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<!DOCTYPE html>

<title>Terminator (Genetik)</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Terminator (Genetik)</span></h1>

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</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Als <b>Terminator</b> oder <b>Transkriptionsterminator</b> wird jener Abschnitt einer genetischen Sequenz auf der <a href="Desoxyribonukleins%C3%A4ure" title="Desoxyribonukleinsäure">DNA</a> bezeichnet, der das Ende eines <a href="Gen" title="Gen">Gens</a> oder <a href="Operon" title="Operon">Operons</a> markiert, da er zur Beendigung (<i>Termination</i>) der <a href="Transkription_(Biologie)" title="Transkription (Biologie)">Transkription</a> führt.

</p><p>Bei der Transkription wird auch diese terminierende Sequenz von <a href="RNA-Polymerase" class="mw-redirect" title="RNA-Polymerase">RNA-Polymerasen</a> in die <a href="Nukleotidsequenz" title="Nukleotidsequenz">Nukleotidsequenz</a> des neugebildeten <a href="Ribonukleins%C3%A4ure" title="Ribonukleinsäure">RNA</a>-Strangs umgeschrieben. In dieser Form ist die <a href="Basensequenz" class="mw-redirect" title="Basensequenz">Basenfolge</a> eines Teminators auf dem RNA-Transkript dann das Signal – <b>Terminationssignal</b> – für jene Prozesse, die unmittelbar oder auch mithilfe zusätzlicher Faktoren – <b>Terminationsfaktoren</b> – dazu führen, dass der Transkriptionsvorgang beendet wird.

</p>

<p>In <a href="Prokaryoten" title="Prokaryoten">Prokaryoten</a> sind zwei Klassen von transkriptionalen Terminatoren bekannt:

</p>

<ul><li><i>Intrinsische</i> – durch unmittelbare RNA-Interaktion wirkend</li>

<li><i><a href="Rho-Faktor" title="Rho-Faktor">Rho-Faktor</a>-abhängige</i> – indirekt über Proteinfaktoren wirksam</li></ul>

<p>Die DNA-Sequenz eines intrinsischen Terminators enthält zumeist kurze Folgen von (vier bis zehn) <a href="Guanin" title="Guanin">G</a>/<a href="Cytosin" title="Cytosin">C</a>-Basenpaaren und eine Folge gleicher Basen (<a href="Thymin" title="Thymin">T</a> bzw. <a href="Adenin" title="Adenin">A</a>). In RNA umgeschrieben finden sich diese stromab oft gleich nach einem <a href="Stopcodon" title="Stopcodon">Stopcodon</a>, welches einen für die <a href="Translation_(Biologie)" title="Translation (Biologie)">Translation</a> des Transkripts <a href="Offener_Leserahmen" title="Offener Leserahmen">offenen Leserahmen</a> (ORF) beschließt.

</p><p>Die DNA-Sequenz der längeren Erkennungsregion für den Terminationsfaktor (<a href="Rho-Faktor" title="Rho-Faktor">ρ</a>) einer rho-abhängigen Termination enthält zumeist viele <a href="Guanin" title="Guanin">G</a>- und wenig <a href="Cytosin" title="Cytosin">C</a>-Basen; diese in RNA somit C-reiche Bindestelle (<i>rut</i> – <i>rho utilization site</i> genannt) liegt stromauf in einiger Distanz vor einem Stopcodon und der Terminationsstelle.

</p><p>In <a href="Eukaryoten" title="Eukaryoten">Eukaryoten</a>, wie dem Menschen, sind die Prozesse der transkriptionalen Termination weniger gut verstanden. Auch hier spielen Nukleotidsequenzen eine Rolle als <i>Terminationssignal.</i> Erkannt werden diese von verschiedenen Proteinen, die als <i>Terminationsfaktor</i> daran binden. In komplexem Zusammenspiel führen sie zum Pausieren der RNA-Synthese, zur Freisetzung des RNA-Transkripts und zur Ablösung der RNA-Polymerase von der DNA-Vorlage. Diese Teilprozesse sind in eukaryotischen Zellen oft zeitversetzt getrennte Abläufe, mit zwischengeschalteten Schritten der <a href="RNA-Prozessierung" class="mw-redirect" title="RNA-Prozessierung">RNA-Prozessierung</a>.

