„Sigma-Faktoren“ – Versionsunterschied

Versionsgeschichte interaktiv durchsuchen

[ungesichtete Version]

[gesichtete Version]

Inhalt gelöscht Inhalt hinzugefügt

Inline

Aktuelle Version vom 16. September 2024, 15:59 Uhr

Sigma-Faktoren (σ-Faktoren) sind bakterielle Proteine, welche für die Initiation der Transkription notwendig sind.

In der Regel sind Sigma-Faktoren in der Zelle an die RNA-Polymerase gebunden. Eine vollständige bakterielle Polymerase mit gebundenem Sigma-Faktor wird oft auch als Holoenzym bezeichnet. Sie besteht aus sechs Untereinheiten (α₂ββ’ωσ). Das Minimal- oder Coreenzym dagegen ist nicht an die σ-Untereinheit gebunden. In anderen Zusammenhängen ist die Bedeutung von Holoenzym allerdings oft eine andere.

Sigma-Faktoren weisen eine hohe Affinität zur Pribnow-Box und der -35-Sequenz des Promotors auf. Damit erhöht sie die Bindewahrscheinlichkeit des Polymerase-Holoenzyms an die Startstelle des offenen Leserahmens der DNA. Auch ohne Sigma-Faktor kann die RNA-Polymerase an die DNA binden, doch es kommt nicht zur Transkription. Wenn das Polymerase-Holoenzym den offenen Komplex bildet und die Transkription beginnt, wird der Sigma-Faktor abgespalten.

Abhängig von den Umweltbedingungen exprimieren Bakterien in der Regel mehrere verschiedene Sigma-Faktoren, die im Allgemeinen unterschiedliche Promotorspezifitäten aufweisen. Hierdurch wird die Transkription spezieller Gene zur Anpassung an die Umweltbedingungen vermittelt. Es sind zwei Klassen von Sigma-Faktoren bekannt. Eine Klasse mit vielen Vertretern weist Homologien zum Faktor Sigma-70 der Bakterienspezies Escherichia coli auf. Eine kleinere Familie – bei den meisten Bakterien mit nur einem einzigen Vertreter – ist homolog zum E. coli-Faktor Sigma-54. Diese unterscheidet sich sowohl strukturell als auch im Mechanismus der Transkriptionsinitiation stark von der Sigma-70-Familie. Sigma-Faktoren werden durch ihre Molekülmasse charakterisiert. Der Faktor σ⁷⁰ zum Beispiel beschreibt den Sigma-Faktor mit einer Molekülmasse von 70 kDa.

Sigma-Faktoren aus E. coli:

Sigma-Faktor	Gen	Erkennungssequenz (-35)	Erkennungssequenz (-10)	Expression
σ⁷⁰	rpoD	TTGACA	TATAATg	unter normalen Bedingungen
σ³²	rpoH	CTTGAAA	CCCCATNT	bei Hitzestress
σ⁵⁴	rpoN	CTGGCAC	TTGCA	bei Stickstoffmangel
σ²⁸	rpoF	TAAA	GCCGATAA	Flagellenexpression
σ³⁸	rpoS	CCGGCG		generelle Stressantwort
σ¹⁹	FecI	AAGGAAAAT		Eisentransport
σ²⁴	rpoE	GAACTT	TCTGA	bei Zellhüllstress

Sigma 70 ist der Haushalts- (Housekeeping-) Sigma-Faktor von E. coli, der die Transkription jener Gene einleitet, deren Genprodukte unter gewöhnlichen Umweltbedingungen benötigt werden.

Sigma 32 ist der Hitzeschock-Sigma-Faktor in E. coli, der vom Gen rpoH codiert wird. Erhöht sich die Temperatur in der Zelle, wird der Faktor vermehrt synthetisiert. Durch die erhöhte Sigma-32-Konzentration in der Zelle bindet das Protein mit hoher Wahrscheinlichkeit an das Polymerase-Core-Enzym. Dadurch werden Hitzeschockproteine exprimiert, die der Zelle helfen, die erhöhten Temperaturen zu überleben. Zu ihnen gehören zum Beispiel Chaperone, Proteasen und DNA-Reparaturenzyme.

Sigma 54 wird durch das Gen rpoN codiert und bei Stickstoffmangel hergestellt. Das Sigma 54-Holoenzym aktiviert unter anderem die Expression der Glutaminsynthetase, die das Schlüsselenzym für die Stickstoff-Assimilierung darstellt.

Sigma 38 ist der Sigma-Faktor der generellen Stressantwort in E. coli. Bei Stressfaktoren wie Kohlenstoffmangel, Aminosäuremangel oder Übersäuerung wird die Sigma 38-Expression hochreguliert. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn eine Bakterienkultur in die stationäre Phase übergeht. Unter Sigma 38 werden Proteine exprimiert, die die Zelle vor schädigenden Umwelteinflüssen schützen.

