Promotoren prokaryotischer und eukaryotischer Gene
Der Promotor ist die DNA-Sequenz vor der Transkriptionsstartstelle, an der die Transkription eines Gens beginnt, bei Bakterien wie bei Eukaryonten.
Das Wichtigste in Kürze
- Der Promotor ist eine regulatorische DNA-Sequenz vor dem Gen, an der die Transkription beginnt. Er ist kein Protein.
- Die Transkriptionsstartstelle trägt die Position +1. Stromaufwärts liegende Positionen sind negativ.
- Stromaufwärts bedeutet 5’-Richtung, stromabwärts 3’-Richtung, jeweils bezogen auf den codierenden Strang.
- Eukaryotische Promotoren enthalten Bindestellen für Transkriptionsfaktoren. Die TATA-Box liegt bei etwa −25 bis −30 und ist typisch für proteincodierende Gene.
- Bakterielle Promotoren liegen ebenfalls stromaufwärts und bestehen aus der −35- und der −10-Region.
Worum es geht
Jedes Gen braucht einen Startpunkt, an dem die Zelle mit dem Ablesen beginnt. Diesen Startpunkt markiert der Promotor, ein kurzer DNA-Abschnitt vor dem Gen. Wer seine Lage kennt, versteht später auch Genregulation und gentechnische Expressionssysteme, mit denen etwa Humaninsulin in Bakterien hergestellt wird.
Aufbau eines Gens
Ein Gen besteht aus zwei Teilen. Der transkribierte Bereich wird in RNA umgeschrieben. Davor liegt ein regulatorischer Bereich. Er legt fest, ob und wo die Transkription beginnt.
Bezugspunkt ist die Transkriptionsstartstelle. Das ist das erste Nukleotid, das in RNA übertragen wird. Es erhält die Position +1. Eine Position 0 gibt es nicht.
Die Richtungsangaben beziehen sich auf den codierenden Strang. Stromaufwärts heißt in 5’-Richtung, also vor der Startstelle. Diese Positionen tragen negative Zahlen. Stromabwärts heißt in 3’-Richtung, hinein in den transkribierten Bereich. Man kann sich die RNA-Polymerase wie ein Boot vorstellen, das flussabwärts von 5’ nach 3’ treibt.
Promotor als DNA-Sequenz
Im regulatorischen Bereich sitzt der Abschnitt, ohne den die Transkription nicht starten kann.
Regulatorische DNA-Sequenz stromaufwärts der Transkriptionsstartstelle, an der die Transkription eines Gens eingeleitet wird. Er ist ein Stück DNA und kein Protein.
An den Promotor binden Proteine. Er selbst ist aber nur die Bindestelle. Eukaryotische Promotoren enthalten Bindestellen für Transkriptionsfaktoren. Diese Proteine erkennen kurze Sequenzmotive und bringen die RNA-Polymerase an den Start. Wie sie die Genaktivität steuern, behandelt die Regulation der Transkription.
Ein bekanntes Promotorelement ist die TATA-Box. Sie ist eine kurze, A- und T-reiche Sequenz mit dem Konsensus TATAAA. A-T-Paare haben nur zwei Wasserstoffbrücken. Der Doppelstrang lässt sich dort leichter öffnen. Die TATA-Box liegt stromaufwärts, etwa bei Position −25 bis −30.
Typisch ist sie für Promotoren proteincodierender Gene der Eukaryonten. Nicht jeder Promotor besitzt eine. Die TATA-Box gehört zur Transkription. Anders als die Replikationsursprünge hat sie mit der DNA-Verdopplung nichts zu tun.
Bakterielle Promotoren
Auch bei Bakterien liegt der Promotor stromaufwärts, also in 5’-Richtung der Transkriptionsstartstelle. Er besteht aus zwei kurzen Kernsequenzen. Die −35-Region hat den Konsensus TTGACA. Die −10-Region (TATAAT, Pribnow-Box) ist wie die TATA-Box AT-reich. Beide erkennt die bakterielle RNA-Polymerase direkt über ihren Sigma-Faktor. Den Ablauf beschreibt die Transkription.
Eukaryotische Promotoren sind komplexer gebaut. Die Polymerase findet sie nicht allein, sondern braucht dafür Transkriptionsfaktoren. In der Lage stimmen beide Gruppen überein: Der Promotor steht vor dem transkribierten Bereich.
Quiz
Aussage 1
Bakterielle Promotoren liegen in 5’-Richtung, also stromaufwärts der Transkriptionsstartstelle.
Die −35- und die −10-Region liegen vor der Startstelle +1 und tragen deshalb negative Positionen.
Aussage 2
Der Promotor ist ein Protein, das an die DNA vor einem Gen bindet und so die Transkription startet.
Der Promotor ist selbst eine DNA-Sequenz. An ihn binden Proteine wie RNA-Polymerase und Transkriptionsfaktoren.
Aussage 3
Die TATA-Box liegt etwa bei Position +25 bis +30 innerhalb des transkribierten Bereichs.
Die TATA-Box liegt stromaufwärts bei etwa −25 bis −30 im Promotor eukaryotischer proteincodierender Gene.
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