</p><p>Als <a href="Antiterminator" title="Antiterminator">Antiterminatoren</a> werden Proteine, RNAs oder (intrinsische) RNA-Strukturen bezeichnet, die eine Beendigung der Transkription verhindern.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Rho-unabhängige_Termination_(Intrinsische_Termination)"><span id="Rho-unabh.C3.A4ngige_Termination_.28Intrinsische_Termination.29"></span>Rho-unabhängige Termination (Intrinsische Termination)</h2></div>

<p>Bei dieser Form der Termination kommt es zur Ausbildung einer haarnadelförmigen <a href="Sekund%C3%A4rstruktur" title="Sekundärstruktur">Sekundärstruktur</a> im RNA-Transkript. Der Grund für diese <a href="Haarnadelstruktur" title="Haarnadelstruktur">Haarnadelstruktur</a> liegt in der speziellen Basenfolge. Daneben liegt oft ein <a href="Uracil" title="Uracil">U</a>-reicher Bereich vor. Für die optimale Struktur eines intrinsischen Terminators werden damit folgende Regionen im Transkript gebraucht:<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<ul><li>Stammbildende GC-reiche Regionen <i>a</i> und <i>c</i> (6–8 Nukleotide)</li>

<li>Schleifenbildende Region <i>b</i> (3–5 Nukleotide)</li>

<li>Poly-<a href="Uracil" title="Uracil">Uracil</a> Region <i>d</i> (3–8 Nukleotide)</li></ul>

<p>Die beiden GC-reichen Regionen <i>a</i> und <i>c</i> lagern sich zum sogenannten Stamm (<i>stem</i>) zusammen. Die dazwischen liegende Region <i>b</i> formt die sogenannte Schleife (<i>loop</i>). Die entstandene Haarnadelstruktur (<i>hairpin</i>) bewirkt eine Verzögerung des Transkriptionsvorgangs, solange sie bestehen bleibt.<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Dies wird begünstigt durch ein flexibles Protein mit besonderer Taschenbildung, <i>NusA</i>, das an die RNA-Polymerase gebunden ist.<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die RNA-Haarnadelstruktur führt darüber zu einer <a href="Allosterische_Hemmung" class="mw-redirect" title="Allosterische Hemmung">allosterischen Hemmung</a> der <a href="Nukleotid" class="mw-redirect" title="Nukleotid">Nukleotidaddition</a> am aktiven Zentrum der RNA-Polymerase.<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Mit der nachfolgenden Uracil-Reihe <i>d</i> verliert der transkriptionale Komplex an Stabilität.<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Nach der gängigen Theorie wird infolge der RNA-Haarnadel das RNA/DNA-Hybrid verkürzt und asymmetrisch verschoben; die schwache Bindung über U-A-<a href="Basenpaarung" class="mw-redirect" title="Basenpaarung">Basenpaarungen</a> zwischen RNA und DNA erlaubt dann jene Destabilisierung, mit der das Transkript aus dem Komplex entlassen wird.<sup id="cite_ref-6" class="reference"><a href="#cite_note-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Eine rho-unabhängige Termination wird auch bei der <a href="Attenuation_(Genexpression)" title="Attenuation (Genexpression)">Attenuation</a> genutzt zur Regulation der Genexpression.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Rho-abhängige_Termination"><span id="Rho-abh.C3.A4ngige_Termination"></span>Rho-abhängige Termination</h2></div>

<p>Bei der <a href="Rho-Faktor" title="Rho-Faktor">Rho-Faktor</a>-abhängigen Termination sind keine destabilisierenden Sequenzelemente in der RNA nötig, denn die Termination wird durch den Terminationsfaktor <i>Rho</i> katalysiert, einen <a href="Hexamer" class="mw-disambig" title="Hexamer">hexameren</a> Proteinkomplex. Die Destabilisierung des transkriptionalen Komplexes ist Folge der <a href="Helikase" class="mw-redirect" title="Helikase">Helikaseaktivität</a> des Rho-Faktors.<sup id="cite_ref-7" class="reference"><a href="#cite_note-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Rho erkennt hierbei <a href="Cytosin" title="Cytosin">C</a>-reiche (und <a href="Guanin" title="Guanin">G</a>-arme) Abschnitte auf dem Transkript. Es bindet auf dem neusynthetisierten RNA-Strang an einen ca. 70 <a href="Nukleotide" title="Nukleotide">nt</a> langen Bereich (<i>rut</i>), der stromauf der Terminationsstelle liegt. Mit ATPase-Aktivität bewegt sich Rho dann auf das 3’-Ende der RNA zu.

