen diese Aktivatorproteine dies? Nun, wie man auf dem Bildschirm sehen kann, erreichen sie das durch eine Biegung der DNA, um die Aktivatorproteine und den Enhancer in der Nähe des Promotors zu erreichen. Nun ist der Promotor auf den unteren Strängen für das Gen von Interesse und dort, wo eine handvoll einzelner Proteine zu finden sind.

01:48 Diese werden Transkriptionsfaktorproteine genannt.

01:51 Und diese Transkriptionsfaktorproteine bilden einen Komplex an der Stelle des Promotors.

01:57 Das ist die Stelle, an der die RNA- Polymerase mit der Transkription beginnen wird.

02:03 In eukaryontischen Zellen heißt die RNA-Polymerase, die die Transkription katalysiert, RNA-Polymerase II.

02:11 Und die Proteine, die die Transkriptionsfaktoren sind, sehen Sie in dem Kasten, sie haben die Bezeichnung TF, wie beim Transkriptionsfaktor die römische Zahl 2 (II) und eine Vielzahl an Buchstaben, die jedem der einzelnen Transkriptionsfaktoren entsprechen.

02:26 So ist zum Beispiel TFIID eines der der ersten Proteine, das sich an an den Promotor bindet, weil es die AT-reiche Sequenz erkennt, die wir vorhin in Promotoren von prokaryotischen Zellen gesehen haben.

02:42 Die Bildung dieses Komplexes wird durch die Aktivatoren unterstützt. Das ist Teil der Funktion, die die Aktivatoren ausüben.

02:51 Dieser große Komplex, den Sie hier sehen und sie können tatsächlich ziemlich kompliziert sein, ist notwendig, damit die RNA- Polymerase II bindet.

03:00 Die RNA-Polymerase II wird nicht an bloße DNA binden. Es bindet nicht von selbst an die DNA. Das steht im Gegensatz zu dem, was wir bei E-Coli in einer anderen Präsentation gesehen haben, weil in E-Coli alles, was es für die RNA-Polymerase benötigt, um zu binden,in vielen Fällen der Sigma-Faktor ist, der ihm hilft, den Promotor zu erkennen.

03:19 Eukaryoten sind ganz anders und die Anzahl und Komplexität der Proteine ermöglicht entweder die Aktivierung oder Inaktivierung der Transkription aus einer Vielzahl von Gründen, wie sie von eukaryotischen Zellen benötigt werden könnten.

03:32 Nun gibt es einen dritten Faktor, der an der Kontrolle der die Transkription beteiligt ist.

03:38 Und dieser dritte Faktor ist eine weitere Sequenz, die zum Promotor benachbart sein kann und angrenzend an den Enhancer und wird als Isolatorsequenz bezeichnet.

03:48 Eine Isolatorsequenz wirkt umgekehrt wie eine Enhancer-Sequenz.

03:53 Es funktioniert wahrscheinlich durch ein Protein namens CTCF.

03:58 Was also CTCF und die Isolator Sequenz zu tun haben, ist es, die 3D-Konfiguration des gesamten Komplexes zu erkennen, den Sie hier sehen.

04:07 Und diese Änderung erlaubt es nicht, die Rückschleifung zu ermöglichen, das ist das, was ich vorhin beschrieben habe. Die Rückschleifung des Enhancers, um die Bildung des den Transkriptionskomplex zu bilden.

04:18 Auf diese Weise stoppt CTF vermutlich die Transkription einzelner Gene.

04:24 Der Faktor, der die Bindung von CTF an die Isolatorsequenz beeinflusst, kann durchaus die chemische Modifikation der DNA sein.

04:34 Wir fangen also an, ziemlich komplex zu werden, was hier alles passiert.

04:37 Die Modifikation der DNA kann also den Isolator beeinflussen, der Isolator kann den Enhancer beeinflussen und der Enhancer kann den Promotor nicht beeinflussen.

04:47 Es ist kompliziert, aber die eukaryotische Transkription ist sehr kompliziert.

04:52 Dies zeigt schematisch, was ich Ihnen in der letzten Abbildung beschrieben habe.

04:56 Wir haben einen Enhancer und wenn der Isolator nicht aktiv ist, kann der Enhancer helfen, einzelne Gene durch die hier beschriebene Schleifenbildung zu transkribieren.

05:08 Der Isolator kann die Sequenzen blockieren, wenn CTCF bindet und verändert die 3D Konfiguration, die ich beschrieben habe.

05:17 Die Blockierung des Isolators, wie gesagt, ermöglicht es dem Verstärker zu arbeiten, während der Isolator die Transkription stoppt.