Summary
gevorderde moleculaire celbiologie - samenvatting + examenvragen
- Course
- Institution
samenvatting voor het vak gevorderde moleculaire celbiologie + uitgewerkte examenvragen
[Show more]
Seller
Follow
goormansamber1
Reviews received
Content preview
Gevorderde moleculaire celbiologie – samenvattingNucleus-genoom 3D organisatie (1)
Genregulatie complexe organismen
1. Nucleaire compartimentalisatie
Waarom hebben we nucleaire compartimentalisatie?
• Nucleus is geen aquarium waarin alles los zwemt. Hoe is de nucleus georganiseerd en hoe
kunnen we de organisatie van het DNA bestuderen in de nucleus?
• → er zijn bepaalde regio’s → genetische informatie zit in die bepaalde regio’s en is dus
beschermd tegen allerlei zaken (om schade te voorkomen)
• Kern heeft ook een soort van opslagfunctie en enkel de actieve genen zijn heel toegankelijk
(dus degene die we nodig hebben, daar geraken we makkelijk aan)
• We hebben bepaalde structuren waar er meer splicing gaat gebeuren of DNA herstel of …
• Bepaalde processen gaan makkelijker kunnen doorgaan, zonder dat er aspecificiteiten zullen
optreden
Eukaryote genomen = 1000X genoom bacteria
• Eukaryote genomen bevatten veel regulatorisch DNA/RNA
• Eukaryote genomen coderen voor multicellulaire ontwikkeling
• Nucleaire organisatie heeft zich tijdens de evolutie moeten organiseren omdat de DNA-inhoud
altijd groter werd. → We hebben zodanig veel genetische informatie → heel veel energie in
het reguleren van die processen → nood aan een ingewikkelde nucleaire structuur
• Bacterie heeft een klein genoom dus heeft niet zoveel plaats nodig, maar met de evolutie van
de mens zien we dat het aantal nucleotiden enorm is gestegen → genetisch materiaal hierdoor
veel kwetsbaarder
- Heel diverse factoren (UV-licht, bestraling…) kunnen ervoor zorgen dat DNA
beschadigd wordt= kunnen we zien door breuken, mutaties, translocaties → we
hebben een reperatiesysteem → om het DNA te beschermen tegen al die
stressfactoren gaat het DNA zich moeten opvouwen
- Als we DNA niet zouden beschermen, is DNA een draad van 1,4 m. Maar DNA is
opgerold rond chromatine-eiwitten, histonen. DNA zit niet als dubbele helix in de kern,
maar is opgerold op histonen = nucleosomen.
De hoeveelheid genetisch materiaal is sterk toegenomen omdat we meer flexibiliteit hebben en veel
moeten aanpassen. Dit maakt ons ook meer kwetsbaar. Ons DNA is onderhevig aan corrosie van
chemische stress. We moeten ons DNA gaan beschermen en de nucleaire architectuur vormt een schild
voor schadelijke dingen van buitenaf.
25 000 genen moeten we gereguleerd proberen krijgen. Dan is het makkelijk door te werken met
compartimenten om alles te organiseren. Zo hebben we celcompartimenten. Nucleaire organisatie
gaat de genregulatie ook proberen reguleren.