</p><p>Zum Terminationsfaktor wird Rho durch seine Wirkung als Helikase, die zu einer Trennung des RNA/DNA-Hybrids führt. Die Folge ist eine Dissoziation des Komplexes und so die Freisetzung des RNA-Transkripts.<sup id="cite_ref-8" class="reference"><a href="#cite_note-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Unterscheidung">Unterscheidung</h2></div>

<p>Die Terminatorsequenzen im DNA-Doppelstrang sind nicht gleich denen auf dem RNA-Einzelstrang des Transkripts. Beide sind im Übrigen zu unterscheiden von den <a href="Stopcodon" title="Stopcodon">Stopcodons</a> auf der <a href="MRNA" title="MRNA">mRNA</a>, die zur Termination der <a href="Translation_(Biologie)" title="Translation (Biologie)">Translation</a> führen.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>Rolf Knippers: <i>Molekulare Genetik.</i> 8. neubearbeitete Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2001, ISBN 3-13-477008-3.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">Y. C Carafa, E. Brody, C. Thermes: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0022283699800059"><i>Prediction of rho-independent Escherichia coli transcription terminators•:: A statistical analysis of their RNA stem-loop structures</i>.</a> In: <i><a href="Journal_of_molecular_biology" class="mw-redirect" title="Journal of molecular biology">Journal of molecular biology</a></i>, 216(4), 1990, S. 835–858.</span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text">I. Artsimovitch, R. Landick: <i>Interaction of a nascent RNA structure with RNA polymerase is required for hairpin-dependent transcriptional pausing but not for transcript release</i>. In: <i>Genes & Development</i>, 12(19), 1998, S. 3110–3122, <a href="https://doi.org/10.1101/gad.12.19.3110" class="extiw external" title="doi:10.1101/gad.12.19.3110">doi:10.1101/gad.12.19.3110</a></span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text"> X. Guo, A. Myasnikov, J. Chen, C. Crucifix, G. Papai, M. Takacs, P. Schultz, A. Weixlbaumer: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.cell.com/molecular-cell/abstract/S1097-2765(18)30106-0"><i>Structural Basis for NusA Stabilized Transcriptional Pausing.</i></a> In: <i>Molecular Cell</i>, 69 (5), März 2018, S. 816–827.</span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text">I. Toulokhonov, I. Artsimovitch, R. Landick: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://science.sciencemag.org/content/292/5517/730.abstract"><i>Allosteric control of RNA polymerase by a site that contacts nascent RNA hairpins.</i></a> In: <i><a href="Science" title="Science">Science</a></i>, 292(5517), 2001, S. 730–733.</span>

</li>

<li id="cite_note-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-5">↑</a></span> <span class="reference-text">V. Brendel, G. H. Hamm, E. N. Trifonov: <i>Terminators of transcription with RNA polymerase from Escherichia coli: what they look like and how to find them</i>. In: <i>Journal of biomolecular structure & dynamics</i>, 3(4), 1986, S. 705–723, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3078109?dopt=Abstract">PMID 3078109</a></span>

</li>

<li id="cite_note-6"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-6">↑</a></span> <span class="reference-text">P. H. von Hippel, T. D. Yager: <i>Transcript elongation and termination are competitive kinetic processes</i>. In: <i><a href="Proceedings_of_the_National_Academy_of_Sciences" class="mw-redirect" title="Proceedings of the National Academy of Sciences">Proceedings of the National Academy of Sciences</a></i>, 88(6), 1991, S. 2307–2311.</span>

</li>

<li id="cite_note-7"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-7">↑</a></span> <span class="reference-text">K. M. Walstrom, J. M. Dozono, P. H. von Hippel: <i>Kinetics of the RNA-DNA helicase activity of Escherichia coli transcription termination factor rho. 2. Processivity, ATP consumption, and RNA binding</i>. In: <i>Biochemistry</i>, 36(26), 1997, S. 7993–8004, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9201946?dopt=Abstract">PMID 9201946</a></span>

</li>

<li id="cite_note-8"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-8">↑</a></span> <span class="reference-text">D. J. Jin, R. R. Burgess, J. P. Richardson, C. A. Gross: <i>Termination efficiency at rho-dependent terminators depends on kinetic coupling between RNA polymerase and rho</i>. In: <i><a href="Proceedings_of_the_National_Academy_of_Sciences" class="mw-redirect" title="Proceedings of the National Academy of Sciences">Proceedings of the National Academy of Sciences</a></i>, 89(4), 1992, S. 1453–1457.</span>

</li>

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