Summary
Samenvatting menselijke genetica
- Course
- Institution
Behaald resultaat: 15/20. Dit document bevat een volledige samenvatting van alle hoofdstukken van het vak menselijke genetica.
[Show more]
Seller
Follow
studentbiomedischewet
Reviews received
Content preview
MENSELIJKE GENETICACursief = herhaling moleculaire biologie.
HOOFDSTUK 6: PRINCIPES VAN GENREGULATIE EN EPIGENETICA
Regulatie van genexpressie: cis en trans acting
Regulatoische sequenties: promotors en enhancers/silencers.
Cis acting regulatie: DNA sequentie die reguleert op zijn eigen DNA streng (bv promotor).
Trans acting regulatie: RNA of eiwit dat diffundeert.
Cis acting element in RNA
• Cis regulatie op mRNA niveau via 5’ en 3’ UTR
• Worden gebonden door trans activerende eiwitten en
miRNA’s
• Veel voorkomend, vooral miRNA binding op 3’UTR
Cis en trans acting gen regulatie
• Cis acting regulatorisch element: altijd DNA sequentie
o Gen regulatie op dezelfde DNA streng
o Reguleert 1 gen
o Reguleert 1 allel
o Bv promotor, enhancer
• Trans acting regulatorisch element: altijd eiwit of RNA molecule
o Eiwit of RNA dat migreert door diffusie, reguleert op afstand
o Bindt op een regulatorisch element (korte DNA sequentie)
o Reguleert beide allelen van een gen
o Kan meerdere genen tegelijkertijd reguleren
• Regulatie is altijd een combinatie van cis en trans
o Enhancer (cis) en transcriptiefactor (trans) die erop bindt
o miRNA bindende sequentie (cis) en miRNA (trans) dat erop bindt
6.1 Genetische regulatoren van genexpressie
De promotor: aan/uit knop van genen
RNA pol II schrijft eiwit coderende genen, lncRNA’s en miRNA’s af. Het vorm een groot transcriptie initiatie complex
met algemene transcriptiefactoren. Het vormt zich op (cis-acting) consensus sequenties in de buurt van de
transcriptie start plaats: de promotor (RNA pol II bindt hierop). RNA pol II schrijft tRNA genen, één ribosomaal RNA
en sommige kleine RNA’s af. RNA pol I schrijft meeste ribosomale RNA’s af.
RNA pol II bevat:
• BRE: TFIIB recognition element
• TATA box (herkenningssequentie)
• Inr: initiator element (A is transcriptiestartplaats)
• DPE: downstream core promotor element (heeft een
bepaalde consensussequentie)
Dit zijn veel voorkomende elementen, maar geen ervan is nodig noch voldoende voor promotor activiteit. Vele
promotors hebben geen van deze elementen.
1
,Enhancers, silencers, boundaries, insulators
Het zijn cis acting sequenties van typisch 4-9 bp lang. Ze bevinden zich zowel stroomopwaarts als stroomafwaarts, in
vele gevallen binnen de 1,5 kb, maar vaak verder (ze liggen wel nooit een half chromosoom verder).
• Enhancers: versterken expressie
• Silencers: onderdrukken expressie
• Boundary sequenties: het deelt ons genoom in bepaalde blokken
– Insulators: blokkeren interactie tussen enhancer & promotor door regulatorische eiwitten te binden.
– Barrière elementen tussen euchromatine en heterochromatine. Let op het grote verschil tussen epigenetische en
genetische boundary sequenties!
Transcriptiefactoren (TF)
TF zijn DNA bindende eiwitten. Ze binden op cis acting sequenties.
Combinatorial: verschillende TF binden tegelijkertijd. Co-activatoren
en co-repressoren moduleren de actie van TF zonder dat ze DNA
binden. Ze werken via eiwit-eiwit interacties met regulatorische
eiwitten. Er liggen evenveel elementen downstream dan dat er
elementen upstream liggen.
