Summary
Samenvatting moleculaire genetica
- Course
- Institution
Document bevat samenvatting van alle hoofdstukken van dit vak, opgedeeld in drie delen: genetica, epigenetica en regulatie. Geslaagd in eerste zit.
[Show more]
Seller
Follow
Andarta
Content preview
Moleculaire biologieInhoudsopgave
Deel 1: genetica
H1 DNA mutaties en herstel ........................................................................................................................ 2
H2 recombinatie als DNA repair .............................................................................................................. 4
H3 site-specifieke recombinatie en transpositie ..................................................................................... 6
H4 horizontale gentransfer ................................................................................................................... 11
H5 technieken (bioinformatica) ............................................................................................................ 14
Deel 2: epigenetica
H6 Chromatine organisatie en remodeling ........................................................................................... 15
H7 DNA methylatie ................................................................................................................................ 19
Deel 3: regulatie
H8 transcriptie technieken .................................................................................................................... 23
H9 regulatie van informatiestroom ....................................................................................................... 25
H10 regulatie van de genexpressie in bacteriën ................................................................................... 25
H11 Transcriptionele regulatie van de genexpressie in eukaryoten ..................................................... 31
H12 Posttranscriptionele regulatie van de genexpressie in eukaryoten .............................................. 33
H13 Regulatietechnieken ...................................................................................................................... 37
1
, Deel I Genetica
H1 DNA mutaties en herstel
Een mutatie is een verandering in een DNA sequentie die gepropageerd wordt door cellulaire processen.
Mutaties van 1 of een paar base paren resulteren door fouten in replicatie of kapotte nucleotiden. Indien ze op
een grote sectie van het DNA voorkomen zijn ze meestal ontstaan door chromosomale rearrangements die
voorkomen van foutieve recombinatie. Een mutatie in een genproduct kan resulteren in een verlies of een win
van functies. Een verlies van een functie kan komen door mutaties die de actieve sites van een enzym kapot
maken, een bepaald eiwit produceren of de regulatie van genexpressie verstoren. Win functie mutaties kunnen
de affiniteit van een enzym voor zijn substraat verhogen, de regulatorische portie van een eiwit weghalen of
genexpressie verhogen en zo meer eiwitten produceren.
Een puntmutatie verandert 1 aminozuur. Twee types: transitie mutatie (CG wordt T=A of T=A wordt CG) en
een transverse mutatie (CG wordt GC of A=T). Productie door tweestaps proces: een foute nucleotide wordt
geïncorporeerd door een DNA polymerase wanneer het een kapotte base in de template streng tegenkomt of
wanneer het een fout maakt. Wanneer de mismatch niet herstelt wordt vormt het een mutatie tijdens de replicatie,
hierbij incorporeert de mismatch in een volledig base-gepaard duplex DNA. Dit resulteert in een nieuwe, correct
gepaarde base die niet meer gedetecteerd kan worden door een repair enzym en de mutatie is nu overerfbaar.
Kleine insertie en deletie mutaties veranderen de lengte van de proteïnen. Insertie mutaties komen voor wanneer
één of meerdere base paren worden toegevoegd aan een wild type sequentie. Deletie mutaties komen voor
wanneer er één of meerdere base paren verloren gaat. Insertie en deletie mutaties worden indels genoemd.
Indels worden veroorzaakt door aberrante recombinatie of door template slippage door DNA polymerase tijdens
replicatie.
Sommige mutaties zijn zo groot dat ze abnormale chromosomen vormen. Duplicatie mutatie is de amplificatie van
een groot stuk DNA wat leid tot verhoogde gen dosering effecten. Een chromosoom translocatie mutatie komt
voor wanneer twee niet homologe chromosomen grote regio’s van DNA uitwisselen. Chromosomale
abnormaliteiten kunnen resulteren in de vorming van een fusion gen, een hybride van twee verschillende genen
wat kanker kan veroorzaken.
Water kan DNA veranderen door spontane hydrolyse reacties die de nucleotiden en de DNA backbone
beschadigen. Er kan deanimatie optreden in de nucleotiden: het verwijderen van een aminogroep. Deanimatie
van cytosine komt het vaakst voor en geeft uracil, dit komt niet natuurlijk voor in DNA en wordt als vreemd gezien
en dus herstelt. Indien cytosine gemethyleerd is produceert het thymine in plaats van uracil, dit komt wel
natuurlijk voor en kan dus een transitie mutatie worden.
Oxidatieve schade en alkylerende middelen kunnen puntmutaties creëren en strengen breken. Sommige
DNA-damaging agents zoals sigarettenrook en industriële pollutie komen uit de externe omgeving. Synthetische
en natuurlijke chemicaliën die DNA beschadigen zijn niet per se reactief maar worden getransformeerd in DNA-
damaging chemicaliën door modificatie reacties.
Mechanismen voor DNA repair
Mismatch repair herstelt fouten op misplaatste nucleotiden door replicaties.
