Hierbij bied ik mijn samenvatting van hoofdstuk 3 van Algemene en Moleculaire Genetica aan. Ik heb deze gemaakt aan de hand van de cursus en mijn aantekeningen uit de lessen. Ik heb ook de andere hoofdstukken online staan en de gehele samenvatting staat ook online. Dit is natuurlijk ook de meest v...
H3: Van genotype tot fenotype
1.1 Inleiding – historiek
In een multicellulair organisme bevatten (bijna) alle somatische cellen een identiek genoom. Lang
niet alle genen zijn actief in elke cel. Ook zullen er veranderingen in expressie optreden naargelang de
noodzaken van de cel. Een organisme moet kunnen interageren met zijn milieu en in respons op
verschillende stimuli of inhibitoren moleculen met een specifieke functie kunnen aanmaken of
uitschakelen. De activiteit van genen is dan ook (heel) complex en strikt gecontroleerd.
Katalytische RNAs worden nu collectief aangeduid als ribozymen.
Het Centrale Dogma stelt dat de genetische informatiestroom uitsluitend loopt van DNA naar RNA en
van RNA naar eiwit. Er is hierop een uitzondering gevormd door RNA transosons en virussen die RNA
als genetisch materiaal bezitten (retrovirussen) en dit omzetten naar DNA alvorens daarvan opnieuw
via een RNA molecule aan te maken.
Het kopiëren van DNA in RNA wordt de transcriptie genoemd. Het kopiëren van RNA naar DNA door
retrovirussen wordt dan reverse transcriptie genoemd.
De vertaling van de genetische informatie in het RNA naar polypeptideketens toe is de translatie.
Met genexpressie wordt het ganse proces van een gen tot het eindproduct bedoeld, dus de
transcriptie + translatie van een gen samen en eventueel ook de navolgende modificaties van de
gemaakte polypeptideketen noodzakelijk voor de vorming van een functioneel eiwit.
De transcriptie gebeurt in de kern. Na de transcriptie wordt het RNA via het ER naar het cytoplasma
gebracht, waar de translatie zal gebeuren.
1.2 De structuur van RNA
RNA is een polymeer opgebouwd uit ribose, fosforzuur en vier basen: A, C, G en U. Uracil kan net als
thymine 2 H-bruggen vormen met adenine. Er zijn 3 belangrijke verschillen tussen RNA en DNA:
- RNA bevat ribose en niet 2’-deoxyribose
- RNA bevat de base uracil (U) in plaats van thymine, de nucleoside is uridine
- RNA is meestal enkelstrengig
De aanwezigheid van de vrije 2’ OH-groep maakt dat RNA heel gemakkelijk kan worden
gehydrolyseerd in alkalische condities en veel minder stabiel is dan DNA.
1.3 De verschillende types RNA en hun genstructuren in vertebraten
1.3.1 De voornaamste types RNA
RNA moleculen worden ingedeeld op basis van hun lengte en functie. Er zijn 2 grote groepen: de
eiwit coderende (mRNA) en de niet coderende (ncRNA).
Messenger RNA (mRNA): bevatten de genetische informatie (code) voor de aanmaak van
polypeptiden. Vormen aldus de matrijs waarop de ribosomen werken tijdens de translatie.
Ribosomaal RNA (rRNA): vormen een belangrijk onderdeel van de ribosomen die de eigenlijke
translatie uitvoeren. Zoogdiercellen maken 4 rRNAs aan in de nucleus en 2 in de mitochondriën. De 4
nucleaire worden aangemaakt door 2 genen waarvan de meeste diersoorten honderden kopijen in
tandem in het genoom hebben. Het rRNA vormt het katalytisch onderdeel van het ribosoom.
Pagina 1 van 30
, Daantje Lange
Transfer RNA (tRNA): dragen na activering op hun acceptoruiteinde een aminozuur dat tijdens de
translatie door het ribosoom wordt overgebracht naar het in aanmaak zijnde polypeptide.
Long non coding RNA (lncRNA): de lncRNAs vormen een heel heterogene groep van RNAs die langer
zijn dan 200 nt. Ze blijken betrokken bij tal van cellulaire processen en van heel veel is de functie(s)
nog niet gekend.
Circulair RNA (circRNA): enkelstrengige circulaire RNAs zijn al lang gekend, maar tot relatief recent
werd aangenomen dat het bijproducten van de splicing waren. Over hun functie(s) bestaat nog veel
onduidelijkheid. Feit is dat een aanzienlijk aantal van ze celspecifiek wordt aangemaakt en dat een
aantal bindingsplaatsen voor miRNAs bevatten. Ook bevat een aanzienlijk aantal van ze één of meer
exons, maar tot op heden werd nog niet aangetoond dat er polypeptiden van ze worden gemaakt.
1.3.2 De genstructuur
1.3.2.1 Eiwit coderende genen
Bevinden zich in euchromatine of facultatief heterochromatine en in normale omstandigheden
nooitin constitutief chromatine.
Een cruciaal regulatorisch element zit steeds aan de 5’ kant van het gen en wordt aangeduid als de
promotor of promotorregio. De transcriptie van het gen start vanaf de promotor.
