18. Genexpressie: de genetische code en transcriptie
18.1 Genetische code en richting van genetische informatiestroom
Centrale dogma moleculaire biologie
- Directionele informatiestroom
van DNA naar RNA naar eiwit
- Francis Crick à vlak na dubbele helix model DNA
- Replicatie DNA
- Transcriptie van de informatie van DNA naar RNA
- Translatie van de informatie van RNA naar eiwit
Transcriptie à zelfde taal, herschreven
Translatie à andere taal: nucleotiden à aminozuren
Transcriptie en translatie à veel gelijkaardige componenten bij prokaryoten en eukaryoten
- Messenger RNA
o Translatie tot het eiwit
o Draagt de genetische boodschap van DNA naar de
ribosomen
- Ribosomaal RNA
o Integraal component van ribosomen
o Eiwitsynthese speelt zich af aan ribosomen
o Codeert NIET voor eiwitten
- Trasfer RNA
o Intermediair die de basesequentie van mRNA vertaald
o Brengt de juiste aminozuren naar het ribosoom
o Codeert NIET voor eiwitten
Jaren na 1e formulatie Crick à verfijningen
- Veel virussen met RNA genoom
à Synthese van RNA moleculen met RNA als matrijs
- RNA virussen zoals HIV
à Omgekeerde transcriptie
à Synthese van DNA met viraal RNA als matrijs
- Algemeen principe blijft
à Flow van DNA naar RNA naar eiwit
Plaats waar transcriptie-translatie plaatsvindt verschilt tussen prokaryoten en eukaryoten
Prokaryoten
- Geen nucleaire enveloppe
à DNA is niet gescheiden van ribosomen
- Translatie mRNA is mogelijk voordat transcriptie af is
Eukaryoten
- Compartimentering à ruimtelijke scheiding
- Transcriptie in de nucleus à RNA omgezet tot mRNA
à mRNA getransporteerd tot cytosol
18/11/19 Celbiologie I 1
,RNA synthese uitgaande van RNA
- Bepaalde RNA virussen coderen voor RNA-afhankelijk RNA polymerase (RdRP)
o Griepvirus (ssRNA virus)
- RdRP ook bij eukaryote
à Zie hoofdstuk 20
DNA synthese uitgaande van RNA
Omgekeerde transcriptie
- Omgekeerde richting van klassieke genetische informatiestroom
- Gekatalyseerd door enzym reverse transcriptase
o Ontdekt door Howard Temin en David Baltimore
o Bepaalde virussen met RNA genoom
- Virsussen die aan omgekeerde transcriptase doen = retrovirussen
o HIV (human immunodeficiency virus)
Veroorzaakt AIDS (acquired immune deficiency syndrome)
o RNA tumor virussen
Veroorzaakt kanker
- Eukaryote cel à retrotransposons
Retrovirussen
- Genoom bestaat uit 2 identieke RNA strengen
- Reverse transcriptase gebonden op elke RNA streng
- Capside/eiwitmantel
- Envelop = viraalomhulsel (membraneus)
1. Virus bindt aan de buitenkant van gastheercel
Viraalomhulsel fuseert met het plasmamembraan
Capside en inhoud komen vrij in het cytoplasma
2. Viraal reverse transcriptase katalyseert de synthese van
DNA streng complementair aan virale RNA
= RNA-afhankelijke DNA polymerase activiteit
3. Reverse transcriptase katalyseert de formatie van een 2e
DNA streng complementair aan de eerste
= RNAse H activiteit (afbraak RNA in RNA/DNA hybride)
en DNA-afhankelijk DNA polymerase activiteit
4. Resultaat = dubbele DNA streng
Gaat in de nucleus en integreert in het genoom van de gastheercel
(= viraal integrase)
Geïntegreerde virale genoom = provirus
à Gerepliceerd bij elke celdeling
5. Transcriptie van viraal genoom in humaan genoom door cellulaire enzymen
6. Virale mRNA moleculen à translatie, synthese van virale eiwitten (capside, envelop)
18/11/19 Celbiologie I 2
, 7. Viraal mRNA verpakt met virale eiwitten
à Nieuwe viruspartikels
