Molekulargenetik der Eukaryoten WS 2014/15, VL 7

Molekulargenetik der Eukaryoten
WS 2014/15, VL 7
Erwin R. Schmidt
Institut für Molekulargenetik
Sind Transposons für den Organismus von
Nutzen?
Interessantes Beispiel: Immunglobulingene
Der Mensch kann vermutlich
>1012 verschiedene Antikörper *)
bilden,
hat aber insgesamt nur
23.000 Gene
* Molecular Biology of the Cell, 4th Edition
Die Variabilität der Immunglobuline:
Die Struktur der Immunglobuline:
Die Immunglobuline bestehen aus zwei Ketten,
L und H, die über Disulfidbrücken verknüpft sind
Die Gene für Immunglobuline bestehen aus
verschiedenen Teilen, die in den Chromosomen nicht
unmittelbar zusammen liegen
Beispiel Kappa–L-Kette
Die Genteile der L-Ketten entsprechen der variablen (V),
der konstanten (C) und einer „joining“(J) Region
Beispiel Kappa–L-Kette
Bei den H-Ketten kommt zu der variablen (V),
der konstanten (C) und der „joining“(J) Region noch
eine „diversity“ (D) Region hinzu
Beispiel Kappa–L-Kette
V-, J- und D-Abschnitte werden von einer speziellen „inverted
repeat“ Sequenz flankiert,
in den D-Abschnitten kommt diese an beiden Seiten vor
Beispiel Kappa–L-Kette
Die Variabilität der Antikörper wird durch „Rearrangements“ der
Genteile während der Immunzellenreifung erzeugt:
die Southern-Analyse zeigt Unterschiede zwischen Embryo
und „reifen“ Immunzellen
Bei der leichten Ketten werden V- und J-Teile „rekombiniert“
(rearrangiert). Der Enzymkomplex für die Rekombination ist
die V(D)J-Rekombinase (Gene rag 1 und rag 2)
Beim „Rearrangement“ werden jeweils einzelne der Genteile
„rekombiniert“
Das „Rearrangement“ folgt einer festgelegten Reihenfolge
Bei der Rekombination spielt die
„recognition sequence“ eine entscheidende Rolle
Die Rekombination wird vermittelt durch die
„Rekombinationssequenz“ am Ende der Genteile
Obwohl die Rekombination recht präzise abläuft,
werden die Teile absichtlich „unpräzise“ verknüpft
Bei der VDJ- Rekombination werden noch zusätzlich Nukleotide
von der terminalen Nukleotidyltransferase eingefügt,
Bei der VDJ- Rekombination entstehen außerdem „somatische
Mutationen“
Antikörperklassen
Die Antikörperklasse wird durch die C-Region bestimmt
Der Antikörper“switch“ erfolgt durch Rekombination zwischen
verschiedenen C-Abschnitten in der „switch“-Region
Durch Verwendung unterschiedlicher Polyadenylierungsstellen
kann entweder die lösliche oder die membranständige Form
erzeugt werden
Die IG-Genfamilie hat sehr viele verschiedene Mitglieder:
Noch komplizierter sind die Gene für die
T-Zell-Rezeptor Ketten
Für die Genregulation ist ein Enhancer im ersten Intron
entscheidend:
Was hat das alles mit Transposons zu tun?
Stammen die
Rekombinationsignale
von einem Transposon?
Variabilität bei Oberflächenproteinen von
Trypanosomen („VSGs“)
ELC = Expression linked copy
Genkonversion sorgt für immer neue Varianten
Transplicing stellt den „Leader“ bereit
Was ist
„Transplicing“
Repetitive Gene:
•
•
•
•
•
•
•
Immunglobulingenfamilie
Gene für rRNA
Gene für ribosomale Proteine
Gene tRNA
Histongene
Gene für snRNA
und viele andere
Histongencluster bei Drosophila
Ribosomen und ribosomale RNA:
Komponenten des Ribosoms
Komponenten des Ribosoms, 5sRNA
Komponenten des Ribosoms, 16sRNA
Die rRNA-Sekundärstruktur ist evolutionär extrem konserviert
Komponenten des Ribosoms, 16sRNA
Ribosom: Aktives Zentrum