Samenvatting Transcriptie en mRNA expressie analyse - Leerdoelen moleculaire biologie
4 views 0 purchase
Course
Moleculaire Biologie
Institution
Hogeschool Utrecht (HU)
Dit is een samenvatting van thema 2, Transcriptie en mRNA expressie analyse, van het vak Moleculaire biologie. De samenvatting is gemaakt op basis van de leerdoelen met behulp van de Powerpoints, aantekeningen en het boek ''Molecular Biology of the cell''.
Transcriptie initiatie, elongatie en terminatie van pro-en eukaryoten.
Het proces waarbij RNA gemaakt wordt van DNA is de transcriptie. Een deel van het DNA moet
gekopieerd worden, een gen, in een RNA sequentie.
De transcriptie begint door een stukje DNA te openen en de helix te ontwikkelen waardoor de
basen vrij komen te liggen op beide DNA strengen. Een van de twee DNA strengen dient als een
template voor de synthese van het RNA molecuul. De nucleotide sequentie van het RNA is
afhankelijke van die van het DNA.
Wanneer een goede match tussen de basen plaatsvindt wordt de nucleotide covalent aan de
groeiende RNA keten gebonden. Het RNA product, het transcript, wordt 1 nucleotide per keer
verlengt en bevat dus een sequentie dat complementair is aan de DNA template.
Net nadat een nieuwe nucleotide aan het RNA gebonden wordt laat hij los van de DNA template
en wikkelt het DNA zich weer terug in zijn helix. De RNA moleculen worden dus losgelaten van
het DNA als enkele streng. Ook is het transcript veel korter dan het DNA omdat maar een stukje
DNA getranscribeerd wordt.
Het enzymen die de transcriptie uitvoeren zijn de RNA polymerases. RNA polymerase beweegt
stap voor stap langs het DNA en ontwikkelt de helix steeds iets verder om zo de template vrij te
geven om de complementaire streng te kunnen synthetiseren van 5’ naar 3’. De energie voor
deze reactie komt uit de hydrolyse van ATP, CTP, UTP en GTP (ribonucleoside trifosfaat).
Doordat het RNA bijna gelijk loslaat van het DNA terwijl het gesynthetiseerd wordt kunnen er
veel RNA kopieën van hetzelfde gen in een korte tijd gemaakt worden. De synthese van een
nieuw RNA molecuul kan al beginnen terwijl de vorige nog gemaakt wordt.
RNA polymerase kan beginnen zonder een primer omdat transcriptie niet zo accuraat hoeft te
zijn als replicatie (waarbij wel een primer nodig is voor DNA polymerase). De consequenties van
een fout in het RNA zijn niet zo groot want het RNA slaat niet permanent informatie op in de cel.
Als er een verkeerde nucleotide ingebouwd wordt kan RNA polymerase dit nog wel verbeteren
door weer een stapje terug te doen.
Genen die coderen voor eiwitten synthetiseren messenger RNA (mRNA). Als het eindproduct
van een gen een RNA molecuul is, worden dit non protein coding RNAs genoemd, want ze
coderen niet voor een eiwit. Deze RNAs dienen als enzymatische, structurele en regulerende
componenten voor processen in de cel.
Het transcript in eukaryoten bevat meestal de informatie van 1 gen en dus 1 RNA molecuul,
deze codeert weer voor 1 of meerdere eiwitten afhankelijk van splicing. In bacteriën bevat het
transcript informatie van aangrenzende genen, het mRNA molecuul draagt dan dus informatie
voor meerdere eiwitten.
Transcriptie prokaryoot
Om een gen goed te transcriberen moet RNA polymerase herkennen waar te starten en stoppen
met de synthese. Dit proces verschilt in de eu- en prokaryoot.
De initiatie van de transcriptie is een belangrijke stap in gen expressie want dit is het
belangrijkste punt waar de cel reguleert welke eiwitten geproduceerd worden en hoe snel dit
,gebeurd. De bacteriële RNA polymerase is een multi sub-unit complex waaraan de sigma (σ)
factor bindt. De σ-factor helpt bij het starten van de transcriptie.
De σ-factor en RNA polymerase samen vormen het RNA polymerase holo enzym. Dit complex
bindt zwakjes aan het DNA, beweegt snel over het DNA molecuul en komt weer los van de RNA
polymerase om opnieuw gebruikt te worden. Als het holo enzym over het startpunt van de RNA
synthese beweegt bindt de polymerase strakker. Het startpunt van de synthese is een
nucleotide sequentie wat de promotor genoemd wordt. De promotor bestaat uit een -35 box
waar de herkenning van de σ factor plaats vindt. Hierna is de -10 box waar vooral de TA
sequentie voorkomt, deze binding is redelijk zwak waardoor deze makkelijk open gebroken
kunnen worden (2 waterstofbruggen ipv 3). De waterstofbruggen tussen beide strengen in de AT-
rijke -10 box worden verbroken door het holo-enzym.