Indien geen van de twee strengen een kapotte base bevat moet de cel discrimeneren tussen de parentale
template en de nieuw gesynthetiseerde streng, en enkel de nucleotide base in de nieuwe streng vervangen. Het
mismatch herstel systeem kan ook kleine loops van ongepaarde nucleotiden herkennen die gevormd zijn door
template slippage tijdens replicatie of recombinatie. Indien deze loops niet hersteld worden kan dit leiden tot
deletie of insertie. Bij bacteriën unwinds het DNA in de richting van de mismatch door helicase II en tijdens de
unwinding degradeert er een exonuclease de verplaatste streng. Nadat de mismatch verwijdert is stopt de
2
,unwinding en degradatie, er ontstaat een enkelstrengige gap. Deze gap wordt gecoat door ssDNA
bindingproteïnen, gevuld en uiteindelijk geseald door ligase.
Het proces vergt veel energie van de cel echter is dit betaalbaar voor de cel aangezien het de sequentie van het
genomisch DNA onderhoud.
Eukaryote cellen gebruiken geen methylatie om onderscheid te maken tussen oude en nieuwe strengen, ze
gebruiken de knikken in de nieuwe strengen. Deze knikken worden gebruikt als start punt om de DNA streng na
de mismatch uit te snijden, de enkelstrengige gap wordt opgevuld door polymerase maar er is geen helicase
nodig zoals bij bacteriën.
Mutaties in de genen die coderen voor mismatch repair proteïnen resulteert in de opeenstapeling van mutaties
doorheen het menselijke genoom. Voorbeeld: darmkanker.
direct repair herstelt een beschadigde nucleotide base in één stap.
Er wordt geen base of nucleotide verwijdert of aan base substitutie gedaan om kapot DNA te herstellen.
Fotoreactivatie van pyrimidine dimeren: bacteriën en bacteriofagen herstellen beter van UV straling damage
wanneer ze blootgesteld worden aan zonlicht. DNA fotolyase is een enzym dat
zonne-energie gebruikt om de beschadiging van UV licht teniet te doen, het is
aanwezig in bijna alle cellen behalve bij placentale zoogdieren. Directe repair
van gemethyleerde nucleotide basen is ook een voorbeeld.
base excisie herstelt subtiele alteraties in nucleotide basen.
base excision repair (BER): main pathway voor het herstel van ssDNA
breuken die geen ligatische junctie bevatten en zo dus kuisen van de termini
nodig hebben voor de ligatie.
In bacteriën: DNA glycolyse herkent de kapotte basen, het enkelstrengig DNA
wordt gecleaved door AP endonuclease en zo ontstaat er een knik met een 3’
hydroxyl en een 5’ deosyribosefosfaat. Pol I verwijdert een stuk DNA en ligase
sealt het overblijvende knikje.
In eukaryoten: hetzelfde tot de knik, daarna twee wegen. Een flap
endonuclease verplaatst de 5’ terminus tijdens long patch herstel en wanneer
enkel de beschadigde nucleotide herstelt wordt is het short patch herstel.
3
, nucleotide excisie repair verwijdert omvankelijke beschadigde basen.
nucleotide excision repair (NER): vereist geen specifieke herkenning van een kapotte nucleotide. Er worden
twee incisies gemaakt door excinuclease in een streng van het DNA waardoor de lesion wordt uitgesneden
samen met enkele nucleotiden aan elke kant ervan.
In bacteriën: complex scant het DNA voor schade, bij bulky beschadigde base gaan de strengen uit elkaar om
een ssDNA bubbel te vormen die de lesion bevat. De excinuclease maakt een incisie in de DNA ruggengraad op
de 5’ en 3’ kant van het beschadigde nucleotide. De kleine gap wordt gevuld door Pol I en de resulterende knik
wordt gesealed door ligase.
In eukaryoten: enzymen bevatten een andere aminozuursequentie. Transcription coupled repair (TCR) is een
proces dat de beschadiging in de template nucleotiden herkent, het voert herstel uit op DNA dat actief
getranscribeerd wordt en dus momenteel informatie draagt die nodig is voor overleving van de cel.
H2 recombinatie als DNA repair
Genetische recombinatie = uitwisseling van genetische informatie tussen chromosomen of tussen verschillende
chromosoom segmenten in één chromosoom. Homologe recombinatie omvat genetische uitwisseling op
sequenties die identiek of bijna identiek zijn in beide DNA segmenten. Het is een repair proces gericht op de site
van een dubbele binding breuk. Het is identiek aan recombinationaal DNA herstel (de meest voorkomende vorm
van dubbele streng breuk herstel), ze delen dezelfde processen en enzymen. Dubbele breuken ontstaan tijdens
DNA replicatie wanneer de replicatie vorken een enkelstrengige breuk tegen komen. (kan ook bij UV of radiation
blootstelling)
Wanneer er schade is in de DNA template kunnen er drie dingen gebeuren:
1) Replicatie gaat verder over de schade, het laat de schade op zijn plaats. DNA synthese gaat verder over
de schade door translesion synthesis (TLS)
2) Herstel wordt geïnitieerd maar niet vervolledigt zodat de breuk in de template strand aanwezig is
wanneer de replicatie vork aankomt. Eén streng van de vork komt los en de replicatie vork valt in elkaar.
Hierdoor ontstaat een dubbelstrengige breuk in het DNA.
3) Replicatie loopt vast, er is een repair nodig voor het verder kan.
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 Andarta. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $15.53. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
71498 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now