De meeste eiwit coderende genen van eukaryoten zijn discontinue genen in de zin dat ze bestaan uit
delen die informatie bevatten die via translatie zullen omgezet worden in aminozuren en delen die na
de transcriptie en voor de translatie uit het RNA worden verwijderd. De informatieve (coderende)
stukken worden aangeduid als exons (expressed regions) en de niet informatieve delen zijn de
introns (intervening regions).
Het verschil in lengte is voor een groot deel, maar zeker niet uitsluitend, te wijten aan verschillen in
het aantal en de lengte van de introns.
1.3.2.2 ncRNA genen
Ribosomaal RNA genen
Het genoom van vertebraten bevat twee ribosomaal RNA genen, het 45S rRNA gen en het 5S rRNA
gen. Per genoom zijn van beide genen een aanzienlijk aantal kopijen aanwezig in 1 of meerdere
genclusters. Naast de functionele kopijen zijn er dikwijls ook een aantal pseudogenen aanwezig.
Transfer RNA genen
Worden onderverdeeld in 3 groepen:
- Cytoplasmatische tRNAs (45-50 verschillende): gecodeerd door genen in het nucleaire genoom
- Mitochondriale tRNAs: bevat 22 tRNA genen
- Nucleaire tRNA genen die goed gelijken op mitochondriale, evolutief afkomstig uit mitogenoom.
Heeft een variabel aantal genen.
De tRNA genen bevinden zich globaal genomen verspreid over het ganse genoom.
Long non coding RNA genen
Als een RNA molecule langer dan 200 ribonucleotiden is en geen open reading frame (ORF) heeft dat
codeert voor minstens 50 aminozuren.
lncRNA genen zijn gelijkaardig opgebouwd als eiwit coderende genen.
lncRNA genen bevinden zich verspreid in het ganse genoom, dikwijls overlappend met coderende
genen!
Pagina 2 van 30
, Daantje Lange
Circulair RNA genen
Beschouwd als niet functionele bijproducten van de transcriptie en RNA processing vanuit eiwit
coderende genen. Voor beide RNA klassen is gebleken dat ze heel weefselspecifiek en tijdsgebonden
tot expressie komen.
circRNAs hebben in veel gevallen geen aparte genen. Ze worden vaak aangemaakt vanuit eiwit
coderende genen en werden daarom lang beschouwd als het resultaat van verkeerde splicing.
Je hebt exon circRNA, intron circRNA, antisense circRNA, overlapping sense (exon-intron) circRNA en
intergenisch circRNA.
1.4 Transcriptie
Transcriptie is het enzymatische proces waarbij van dubbelstrengig DNA enkelstrengig RNA wordt
gemaakt. In veruit de meeste gevallen en dit voor alle vermelde RNA types is het door transcriptie
gemaakte RNA nog niet functioneel, wordt dit aangeduid als pre- of pri-RNA en dient het door
processing omgezet te worden in een functionele RNA molecule.
Transcriptie kan voorgesteld worden in 3 stappen:
1. Herkenning van de promotor(regio) en initiatie van de transcriptie
2. Polymerisatie van de RNA-keten
3. Terminatie van de synthese
3.4.1 RNA polymerasen
De transcriptie wordt uitgevoerd door DNA-afhankelijke RNA polymerasen, kortweg RNA
polymerasen genoemd. Ze synthetiseren enkel in de 5’ → 3’ richting. Ze hebben geen primer nodig
want de precursoren zijn de 4 ribonucleotiden. De matrijs is het DNA. De editing functie verwijdert 2
nt (de verkeerde en de voorgaande). Slechts 1 van beide DNA-strengen wordt overgeschreven! Want
je gaat van 2 strengen DNA naar 1 streng DNA.
Genen klassen:
- Pol. I: klassen 1 genen: rRNAs (5,8S, 18S en 28S rRNA)
- Pol. II: klasse 2 genen: mRNAs → polypeptiden
- Pol. III: klasse 3 genen: tRNAs + 5S rRNA + lncRNA
3.4.2 De promotor(regio)
Initiatie van de transcriptie start met de herkenning van een promotor. De promotor is de plaats aar
het DNA afhankelijke RNA polymerase op het DNA bindt. Deze bevat ook nog een aantal
regulatorische DNA sequenties die de transcriptie kunnen beïnvloeden.
Herkenning van de promotor(regio) is het werk van een aantal algemene transcriptiefactoren (TF).
Algemene TF’s zijn eiwitten aanwezig in alle cellen en zijn noodzakelijk voor een normale werking van
de cel.
Samen met het RNA polymerase vormen ze het basale transcriptieapparaat.
Nummering van de nucleotiden gebeurt ten opzichte van de transcriptieplaats. Dit is de DNA plaats
waar de eerste ribonucleotide van het pre-RNA mee overeenkomt. Deze plaats wordt aangeduid als
+1. De voorgaande nucleotide is -1 (er is dus geen 0). Alles voor de transcriptieplaats is
stroomopwaarts (upstream) en alles erna stroomafwaarts (downstream).
Pagina 3 van 30
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 daantjelange. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $4.28. You're not tied to anything after your purchase.