Het gebonden holo enzym ontwikkelt de
dubbele helix waardoor de nucleotide
vrijkomen, dit deel wordt de transcriptie
bubbel genoemd en wordt
gestabiliseerd doordat de σ-factor aan
de vrijgekomen basen van een streng
bindt. De andere DNA streng
functioneert dan als template voor de
RNA synthese. De eerste RNA
nucleotiden worden gebonden doordat
RNA polymerase de DNA streng naar
hem toe trekt en zo de replicatiebubbel
vergroot hierdoor ontstaat er veel
spanning waardoor de σ-factor loslaat
en RNA polymerase nu echt kan
beginnen met de transcriptie. Hij
beweegt langs het DNA en bouwt de
complementaire RNA nucleotide in. De
elongatie blijft doorgaan tot de
terminator. Hier stopt RNA polymerase
en laat het RNA transcript en de DNA template los. De RNA polymerase kan nu weer aan een
vrije σ-factor binden en een holo enzym vormen voor de volgende transcriptie.
Het terminatie signaal bestaat uit een streng van A-T nucleotiden gevolgd door een serie U’s. Dit
zorgt in het RNA voor een ‘’haar pin’’ vouw.
Terwijl de polymerase over de terminator
transcribeert helpt de vorm van de haar pin
het transcript van de RNA polymerase los te
koppelen. De A-U verbinding is erg zwak.
In een prokaryoot staan alle genen aan. In hoeverre alles aanstaat hangt af van hoe goed de
sigma factor kan binden. De affiniteit van de σ-factor voor de promotor is afhankelijk van de
specifieke promotorsequentie van een gen. Door de variatie in σ factor kan de affiniteit voor de
promotor bij sommige wel weer sterker zijn.
, Transcriptie eukaryoot
Eukaryoten hebben 3 RNA polymerases (I,II,III). De polymerases zijn
structureel erg gelijk maar transcriberen verschillende categorieën
genen. I en II transcriberen genen die coderen voor tRNA, rRNA en
andere kleine RNAs. II transcribeert de meeste genen, zoals eiwit
coderende genen.
Er zitten verschillen tussen de RNA polymerase II en RNA polymerase
van de prokaryoot. Bacterieel RNA polymerase heeft een enkele
transcriptie initiator factor (σ), de eukaryoot heeft veel meer transcriptie
factoren nodig (algemene transcriptie factoren). Ook moet het DNA van
de eukaryoot in nucleosomen liggen, dit is niet van toepassing in de
prokaryoot.
De algemene transcriptie factoren helpen RNA polymerase II op de
goede manier op de promotor te positioneren. Ook helpen ze bij het uit
elkaar trekken van de DNA strengen waardoor de transcriptie kan
beginnen en RNA polymerase van de promotor loskomt om de elongatie
te beginnen. De algemene transcriptie factoren zijn bij bijna alle
promotors nodig die door RNA polymerase II worden gebruikt.
De algemene transcriptiefactoren bestaan uit TFIIA, TFIIB, TFIIC enz.
Het samenkomen begint als TFIID aan een DNA sequentie bindt wat voor
uit A en T nucleotiden bestaat (TATA box). De sub-unit die de TATA box
herkent wordt de TATA-binding protein (TBP) genoemd. De TATA box
bevindt zich meestal 25 nucleotiden upstream van de start van de
transcriptie. De binding van TFIID zorgt voor een vervorming in het DNA
van de TATA box waardoor de andere eiwitten makkelijker kunnen
binden. De andere transcriptie factoren samen met RNA polymerase II
komen dan samen en vormen het transcriptie initiatie complex. TFIID
bindt dus aan de TATA box. TFIIF brengt RNA polymerase II bij de TATA
box en zorgt ervoor dat hij op de juiste plek aan het DNA bindt.
TFIIH bestaat uit 9 sub-units waarvan 1 DNA helicase is. Hij hydrolyseert ATP en ontwikkelt het
DNA waardoor de template vrij komt te liggen. Dan start RNA polymerase II met korte RNA
stukjes te synthetiseren tot hij los komt van de promotor en de elongatie start. Een belangrijke
stap om de elongatie te starten is de toevoeging van fosfaatgroepen aan de staart van het RNA
polymerase, het C-terminus domein (CTD). De serine in deze staart wordt fosforyleert door
TFIIH wat ook een eiwit kinase in 1 van zijn sub-units heeft. Nu kan de RNA polymerase
losgekoppeld worden van de cluster transcriptiefactoren.
Wanneer het RNA polymerase de elongatie begint bindt hij strakker aan het DNA. Terwijl de
elongatie bezig is komen de meeste algemene transcriptie factoren weer los en kunnen
hergebruikt worden voor een volgend transcript.
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 Deempio. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $5.62. You're not tied to anything after your purchase.