8. Virussen komen vrij
Niet noodzakelijk gastheercel doden bij deze stap
Inzicht in levenscyclus retrovirussen à medicatie
Anti-HIV drugs
- Inhibitor van HIV reverse transcriptase
- Inhibitor van HIV integrase
Hoe RNA tumor virussen kanker veroorzaken
1. Virus heeft kanker-veroorzakend gen = oncogen in zijn viraal genoom
o Vb. Rous sarcoma virus
à Kanker bij kippen
2. Geen oncogen in viraal genoom
Door integratie van viraal genoom in DNA van gastheer
à Proto-oncogen geconverteerd tot oncogen
o Vb. Human papilloma virus (HPV)
à Baarmoederhalskanker, vaccinatie, HeLa
Retrotransposons
- In eukaryote cellen
- Mobiele genetische elementen
- Maken gebruik van RNA intermediair van ene locatie in genoom naar andere te
dupliceren à gebruiken reverse transcriptie om zich te verplaatsen
1. Transcriptie van retrotransposon DNA
2. Translatie
à Eiwit: endonuclease en reverse transcriptase activiteit
3. Retrotransposon RNA en eiwit binden aan chromosomaal
DNA op een andere locatie
4. Endonuclease knipt 1 van de DNA strengen
5. Reverse transcriptase gebruikt retrotransposon RNA als
matrijs voor aanmaak DNA kopie
Stukje DNA dient als primer voor synthese
6. Knipping van 2e DNA streng op plaats van integratie
à Synthese van 2e DNA streng
à Integratie en DNA herstel
Retrotransposons
- Transponeren zichzelf niet zo vaak à komen toch in grote getallen voor in genoom
- Alu sequentie
o 300 bp lang, niet autonoom (codeert niet zelf voor reverse transcriptase)
o 1 miljoen kopieën = 11% van humaan genoom
o SINEs
18/11/19 Celbiologie I 3
, - L1 retrotransposons
o 6000-8000 bp, autonoom (codeert zelf voor reverse transcriptase en
endonuclease)
o 500 000 kopieën = 17% van humaan genoom
o LINEs
Reverse transcriptase van retrovirussen
- RNA afhankelijk DNA polymerase (RdDP)
- DNA afhankelijk DNA polymerase (DdDP)
- RNAse H
Reverse transcriptase van retrotransposons
- RNA afhankelijk DNA polymerase (RdDP)
- Endonuclease
Reverse transcriptase van Telomerase
- RNA afhankelijk DNA polymerase (RdDP)
- RNA afhankelijk RNA polymerase (RdRP)
Zie hoofdstuk 17
Genetische code
Essentie van genexpressie is de relatie van
- Nucleotidesequenties in DNA, RNA
- Aminozuursequenties in eiwitten
ð Genetische code
Overgang van DNA naar RNA is logisch
- Gebaseerd op complementaire baseparing
Overgang van mRNA naar eiwit aminozuursequenties
- Pas rond 1960’ ontdekt
- Daarvoor geheim
o Men moest eerst ontdekken dat er een relatie was tussen DNA en eiwit
o Ontdekking dat mutatie in DNA kan leiden tot verandering in eiwitten
Beadle en Tatum – sommige genen coderen eiwitten
- Experimenten in begin jaren 1940, nobelprijs
- Broodschimmel Neuraspora crassa
o Neuraspora kan groeien op een minimaal medium
à Suiker, anorganische zouten, vitamine biotine
Via metabole paden kunne ze alles produceren wat ze nodig hebben
o Behandelen met X-stralen
à Genetische mutanten ontstaan
à Kunnen niet meer groeien op minimaal medium, wel op volledig medium
Mutanten hadden capaciteit om bepaalde aminozuren, vitaminen te
synthetiseren verloren
à Bepalen welke nutriënten nodig waren
à Mutanten in media met verschillende supplementen laten groeien
§ Bepaalde mutant groeit alleen à supplement vitamine B6, az arginine
18/11/19 Celbiologie I 4
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur veerledejong2. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €25,49. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
