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Genregulation

1 Definition

Unter dem Vorgang der Genregulation versteht man die Aktivitätssteuerung von Genen bzw. die Steuerung der Expressionsstärke bestimmter Genabschnitte oder einzelner Gene. Dadurch kann die intrazelluläre Konzentration des Proteins – für das das entsprechende Gen codiert – verringert oder gesteigert werden. Die Regulation kann auf mehreren Ebenen und zu verschiedenen Zeitpunkten des Expressionsvorganges stattfinden. Die Umsetzung von genetischer Information in das letztendliche Genprodukt – die Genexpression – besteht aus mehreren Schritten, an denen jeweils die Regulationsmechanismen ansetzen können.

2 Ansatzpunkte der Genregulation

Wie erwähnt können die Regulationsmechanismen der Genregulation an sämtlichen Punkten der Genexpression ansetzen. Diese wären chronologisch:

3 Regulation über die Transkriptionsinitiation

Hierbei handelt es sich um den ersten Schritt der gesamten Proteinbiosynthese. An dieser Stelle fällt die Entscheidung, ob eine genetische Information schlussendlich zu einer Aminosäuresequenz und damit zu einem Protein umgewandelt werden soll. Diese Entscheidung fällt an den regulatorischen Genfrequenzen. Dabei handelt es sich um spezielle Genabschnitte, an denen entweder ein aktivierendes Protein (Transkriptionsfaktor), oder ein hemmendes Protein binden kann. Die aktivierenden Transkriptionsfaktoren heißen Aktivatoren, die hemmenden Transkriptionsfaktoren nennen sich Repressoren. Bindet ein Repressor an die regulatorische DNA-Sequenz, können diese Abschnitte nicht mehr transkribiert werden, da kein weiterer Trankriptionsfaktor binden kann. Umgekehrt – nach Bindung eines Aktivators – kann mit der Transkription und somit mit der Proteinbiosynthese begonnen werden. Dies ist der erste und einer der bedeutendsten Schritte der Genregulation.

4 Regulation über die Transkriptionstermination

Es existieren verschiedene Regulationsmechanismen bei Eukaryoten und Prokaryoten.

4.1 Regulation über die Transkriptionstermination bei Prokaryoten

4.2 Regulation über die Transkriptionstermination bei Eukaryoten

Es existieren bei Eukaryoten 3 verschiedene RNA-Polymerasen (I, II, III). Diese benutzen jeweils unterschiedliche Terminationssequenzen.

5 Regulation über das Capping

6 Regulation über die Polyadenylierung

7 Regulation über Spleißen

Regulatorische Faktoren bestimmen, welche Introns gespleißt werden.

8 Regulation über den Transport ins Cytoplasma

  • lediglich fertig prozessierte mRNA wird mit dem 5'-Ende durch die Kernporen geschleust
  • Zusammenfügung der mRNA mit mehreren Proteinen zu einem hnRNP-Komplex, welcher dann durch die Kernhülle wandern kann
  • die Effektivität und Geschwindigkeit dieses Vorgangs kann regulatorisch beeinflusst werden

9 Regulation über die Translationsinitiation

10 Regulation über die Stabilität der mRNA

  • Genregulation über die Halbwertszeit der mRNA
  • abhängig von der Menge der im Zellkern produzierten mRNA
  • liegt eine sehr stabile mRNA vor, kann die Proteinsynthese auch noch einige Zeit nach Inaktivierung der Gene stattfinden
  • Proteine, die u. U. schnell ausgeschaltet werden müssen, ist kurzlebige, instabile mRNA von Vorteil

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