Topologically associating domains (TADs)
Genomische regio die de promotor enhancer interacties limiteert, het zijn regio’s waarbinnen een enhancer inwerkt
op een gen. Het wordt afgebakend door boundaries. TADs zijn evolutionair geconserveerd tussen species. Er is een
correlatie met chromatine structuur domeinen. Ze verklaren hoe deleties en inversies in nabijgelegen genen buiten
de deletie of inversie kunnen beïnvloeden.
De driehoeken stellen de TADs voor.
Tussen de driehoeken zijn er zeshoeken,
dit zijn de boundries die de
verschillende delen van elkaar
afschermen. Er is geen inderactie tussen
de blauwe, de rode en de gele driehoek.
CCTCT binding factor (CTCF) zijn eiwtten die de boundaries afbakenen. Het zijn zowel boundary eiwitten als zink
fingers. Ze zijn dus DNA bindend.
Pathologiën:
• Foute expressie WNT6 dmv mislocalisatie van enhancers van een nabijgelegen gen à syndactylie
(versmolten vingers) in het F-syndroom. De mutatie veroorzaakt door een inversie buiten het
verantwoordelijke gen. De inversie zorgt voor dezelfde ziekte als een mutatie van het gen. De inversie heeft
ervoor gezorgt dat de boundary wordt verwisseld: de enhancer werkt in op het WNT6 gen à foutregulatie
à erfelijke ziekte.
• Overexpressie van LMNB1 dmv deletie van boundary leidt tot ADLD (neurologische ziekte). De deletie
beïnvloedt het gen niet, maar de boundary zorgt ervoor dat er een verkeerde enhancer gaan inwerken.
Transcriptiefactoren: DNA bindende motieven (eiwitten)
2 belangrijke klassen:
Zinkfinger: een structuur met AZ. 2 cysteïnes en histidines binden Zn, de andere AZ vormen de
vinger. De vinger kan in de grote groeven van het DNA tasten en dan bepaalde patronen
herkennen.
Leucine zipper: een soort wasspeld die uit 2 α-helices bestaat en het bovenste stuk heeft leucines op een rij. De α-
helices worden in de groeve geduwt om zo de DNA sequentie te herkennen en binden. Interactie heeft steeds
herkenning nodig: enkel op een plaats met de juiste sequentie binden, ze zoeken overal in het DNA tot deze
gevonden hebben. Ze kunnen als monomeer en als dimeer voorkomen.
2
,Monomeer: Dimeer:
PAX6 gen gereguleerd door enhancers
Dit is een voorbeeld van enhancers op grote afstand. Beide
enhancers zijn gelegen in een intron van een naburig gen.
Enhancers zijn cis acting en weefselspecifiek. Enhancers
kunnen op lange afstand zorgen voor de activatie van een
gen, wel in hetzelfde TAD domein.
Splicing
Splicing moet niet altijd op dezelfde manier gebeuren, er is ook alternatieve splicing. Er kunnen heel veel
verschillende isovormen van een gen zijn. Genen hebben veel verschillende exonen en transcripten.
Mechanisme: knippen op donor à lus naar branch site à knippen acceptor en lus à lus weg à exonen volgen op
elkaar. (Slide 19 voor foto’s).
Splicing enhancers en suppressors zijn cis acting regulatorische RNA elementen die de splicing reguleren. Ze kunnen
exonisch on intronisch gelegen zijn, dicht bij spice juncties. Ze zorgen voor alternatieve splicing.
SD: splice donor SA: splice acceptor
BS: branch site ESE: exonic splice enhancer
ESS: Exonic splice silencer
ISE: intronic splice enhancer
ISS: intronic splice silencer
Alternatieve splicing
We zien variatie in intron-exon juncties door gebruik van alternatieve donoren (B) of
acceptoren (C).
