H18 molbio

regulaties op 2 niveaus (prokaryoot)

• enzym regulatie

  • direct

  • feedback inhibitie

• Transcriptie, expressie van genen

  • operon model

trp-operon (prokaryoot)

operon

bevat meerdere genen

• alle genen zijn betrokken bij dezelfde metabole pathway

• een lang mRNA

  • meerdere open leesramen

wanneer tryptofaan aanwezig is (prokaryoot)

1. repressor bindt aan tryptofaan (co-repressor)

2. repressor is actief en bindt aan de operator

3. RNA-polymerase wordt geblokkeerd

4. geen transcriptie van het trp-operon

5. geen synthese va tryptofaan

6. 
   

wanneer tryptofaan afwezig is (prokaryoot)

dan is de repressor inactief

lac-operon (prokaryoot)

• bacterie gebuikt het liefst glucose maar ander lactose

• lactose metabole pathway alleen als:

  • lactose aanwezig

  • glucose afwezig

bij afwezigheid van lactose (prokaryoot)

• de repressor bindt de operator van het lac-operon

• RNA-polymerase geblokkeerd op het lac-operon

• geen transciptie

bij aanwezigheid van lactose (prokaryoot)

• de represoor bindt allolactose (inducer) en wordt inactief

• geen repressor meer op de operator

• transcriptie van de genen

bij afwezigheid van (extracellulair) glucose (prokaryoot)

• cAMP niveaus hoog

• cAMP bindt CRP (cAMP Receptor Protein)

• CRP bindt lac-promotor en stimuleert binding van RNA-polymerase

bij aanwezigheid van (extracellulaire) glucose (prokaryoot)

• cAMP niveaus laag

• cAMP bindt niet meer aan CRP

• CRP bindt niet meer aan lac-promotor

• geen binding van RNA-polymerase aan lac-promoter

repressible operon (prokaryoot)

• Trp-operon

• transcriptie wordt geremd door de repressor gebonden aan de co-repressor

inducible operon (prokaryoot)

• lactose of lac-operon

• transcriptie wordt geinduceerd door de inducer

3 manieren van genregulatie bij eukaryoten

• regulatie chromatine structuur

• regulatie transcriptie initiatie

• Post-transcriptionele regulatie

3 covalente modificaties van histon-staarten (eukaryoten)

• Methylatie

• fosforylatie

• acetatie

  • opent chromatine structuur → toegangelijk voor transcriptie machinery

• covalente modificatie van DNA

covalente modificatie van DNA

Methylatie van vooral cytosine

• meestal in genen die niet tot expressie komen

epigenetische overerving

doorgeven van histon- en DNA-modificaties aan dochtercellen

regulatie transcriptie initiatie (eukaryoten)

• gen-structuur

• transcriptiefactoren

• combinatorial control

controle elementen voor transcriptie

• promotor

  • → binding algemene transcriptiefactoren op RNA-promoter

• proximale controle elementen

• distale controle elementen (+100bp van promoter)

  • → enhancers

  • 
    

wat is er nodig om de transcriptie goed op gang te laten komen?

specifieke transcriptiefactoren

algemene TF’s (eukaryoten)

• betrokken bij alle genen

• binden aan DNA of eiwitten

• niet sterk genoeg voor transcriptie-initiatie

specifieke TF’s (activatoren en repressors)

• binden aan distale controle elementen

  • activatoren binden aan enhancers

enhancer

een DNA sequentie die wordt gebonden door een activator

hoe beïnvloeden sommige TF’s chromatine structuur?

• activatoren stimuleren acetylatie

• repressors stimuleren de-acetylatie

hoe komen verschillende genen in verschillende cellen tot expressie?

doordat alle genen verschillende sequenties enhancer hebben

welke processen moeten plaatsvinden om een 'mature’ mRNA te maken van het pre-mRNA?

• splicing

• poly-adenylering

• capping

alternatieve splicing

• 1 gen, 2+ verschillende eiwitten

• specifieke splice-varianten in verschillende celtypes

• speciefieke splice-varianten in verschillende stadia van ontwikkeling

• 90% van de menselijke genen wordt alternatief gespliced

post transcirptie regulatie

mRNA afbraak

• stabiliteit van mRNA variabel

eiwit

• processing

  • chemische modificaties

    • suikers, fosfaat, etc

  • afbraak

    • halfwaarde tijd eiwitten erg verschillend

    • gemarkeerd voor afbraak door aanzetten van ubiquitine groep

miRNA

• expressie verschilt tussen cellen

• miRNA worden verwerkt tot korte RNA streng (21nt) in complex met eiwit

  • miRNA protein complex

miRNA protein complex met mRNA volledig complementair:

mRNA breekt af

miRNA protein complex met mRNA minder complementair(7-10 nt)

translatie blokkade van mRNA

siRNA

short interfering RNA

• ook van buiten cel

  • virussen

  • door onderzoeker toegevoegd

Piwi interacting RNA (piRNA)

onder andere regulatie chromatine structuur

long noncoding RNA (lncRNA)

+200 nt

onder andere rol in X-inactivatie

Cytoplasmatische determinanten

van binnen de cel

• maternale factoren

inductie

van buiten de cel

• signaal transductie

determinatie

celtype is vastgelegd

differentiatie

• spier-specifieke eiwitten

• blokkeren celcyclus

• positieve feedback loop

homeotische genen

reguleren de plaatsing van lichaamsonderdelen

bicoid (maternaal effectgen)

transcriptiefactor

morfogen

• bepaald de hoofd-staart as in drosphila

• bij mutatie geen hoofd maar 2 staarten

• bij de meeste bicoid genen zit de kop

genen betrokken bij kanker

• (proto)-oncogenen

• Tumor-suppressor genen

(proto)-oncogenen

kanker veroorzakende genen

• normale versies → proto-oncogenen

  • betrokken bij normale celgroei en deling

hoe wordt proto-oncogene → oncogene

• translocatie of transpositie

  • genen verplaats met een plek met nieuwe promoter die veel aanstat

    • → veel meer groei simulanten

• gen wordt vermeerderd

  • eer veel meer groei stimulansen

• mutatie in het controlende deel van het gen

  • meer groei stimulanten

• mutatie in het gen

  • het gen product wordt hyperactief of kan niet meer afgebroken worden

• inactief stuk chromatine wordt actief gemaakt

  • meer tot expressie komen

tumor suppressor genen

kanker voorkomende genen

• vaak in pathways als DNA-repair en cel adhesie

• bij mutatie kan kanker ontwikkelen

oorzaken kanker

• erfelijkheid

• milieu/omgeving

• virussen

  • verstoren genen host door insertie van viraal DNA in genoom

  • toevoegen van oncogen

• kans

  • bij elke replicatie en vele cel processen is er kans op mutaties