Het document bevat alle gedetailleerde stof dat besproken is bij de hoorcolleges en bij de kennisclips. Het is geschreven in het Nederlands maar begrippen zijn gewoon in het Engels geschreven. Achter elk hoorcollege staat tussen haakjes hoeveel bladzijders het zijn. Ik heb door dit te leren een 9,...
Inhoudsopgave
HC1: From Genomes to Building Blocks (12) ..................................................................................................... 2
HC2: Principles of Gene Control (11) .............................................................................................................. 14
,HC1: From Genomes to Building Blocks (12)
Inhoud
• Deel 1: genomen
• Deel 2: genen
• Deel 3: gen regulatie
o Componenten en ‘simpele’ systemen
Deel 1: genomen
DNA als informatie opslag
• Het centrale dogma: DNA – mRNA -> eiwit
o DNA: opslag
▪ Kan repliceren: het repliceert zonder verlies van informatie dus dient
als opslag
▪ Geen enzymatische activiteit of functie
o Eiwit: functie
▪ Enzymatische activiteit en structuur van de cel
▪ kan niet repliceren
• DNA is gebruikt om genetische informatie op te slaan in veel virussen en alle
eencellige en meercellige organis mes. Het bevat ook informatie over hoe de
opgeslagen genetische informatie moet worden verwerkt.
• De sequentie A, T, C en G bevat alle informatie die nodig is
om alle levende organismen op aarde te laten ontstaan.
• DNA is een krachtig molecuul dat lange termijn opslag
mogelijk maakt. Plus het kan repliceren en het is heel erg compact
o Ze kunnen informatie in binaire code (0/1) omzetten in DNA code en dit
synthetiseren tot DNA en vervolgens opslaan. Aangezien DNA heel compact is
en het kan repliceren is dus opslag op lange termijn mogelijk. Om info eruit te
krijgen kan het DNA weer gesequenst worden
o Nog nie in praktijk, omdat het duur is om te sequensen (is inmiddels steeds
goedkoper) en synthetiseren en omdat het lang duurt.
• Onderzoekers hebben 6 bestanden opgeslagen in ca 2MB van DNA (inclusief):
o Volledig computerbesturingssysteem, Computervirus, Franse film uit 1895 en
Studie uit 1948 over informatietheorie. -> info in DNA opgeslagen
• CRISPR Cas9-codering van een digitale film in de genome n van een populatie levende
bacteriën: Informatie werd in het genoom van E coli geschreven. Codeerde de
pixelwaarde van afbeeldingen en films één voor één met behulp van Cas9.
Genomen
• Genomen kunnen variëren in grootte (tussen en binnen
groepen organismen)
• Scheikundigen onderzoeken kleine virussen voor bericht van outer space:
o Kleinste gevonden genoom: Phi X 174 genoom: 11 eiwitten geproduceerd van
ca 5.3kb DNA (+95% coding efficiëntie)
o Virussen slaan dus informatie van genetische informatie heel efficiënte op in
het genoom
2
,Genoom grootte vs organisme complexiteit
• Centrale tendens: de genoomgrootte neemt toe met de cellulaire en
ontwikkelingscomplexiteit
• Maar de grootte van het genoom voorspelt de complexiteit van het
organisme niet
• De variatie van genoomgrootte binnen een groep organisme kan heel
groot zijn (zie bijv planten en protisten)
Coding vs non-coding genoom
• Verband tussen genoomgrootte, coderend
DNA en niet coderend DNA
• uitbreiding van de genoomgrootte door
accumulatie van junk-DNA
• Intergenic DNA: DNA tussen genen, al het
DNA dat geen intron of exon is en niet codeert voor een product.
• Figuur 1 (coding DNA): Eerst zie je bij een toename van het
genoom ook een toename van het coding-DNA. Later zie je dat
de stijging afzwakt tot een plateau en dat een groter genoom
niet per se voor meer coding-DNA zorgt. Dus hier wordt het
genoom niet groter door coding-DNA maar door junk DNA.