Bij D zien we exon skipping, dit vindt plaats wanneer een of meer exons van volledige lengte
niet worden weergegeven in sommige transcripten.
Bij E zien we alternatieve exonen.
Op deze manier kunnen verschillende transcripten gevormd worden wat leidt tot
weefselspecifieke transcripten en specifieke transcripten voor bepaalde ontwikkelingsstadia.
Een groot voordeel van dit mechanisme is dat er minder genen nodig zijn om complexe
structuren te kunnen vormen.
Alternatieve splicing voor het CDKN2A gen. Dit is een
voorbeeld van overlappende genen, uniek in het
menselijk genoom. Het produceert twee verschillende
tumor suppressor genen. Exon 2 is vertaald in 2
verschillende leesramen.
Regulatie van Fe opname
Genregulatie op eiwitniveau = translatieniveau. Dit is een voorbeeld van een trans-acting regulatorisch eiwit. Fe3+ of
Fe2+ is een belangrijke cofactor voor vele enzymes, maar is toxisch in hoge dosis. Ijzer kan de vorming van vrij
zuurstofradicalen in de hand werken. Deze beschadigen van eiwitten, lipiden,... door oxidatieve stress. Maar met
ijzer kunnen er ook eiwitten gemaakt worden. De ijzeopname is dus zeer goed geregeld.
3
, Regulatie via transferrine en ferritine:
• Transferine heeft een receptor voor Fe absorptie uit het dieet. Het zorgt ervoor dat er meer ijzeer uit
het voedsel wordt gehaald wanneer er een ijzer tekort is.
• Ferritine vormt een hol sferisch complex dat een overmaat aan Fe kan stockeren en toxiciteit kan
voorkomen.
Het is een regulatie zonder een verandering in productie van mRNA’s.
Dit is een voorbeeld van hoe RNA bindende eiwitten direct de translatie initiatie stilleggen of mRNA stabiliteit
beïnvloeden, veel sneller dan transcriptionele controle. Er is een iron respons element in het RNA.
Genregulatie voor ferritine en transferrine:
De iron respons elementen worden gebonden door IRE binding protein (IRE-BP). De iron respons elementen
zijn aanwezig in het mRNA, dit is enkelstrengig maar kan dubbelstrengig worden door baseparing. Dit is
aanwezig in 5’UTR (voor stopcodon) van de ferritine H-keten en het 3’UTR (na stopcodon) van transferrine.
IRE is niet aanwezig in de coderende sequentie. (Meer op slide 26-28 indien nodig).
RNA interference (RNAi)
Het is een natuurlijk verdedigingsmechanisme tegen dubbelstrengig RNA in hogere organismen door het verdedigen
tegen virussen, controle van transpositie en afbraak van RNA door een argonaut type endonuclease.
Een dicer breekt het dubbelstrengig RNA af à kleine stukjes maken à op
zoek naar complementaire sequenties en RISC complex maken à
enkelstrengig RNA afbreken met dezelfde sequentie à RNA wordt gekliefd en
gedegradeerd à komt niet meer tot expressie. Niet enkel het dubbelstrengig
DNA wordt afgebroken maar ook het enkelstrengig met dezelfde sequentie.
Dicer: cytoplasmatisch endoribonuclease
Ago: Argonaute endoribonuclease
RISC: RNA induced silencing complex
miRNA’s
Dit zijn kleine RNA moleculen met zeer belangrijke regulatorische rol. Ze binden mRNA moleculen en zorgen voor de
regulatie van transcriptie.Het wordt aanzien als een vorm van RNAi, processing via hetzelfde mechanisme. Ze
reguleren meer dan 50% van alle genen. 1 miRNA bindt meestal honderden genen. Ze worden meestal gebonden aan
de 3’UTR. Een mismatch meestal toegelaten. Ze verhinderen meestal translatie en verhogen meestal ook afbraak van
mRNA moleculen.
4
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller studentbiomedischewet. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $10.82. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
61001 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now