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Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

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Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll. mehrere Alternativen. Abbau. !. Transkription Splicing Translation Enyzm-Aktivit ät Protein-Abbau Transport Extrazelluläre Einflüsse. !. Ausdehnung von Netzwerken : Organelle Zelle Gewebe Organ Organismus. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

GenregulatorischeNetzwerke

Andreas Moll

Page 2: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Der lange Weg von der DNA zum Protein

Page 3: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Bestandteile von regulatorischen Netzwerken

•Transkription

•Splicing

•Translation

•Enyzm-Aktivität

•Protein-Abbau

•Transport

•Extrazelluläre Einflüsse

Page 4: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Komplexizität von Netzwerken

Page 5: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Ausdehnung von Netzwerken

Ausdehnung von Netzwerken:• Organelle• Zelle• Gewebe• Organ• Organismus

Diffusion und aktive Transporte durch Membranen zwischen Kompartementen erschweren das Verständis eines Netzwerkes.

Page 6: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Transkription

Transkriptions-Faktor Bindestellen (Transkriptions-Elemente TE)

Erst durch das Binden von TF wird die Transkription ermöglicht.

Es gibt zwei Arten von TF:•generelle TF = GTF z.B. Polymerase, Abstandshalter•regulatorische TF = RTF (sequenzspezifisch)

Generelle TF binden meist nicht an der DNA selbst, sondern an anderen RTF.

Die gebundenen TF definieren den Zustand eines TE.

In bestimmten Zuständen kann die Transkription starten.

Transkriptionsfaktoren (TF)

ATGCGTGAATGT.......................AGGCACGCDATGA

TGACGCA CACGTG GGGCGG CCAAT TATA ATG TGAExon Intron ExonPromotor

Page 7: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Transkription

Transkriptionsfaktoren (TF)

ATGCGTGAATGT.......................AGGCACGCDATGA

TGACGCA CACGTG GGGCGG CCAAT TATA ATG TGAExon Intron ExonPromotor

Die einzelnen Zustände der TE bestimmen den Gesamtzustand des Promotors. Dadurch kann der Promotor u.U. sehr viele verschiedene Zustände annehmen.

Chemische Reaktionen (z.B. Bindungen, Spaltungen, Modifikationen) bilden dabei die Übergänge zwischen den Zuständen.

Zur kompletten Modellierung muß eine Datenstruktur gefunden werden, die alle Zustände und möglichen Übergänge beschreiben kann.

Am besten eignet sich dazu ein Graph:Knoten = ZuständeKanten = Blätter

Page 8: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Stufenweiser Aufbau des Transkriptosoms

Page 9: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Transkription: Wirkung aus der Ferne

BendingBending

Page 10: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

einfache Regelmechanismen

Page 11: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

negative Substrat-Induktion

Beteiligte Enyzme:-Beta-Galactosidase-Lactose Permease-Thiogalactoside transacetylase

Page 12: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

negative Substrat-Induktion

Page 13: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

positive Substrat-Induktion

Page 14: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Das Lactose-Operon

Page 15: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

einfache Regelkreise

Page 16: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Verlaufsformen oszillierender Schwingungen

Page 17: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Signalkaskaden: MAP-Kinase

Page 18: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Signalkaskaden: Proteinkinase K

Page 19: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Signalkaskaden: c-fos

Page 20: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

NFkB-Signaltransduktion

Page 21: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Modell 1: Petrinetz

Page 22: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Modell 2: Differentialgleichungen

Page 23: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Histon

Page 24: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Nucleosom

Page 25: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

DNA-Tertiärstruktur

Page 26: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Chromatin-Struktur

Page 27: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

De/Acetylierung der Histone

Page 28: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Modifikationen an DNA und Histonen

1. Möglichkeiten der Histon-Modifikationen- Acetylierung /Deacetylierung- Phosphorylierung- Methylierung2. Methylierung der Cytosine

Diese Modifikationen verändern die Bindungsfähigkeit von Transkriptionsfaktoren durch:

-Direkte Wechselwirkung (z.B. Ladungsverteilung)

-Änderung der Sekundär- und Tertiärstruktur der DNA

Epigenetik: Änderung der Nutzung genetischen Materials, teilweise vererbbar.

Page 29: Genregulatorische Netzwerke Andreas Moll

Links

Modelle von genregulatorischen Netzwerken

Generegulation

Genenet

Using Artificial Genomes to model Genetic Networks

Petrinetze