• Verschillende chromosomen in verschillende regio’s in de kern = transcriptionele territoria
• DNA is opgerold rond nucleosomen (histon-octameren) → er zijn onregelmatigheden in de
opvouwing
- Nucleosomen kunnen negatief geladen zijn door acetylatie en hierdoor het DNA
afstoten waardoor we een heel open structuur krijgen
, - Omgekeerd: nucleosomen zijn positief geladen wanneer er weinig acetylatie is en dan
krijgen we een heel gesloten structuur (DNA&nucleosomen zijn nauw met elkaar
verbonden)
• Hier binnen in kunnen we nog subdomeinen terugvinden
- TADs = topological associated domains → lussen van chromosomen die een soort co-
regulatie vertonen
- regio’s van het genoom die cogereguleerd zijn = coördinatie van de genen over
verschillende chromosomen en die komen samen in lussen en in TAD’s
- LADs = lamines zijn eiwitten die de kern gaan afschermen = ze zitten meer aan de
buitenkant, LAD-domeinen zijn meestal de gedempte regio’s van het DNA
- → regio bestaat uit eerder dichter opeengepakte chromatine vezels
• → Dynamisch proces tussen TADs en LADs → deze kunnen verschuiven = transitie
• Dat is niet statisch. Je kunt cytogenetische kleuringen doen (DNA probes een fluorescente tag
geven) en dan kan je gaan kijken waar de sequentie zit in het DNA en dan ga je zien dat
bepaalde genen van een chromosoom in een bepaald territorium zitten in de nucleus → zeer
geordend magazijn. Binnen al die compartimenten hebben ook nog TAD en LAD-domeinen
• Omdat cellen worden blootgesteld aan heel veel stress factoren zoals UV licht of mechanische
stress → kan ervoor zorgen dat DNA beschadigd wordt
• Om zichzelf hiertegen te beschermen gaat het DNA zich opvouwen, opgerold rond
chromatineeiwitten (histonen). We noemen die nucleosomen.
• Sommige regio's zijn heel dicht verpakte DNA chromatine en op andere plaatsen zijn het losse
lussen, spaghetti.
- TAD domein: topologisch associated domains: lussen die in de buurt zitten van elkaar.
Regio's van een genoom die overgereguleerd zijn. Het zijn de actieve DNA regio’s
- LAD: lamine gassocieerde domeinen: lamines zijn eiwitten die de kern gaan
afschermen. De cel is afgelijnd door een celmembraan, een lipidenlaag maar de nu
nucleus is geen lipidenlaag. De lamines gaan meer aan de periferie zitten. Ze zijn
gedempte regio's van het DNA
• Nucleus: kom spaghetti. Op het eerste zicht is dit
random, maar in werkelijkheid zijn alle slierten
goed gestructureerd en gecoördineerd door
regulatieprocessen. Er zijn verschillende niveaus
van organisatie.
• DNA - chromatide regulatie (histon eiwitten die
als magneetjes werken zodat het DNA kan
oprollen of ontrollen.)
- DNA lussen = enhancer domein (grote
gebieden in chromosomen controleren.
Een aantal lussen gaan gecoreguleerd
zijn.)
➢ Lussen van chromosomen komen samen in de celkern. Om die gebieden
samen te krijgen, zijn er verschillende densiteiten in de kern om te ontvouwen
of compacter te worden.
- cluster van lussen in een gecoördineerd domein.
- kern afgeschermd door nucleaire lamine eiwitten die contact maken met chromatine
eiwitten. Kleuren zijn verschillende nucleosomen met een verschillend lamine adres
, • Domeinen kunnen veranderen als cellen gaan differentiëren.
• Bepaalde onderzoekers die methodes hebben ontwikkeld om de spaghetti opvouwing te
onderzoeken
- Welke genen zitten er samen in LAD domeinen en welke in TAD domeinen
• In kaart brengen van hoe de nucleus georganiseerd is in functie van de tijd. De 4e dimensie is
de tijd. Er moeten differentiatieprocessen opstarten ifv de tijd. Als je dit zou volgen door
microscopie, ga je zien dat het genoom reorganiseert tijdens celdifferentiatie. De kom spaghetti
is geen chaos maar gaat tijdsgebonden veranderen.
Chromosomen kunnen gevisualiseerd worden in territoria
• Je kan het genoom bekijken als een 3D machinerie om genen tot expressie te brengen.
Genactiviteit is sterk afhankelijk van de 3D-structuur van ons genoom. Enzymactiviteit is ook
sterk afhankelijk van 3D.