Literatur

Richard R. Burgess, Larry Anthony: How sigma docks to RNA polymerase and what sigma does. In: Current Opinion in Microbiology. Bd. 4, Nr. 2, 2001, ISSN 1369-5274, S. 126–131, PMID 11282466, doi:10.1016/S1369-5274(00)00177-6.
Georg Fuchs (Hrsg.): Allgemeine Mikrobiologie. 8., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage. Thieme, Stuttgart u. a. 2007, ISBN 978-3-13-444608-1.
Tanja M. Gruber, Carol A. Gross: Multiple sigma subunits and the partitioning of bacterial transcription space. In: Annual Review of Microbiology. Bd. 57, 2003, S. 441–466, PMID 14527287, doi:10.1146/annurev.micro.57.030502.090913.
John D. Helmann, Michael J. Chamberlin: Structure and function of bacterial sigma factors. In: Annual Review of Biochemistry. Bd. 57, 1988, S. 839–872, PMID 3052291, doi:10.1146/annurev.bi.57.070188.004203.
Rolf Knippers: Molekulare Genetik. 9., komplett überarbeitete Auflage. Thieme, Stuttgart u. a. 2006, ISBN 3-13-477009-1.
Mark S. B. Paget, John D. Helmann: The σ⁷⁰ family of sigma factors. In: Genome Biology. Bd. 4, Nr. 1, 2003, 203, PMID 12540296 doi:10.1186/gb-2003-4-1-203 (Volltextzugriff).

