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Tutorial MenueGenregulation in Eu- und ProkaryontenLerneinheit 2 von 2

Eukaryontische Genregulation

Eukaryontische Transkriptionsregulation

Gene, die zur Aufrechterhaltung der normalen Zellfunktionen benötigt werden (die so genannten housekeeping-Gene) werden i.a. mit etwa gleich bleibender Geschwindigkeit transkribiert. Die Transkription anderer Gene wird hingegen um Faktoren, die mehrere Größenordnungen betragen können, nach oben oder nach unten reguliert. Eine ganze Reihe von intra- und extrazellulären Faktoren kann durch direkte oder indirekte Interaktion mit der DNA die Transkriptionsrate beeinflussen.

Stromaufwärts (also am 5'-Ende) eukaryontischer Gene liegen Promotorbereiche, d.h. DNA-Bereiche, die zwar meistens nicht selbst transkribiert werden, jedoch für die Transkription enorm wichtig sind. Diese UAS (upstream activating sequences) können direkt in der Nähe der Startstelle lokalisiert sein, während Enhancer- oder Silencer-Elemente weiter von der Startstelle entfernt liegen und von dort die Transkription positiv oder negativ beeinflussen können. Enhancer-Elemente können beispielsweise die Transkriptionsrate um das 10-1000fache steigern! Neben der RNA-Polymerase wird der Promotorbereich von verschiedenen Transkriptionsfaktoren gebunden, deren Aktivität oft selbst direkt der Kontrolle durch Umweltfaktoren unterliegt.

Abb.1

Gene, die gemeinsam reguliert werden, haben häufig konservierte Sequenzen im Promotorbereich, die von den Transkriptionsfaktoren erkannt und gebunden werden:

Tab.1
Typische eukaryontische Regulationssequenzen - Erläuterungen: DHFR = Dihydrofolat-Reduktase
Bezeichnung der regulatorischen SequenzKonsensus-SequenzVorkommen
TATA-BoxTATA(A/T)A(A/T)Bei sehr vielen Genen (aber selten bei housekeeping-Genen). Wichtigstes Promotor-Element für die Polymerase II, das etwa 30 Nucleotide stromaufwärts der Transkriptionsstartstelle liegt und vom Transkriptionsfaktor TFIID gebunden wird.
CCAAT-BoxTGTGGCTNNNAGCCAAα- und β-Globin-Gen, bestimmte Oncogene u.a. Die CCAAT-Box liegt etwa 80 Nucleotide stromaufwärts der Transkriptionsstartstelle und wird von verschiedenen Transkriptionsfaktoren erkannt.
Hitzeschock (HS)-Konsensus-SequenzCTNGAATNTTCTAGABei vielen Hitzeschock- bzw. stressinduzierbaren Genen
AP2-BoxCCCCAGGCCollagenase, Metallothionin IIA-Gen u.a.
Sp1-BoxGGGCGGMetallothionin IIA-Gen, Typ-II-Protocollagen, DHFR-Gen und viele house keeping-Gene. Dieses Promotor-Element kommt oft in mehreren Kopien vor und wird vom Transkriptionsfaktor Sp1 gebunden, der als Multimer an die Promotor-Elemente bindet und diese auch über weitere Entfernungen miteinander verbindet.

Literatur

Day, D. A.; Tuite, M. F. (1998): Post-transcriptional gene regulatory mechanisms in eukaryotes: an overview. In: J. Endocrinol.. 157 , 361-371

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