• We moeten 3D-opvouwing van DNA mee gaan analyseren om te bepalen waarom bepaalde
genen actief zijn of niet actief tijdens de ontwikkeling
• Nucleair plasma is geen homogene vloeistof: sommige regio’s zijn meer waterig, andere meer
slijmerig/vetrijk
• Celkern = miljoenen druppeltjes waarin macromoleculen een bepaald proces gaan uitvoeren
→ nucleair bodies = microfactories waarin een bepaald biochemisch proces versneld kan
gebeuren
• Opvouwing van DNA met chromatinedomein zorgt ervoor dat de elasticiteit van de vloeistof
van de nucleus varieert
• Fases van hoge densiteit en fases van lage densiteit
- Veel compact chromatine = viskeuzer
- Veel actief chromatine = waterig milieu
→ Gen activatie/repressie kan je ook regelen door fluïditeit → er kunnen druppeltjes
(gradiënt) gevormd worden; er zijn druppels in de nucleus die visceuzer zijn dan andere.
Gentranscriptie heeft ook veel te maken met reactiesnelheid van transcriptiefactoren die
binden op het DNA. (binding van NF-kB aan DNA wordt mee bepaald door de fluïditeit in
de nucleus. NF-kB zal meer actief/mobiel zijn wanneer er meer een waterig milieu is. Dan
zal de reactiekinetiek veel sneller zijn.)
• Dat is ook niet statisch. In het vak epigentica kijken hoe dat we DNA open doen en weer toe
met bepaalde epigenetische enzymen door chromatine-eiwitten te acetyleren. Als we die
chromatine-eiwitten acetyleren, gaan we de elektrostatische lading van die eiwitten
veranderen → viscositeit in buurt van DNA verandert → reactiekinitiek van transcriptie-
activatie en repressie gaan veranderen.
→ genactivatie heeft veel te maken met de diffusie van transcriptiefactoren in de verschillende
fases in de nucleus.
2. Nucleaire fluïditeit: chromatine fase separatie
• Genetisch materiaal komt in meer compacte of meer toegankelijke vorm voor
• Afhankelijk van de chromatinetoestand zal de viscositeit en fluïditeit van de nucleus
veranderen → genrepressie- en genactivatie gaan veranderen
Chromatinestructuur regelt faseveranderingen in fluïditeit
, • Puntjes in nucleus → spikkels = faseveranderingen
in de celkern waar er een verhoogde concentraties
van transcriptiefactoren of chromatinecomplexen
zijn om genen aan en uit te zetten
• Chromosomen in lussen verpakken, kleine
emulsies om ze in kleine gebiedjes te gaan
verpakken en zo gaat elk gebiedje voor
biochemische processen staan. Het is geen
homogene vloeistof, er zijn verschillen in fluïditeit
waarin transcriptiefactoren makkelijk of moeilijker
kunnen bewegen. De chromatine organisatie van
ons genoom draagt bij aan de slijmerigheid van die
lussen en bepalen of TF in ons DNA kunnen
diffunderen om genen aan of af te zetten.
• Er zijn ook faseveranderingen die te maken hebben met de fluïditeit waarin moleculen kunnen
bewegen.
• Wat zit er in die nuclear bodies? → chromatine-eiwitten die een rol spelen in gen-inhibitie of
-stimulatie
• Bij een cel die veroudert kan je een soort aggregatie zien van eiwitten in een conditie die dan
niet meer gunstig is
- Sensescente cel is discontinu
• Hoe denser de structuur → hoe minder fluïde de fases zijn voor gentranscriptie
• Er zijn een heleboel verschillende factoren die de fluïditeit gaan bepalen. Bij bepaalde soort
stress of differentiatie proces gaan bepaalde factoren tot expressie komen.
Chromatinestructuur regelt faseveranderingen in trancription factories
Waar is het (in)actief DNA?
• Inactief DNA is meer aan de periferie bij de lamines. Dit zijn dus de LAD domienen
• Actief DNA is meer in het centrum terug te vinden = TAD domeinen
→ Doorsnede in de kern. De densiteit van actieve genen is veel groter in het midden van de kern
dan aan de periferie. Dat komt omdat gesilencte genen, die voorkomen in heterochromatine,
voorkomen aan de nucleaire membraan.
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 goormansamber1. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $9.92. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
79271 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now