Weblinks

Commons: Sigma-Faktoren – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

@@ Zeile 1: / Zeile 1: @@
-Ein '''Sigma-Faktor''' beschreibt in der Protein-Biosynthese von Prokaryonten ein Protein, welches für die [[Initiation (DNA-Transkription)|Initiation der Transkription]] notwendig ist.
+'''Sigma-Faktoren''' ('''σ-Faktoren''') sind [[Bakterien|bakterielle]] [[Protein]]e, welche für die [[Transkriptionsinitiation|Initiation der Transkription]] notwendig sind.
+In der Regel sind Sigma-Faktoren in der Zelle an die [[RNA-Polymerase]] gebunden. Eine vollständige bakterielle Polymerase mit gebundenem Sigma-Faktor wird oft auch als [[Holoenzym]] bezeichnet. Sie besteht aus sechs Untereinheiten (α<sub>2</sub>ββ’ωσ). Das Minimal- oder Coreenzym dagegen ist nicht an die σ-Untereinheit gebunden. In anderen Zusammenhängen ist die Bedeutung von Holoenzym allerdings oft eine andere.
-Der Sigma-Faktor bindet an die [[Pribnow-Box]] des Promotors und erhöht damit drastisch die Bindungswahrscheinlichkeit der [[Polymerase]] an dieser Stelle, denn die Polymerase kann sich auch so locker an die [[Desoxyribonukleinsäure|DNA]] binden (allerdings ohne zu transkribieren). Nun wird unter Einbau von Nukleotiden die [[Elongation]] gestartet, wobei der Sigma-Faktor abgespalten wird.
+Sigma-Faktoren weisen eine hohe Affinität zur [[Pribnow-Box]] und der -35-Sequenz des [[Promotor (Genetik)|Promotors]] auf. Damit erhöht sie die Bindewahrscheinlichkeit des Polymerase-Holoenzyms an die Startstelle des [[Offener Leserahmen|offenen Leserahmens]] der DNA. Auch ohne Sigma-Faktor kann die RNA-Polymerase an die DNA binden, doch es kommt nicht zur [[Transkription (Biologie)|Transkription]]. Wenn das Polymerase-Holoenzym den offenen Komplex bildet und die Transkription beginnt, wird der Sigma-Faktor abgespalten.
+Abhängig von den Umweltbedingungen [[Genexpression|exprimieren]] Bakterien in der Regel mehrere verschiedene Sigma-Faktoren, die im Allgemeinen unterschiedliche Promotorspezifitäten aufweisen. Hierdurch wird die Transkription spezieller Gene zur Anpassung an die Umweltbedingungen vermittelt. Es sind zwei Klassen von Sigma-Faktoren bekannt. Eine Klasse mit vielen Vertretern weist [[Homologie (Genetik)|Homologien]] zum Faktor Sigma-70 der Bakterienspezies ''[[Escherichia coli]]'' auf. Eine kleinere Familie – bei den meisten Bakterien mit nur einem einzigen Vertreter – ist homolog zum ''E. coli''-Faktor Sigma-54. Diese unterscheidet sich sowohl strukturell als auch im Mechanismus der [[Transkriptionsinitiation]] stark von der Sigma-70-Familie. Sigma-Faktoren werden durch ihre [[Molekülmasse]] charakterisiert. Der Faktor σ<sup>70</sup> zum Beispiel beschreibt den Sigma-Faktor mit einer Molekülmasse von 70&nbsp;[[Dalton (Einheit)|kDa]].
-[[Kategorie:Molekularbiologie]]
-[[en:Sigma factor]]
+'''Sigma-Faktoren aus'' E. coli'':'''
+{| class="wikitable" style="text-align:center"
+|- class="hintergrundfarbe6"
+! Sigma-Faktor !! Gen !! Erkennungssequenz (-35) !! Erkennungssequenz (-10) !!Expression
+|-
+| σ<sup>70</sup> || ''rpoD'' || <span style="font-family:monospace;">TTGACA</span> ||<span style="font-family:monospace;">TATAATg</span>|| unter normalen Bedingungen
+|-
+| σ<sup>32</sup> || ''rpoH'' || <span style="font-family:monospace;">CTTGAAA</span> ||<span style="font-family:monospace;">CCCCATNT</span> || bei Hitzestress
+|-
+| σ<sup>54</sup> || ''rpoN'' || <span style="font-family:monospace;">CTGGCAC</span> ||<span style="font-family:monospace;">TTGCA</span>|| bei Stickstoffmangel
+|-
+| σ<sup>28</sup> || ''rpoF'' || <span style="font-family:monospace;">TAAA</span> ||<span style="font-family:monospace;">GCCGATAA</span>|| Flagellenexpression
+|-
+| σ<sup>38</sup> || ''rpoS'' || <span style="font-family:monospace;">CCGGCG</span> |||| generelle Stressantwort
+|-
+| σ<sup>19</sup> || ''FecI'' || <span style="font-family:monospace;">AAGGAAAAT</span> |||| Eisentransport
+|-
+| σ<sup>24</sup> || ''rpoE'' || <span style="font-family:monospace;">GAACTT</span> ||<span style="font-family:monospace;">TCTGA</span>|| bei Zellhüllstress
+|}
+* '''Sigma 70''' ist der Haushalts- (''Housekeeping-'') Sigma-Faktor von ''E. coli'', der die Transkription jener Gene einleitet, deren Genprodukte unter gewöhnlichen Umweltbedingungen benötigt werden.
+* '''Sigma 32''' ist der Hitzeschock-Sigma-Faktor in ''E. coli'', der vom Gen ''rpoH'' codiert wird. Erhöht sich die Temperatur in der Zelle, wird der Faktor vermehrt synthetisiert. Durch die erhöhte Sigma-32-Konzentration in der Zelle bindet das Protein mit hoher Wahrscheinlichkeit an das Polymerase-Core-Enzym. Dadurch werden [[Hitzeschockprotein]]e exprimiert, die der Zelle helfen, die erhöhten Temperaturen zu überleben. Zu ihnen gehören zum Beispiel [[Chaperon (Protein)|Chaperone]], [[Protease]]n und DNA-Reparaturenzyme.
+* '''Sigma 54''' wird durch das Gen ''rpoN'' codiert und bei Stickstoffmangel hergestellt. Das Sigma 54-Holoenzym aktiviert unter anderem die Expression der [[Glutamin]]synthetase, die das Schlüsselenzym für die Stickstoff-Assimilierung darstellt.
+* '''Sigma 38''' ist der Sigma-Faktor der generellen Stressantwort in ''E. coli''. Bei Stressfaktoren wie Kohlenstoffmangel, Aminosäuremangel oder [[Azidose|Übersäuerung]] wird die Sigma 38-Expression hochreguliert. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn eine Bakterienkultur in die stationäre Phase übergeht. Unter Sigma 38 werden Proteine exprimiert, die die Zelle vor schädigenden Umwelteinflüssen schützen.
+== Literatur ==
+* Richard R. Burgess, Larry Anthony: ''How sigma docks to RNA polymerase and what sigma does.'' In: ''[[Current Opinion in Microbiology]].'' Bd. 4, Nr. 2, 2001, {{ISSN|1369-5274}},  S. 126–131, PMID 11282466, [[doi:10.1016/S1369-5274(00)00177-6]].
+* [[Georg Fuchs (Biologe)|Georg Fuchs]] (Hrsg.): ''Allgemeine Mikrobiologie.'' 8., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage. Thieme, Stuttgart u. a. 2007, ISBN 978-3-13-444608-1.
+* Tanja M. Gruber, Carol A. Gross: ''Multiple sigma subunits and the partitioning of bacterial transcription space.'' In: ''[[Annual Review of Microbiology]].'' Bd. 57, 2003, S. 441–466, PMID 14527287, [[doi:10.1146/annurev.micro.57.030502.090913]].
+* John D. Helmann, Michael J. Chamberlin: ''Structure and function of bacterial sigma factors.'' In: ''[[Annual Review of Biochemistry]].'' Bd. 57, 1988, S. 839–872, PMID 3052291, [[doi:10.1146/annurev.bi.57.070188.004203]].
+* [[Rolf Knippers]]: ''Molekulare Genetik.'' 9., komplett überarbeitete Auflage. Thieme, Stuttgart u. a. 2006, ISBN 3-13-477009-1.
+* Mark S. B. Paget, John D. Helmann: ''The σ<sup>70</sup> family of sigma factors.'' In: ''[[Genome Biology]].'' Bd. 4, Nr. 1, 2003, 203, PMID 12540296 [[doi:10.1186/gb-2003-4-1-203]] (Volltextzugriff).
+== Weblinks ==
+{{Commonscat|Sigma factors|Sigma-Faktoren}}
+[[Kategorie:Transkriptionsfaktor| SigmaFaktoren]]
+[[Kategorie:Proteingruppe]]