Lernziele
Wenn Sie diese Seite durchgearbeitet haben, sollten Sie wissen
- Welche Aufgaben ein Promotor hat,
- was der Unterschied zwischen einem starken und einem schwachen Promotor ist und
- welche Rolle dabei die Konsensus-Sequenzen spielen.
Die RNA-Polymerase bindet bevorzugt an Stellen auf der DNA, die vor einem Gen liegen. Eine solche Erkennungs- und Bindungsstelle nennt man Promotor. Promotoren haben zwei Aufgaben: Erstens binden sie die RNA-Polymerase mehr oder weniger fest. Zweitens stellt der Promotor den Startpunkt der Transkription dar.
Konsensus-Sequenzen
Wenn man die Nucleotid-Sequenzen von einigen hundert verschiedenen Promotoren des Bakteriums Escherichia coli vergleicht, so stellt man immer wieder fest, dass bestimmte Basensequenzen immer wieder auftauchen. Typischerweise enthalten diese Promotor-Motive häufig T- und A-Basen. Solche bei den meisten Promotoren übereinstimmend vorhandenen Basensequenzen bezeichnet man dann als Konsensus-Sequenzen (von Konsens = Übereinstimmung).
DNA-Sequenzen von sechs verschiedenen Promotoren und die daraus berechnete Konsensus-Sequenz. X steht für eine beliebige Base.
Ein Grund für das gehäufte Vorkommen der Basen T und A ist sicherlich, dass sich zwischen T- und A-Basen nur zwei Wasserstoffbrücken ausbilden. T/A-reiche DNA-Regionen können also besonders leicht aufgetrennt werden, und das ist ja auch der erste wichtige Schritt bei der Transkription der DNA. Am Promotor kann die DNA-Doppelhelix also wegen der vielen T- und A-Basen besonders leicht in Einzelstränge gespalten werden (Spektrum der Wissenschaft, März 2014, Seite 20).
Starke und schwache Promotoren
Die Konsensus-Sequenz von Promotoren ist das Ergebnis einer statistischen Analyse, so ähnlich wie in Abbildung 1 demonstriert, nur viel komplizierter. Dass irgendein Promoter genau diese Sequenz besitzt, ist zwar nicht unmöglich, aber sehr unwahrscheinlich. Jede Promotor-Sequenz wird mehr oder weniger stark von der Konsensus-Sequenz abweichen.
Es gibt aber Promotoren, deren Basensequenzen der Konsensus-Sequenz ziemlich ähnlich sind. Da sich die RNA-Polymerase nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip an die Promotor-DNA heftet, ist es klar, dass Promotoren, deren DNA-Sequenz der Konsensus-Sequenz nahe kommt, die Polymerase besonders stark binden. Promotoren, deren DNA-Sequenz stärker von der Konsensus-Sequenz abweicht, binden die RNA-Polymerase nicht so stark. Dementsprechend unterscheidet man zwischen starken und schwachen Promotoren.
Ein weiteres Beispiel für Experten
In dem Artikel "Consensus sequence" der engl. Wikipedia findet sich ein schönes Beispiel für eine Konsensus-Sequenz. Ich zitiere hier einmal wörtlich:
The conserved sequence motifs are called consensus sequences and they show which residues are conserved and which residues are variable. Consider the following example DNA sequence:
- A[CT]N{A}YR
In this notation, A means that an A is always found in that position; [CT] stands for either C or T; N stands for any base; and {A} means any base except A. Y represents any pyrimidine, and R indicates any purine.
In this example, the notation [CT] does not give any indication of the relative frequency of C or T occurring at that position.