• Figuur 2 (Intron DNA): Je ziet bij prokaryoten en virussen dat er geen intronen
aanwezig zijn tussen de genen aangezien ze natuurlijk geen intronen hebben en niet
aan RNA-splicing doen. Bij de andere organisme zie je dat er een steeds grotere
toename van intronen is bij een steeds groter genoom. Dit suggereert dat intron DNA
veel bijdraagt aan de genoom grootte
• Figuur 3 (intergenic DNA): hier zie je dat bij de bacteriofagen, virussen en
prokaryoten het intergenic DNA weinig bijdraagt aan de genoom grootte. Maar bij de
unicellulair, landplanten en dieren zie je dat er sterke toename van intergenic DNA is,
dat bijdraagt aan het genoomgrootte.
• Er is dus uitbreiding van de genoomgrootte door vooral accumulatie van junk-DNA
(non-coding DNA, dat voor niks codeert)
Non-coding DNA bevat regulerende sequenties
• Regulerende elementen die genexpressie
aansturen, coderen niet voor eiwitten:
o 10-20% van het menselijk genoom bevat regulerende elementen die het
begin/einde van genen definiëren, hun expressie beïnvloeden, het verpakken
van DNA in de kern, DNA-replicatie, enz.
o Regulerende elementen kunnen zich bevinden in intrageen DNA (tussen
genen) (soms megabasen verwijderd van de genen die ze reguleren) en in
intronisch DNA (in intronen).
Deel 2: genen
Aantal van genen vs organisme complexiteit
• Aantal genen varieert tussen organismes
• Gen structuur: Prokaryoot (bacterie)
o Continu coding sequentie
3
, o Je hebt polycistronische genen: Meerdere eiwitten van een
transcript (afgelezen door DNA bestaande uit een promotor met
daarachter meerdere genen)
• Gen structuur: Eukaryoot (dieren en planten)
o Coding sequentie verstoord door intronen: maakt gebruik van RNA-
splicing.
o Eén eiwit per transcript
Schattingen van menselijke genen varieerden in de loop van de tijd
• Kleiner aantal genen dan verwacht.
• Alternatieve splicing van RNA en post-translationele modificaties van
eiwitten vergroten de diversiteit.
(Humaan) gen functie
• Classificatie van (humaan) transcripten en genen: zie figuur
o De genen kunnen geclassificeerd worden door de
biochemische functie in de cel.
• Gen activiteit in cel type specifiek
o House keeping genen: altijd actief (genen die nodig zijn voor eiwitsynthese,
DNA-reparatie, andere enzymatische en metabolische processen in de cel). Ze
komen in elke celtype tot expressie
o Tissue-specific genen: genen die nodig zijn voor specifieke cellulaire functie of
genen die weefselspecifieke gen programma’s aansturen
(transcriptiefactoren). Komen in specifieke weefsels tot expressie
Take home message
• Genomen variëren in grootte en gen inhoud tussen verschillende organismen.
• De toename van de genoomgrootte bij meercellige organismen is voornamelijk te
wijten aan “Junk DNA” (niet-coderend deel van het genoom). Niet-coderend DNA
bevat informatie die nodig is om genexpressie te coördineren.
• Een groot deel van de menselijke genen codeert voor transcriptiefactoren
(genactivatoren en repressoren)
Deel 3: genregulatie
Componenten van genregulatie
• Gen (gedefinieerd door een begin en einde)
• Transcriptie machines (RNA-polymerase + complex)
• Transcriptie factoren (repressor/activator)
• Regulerende DNA-sequenties (promotoren/operatoren/enhancers)
Problemen met transcriptie:
• De cel moet beslissen welk deel van het genoom hij op het juiste moment moet
transcriberen
o Hoe worden genen herkend en targeted voor transcriptie “in zee van DNA”?
o Hoe worden de juiste genen herkend en gericht op transcriptie? (bijvoorbeeld
5000 van de 23.000 genen/cel)
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 daphnehoutackers. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $9.72. You're not tied to anything after your purchase.
