Insertie circulair λ chromosoom in het bacterieel genoom
Deel van Circulair λ bacteriofaag genoom wordt ingebouwd in de attachment site sequence van bacterieel
genoom.
1. De rode (deel circulair λ bacteriofaag genoom) en blauwe (attachment site bacterieel genoom) sequentie
moeten met elkaar matchen
2. Integrase, dat gecodeerd wordt door de λ faag, gaat de sequenties matchen
3. Integratie van λ faag DNA in bacterieel genoom
4. Integrase dissocieert
Excisie onder stress
Bij stress zal het λ bacteriofaag DNA uit het gastheer genoom worden gehaald.
1. Excisionase wordt geproduceerd als de gastheercel stress ervaart
2. Het eiwit excisionase (eiwit van bacteriofaag) zal het λ bacteriofaag DNA verwijderen
3. Bacteriofaag verlaat de cel als viruspartikels
Deel 3; Transcriptie en Translatie
Paragraaf 3.1 Van DNA naar RNA
3.1.1. Transcriptie
Transcriptie = overschrijven van DNA naar RNA
- T wordt U in RNA!
- Verder wordt letterlijk overgeschreven wat er op DNA staat in 5’ → 3’ richting
Translatie = Aminozuren worden gemaakt door genetische code op RNA te volgen
Bij transcriptie is de 3’ → 5’ streng de matrijsstreng, deze wordt gebruikt om de coderende 5’ → 3’ na te maken
van RNA in eukaryoten. Enkel T wordt U verder is RNA streng en coderende streng hetzelfde.
Genexpressie
Gen A kan meer overgeschreven worden dan gen B. Van gen A heb je dan veel meer translatie producten dan
van gen B.
In gen A heb je dus een hoge expressie. DNA is zeer stabiel en RNA is onstabiel.
Elk gen wordt met een verschillende efficiëntie afgeschreven en vertaald. Dit laat de toe toe om de hoeveelheid
eiwit te reguleren.
Turnover tijd = tijd dat een eiwit nodig heeft om te functioneren dus eigenlijk levensduur van een eiwit
- Turnover Tijd van RNA is veel lager dan dat van DNA
50
,RNA structuur
➢ RNA is een lineair polymeer.
➢ Heeft een -OH in de ribosering ipv een -H
➢ Heeft Uracil ipv Thymine.
➢ RNA is enkelstrengig
○ Gaat onderling korte gebieden van complementaire
sequenties maken
■ Zoals hairpin RNA
Transcriptie produceert DNA complementair aan matrijsstreng van DNA
➢ Al het RNA aanwezig in cel wordt gemaakt door transcriptie
➢ De matrijsstreng is template voor transcriptie van DNA naar RNA
○ RNA is dus exact hetzelfde als coderende streng
■ Enkel T is een U
➢ RNA loopt altijd van 5’ → 3’
➢ Transcript = RNA overgeschreven van matrijsstreng
RNA polymerase
Let op: DNA polymerase nodig voor DNA replicatie en RNA polymerase nodig voor transcriptie
RNA polymerase enzymen gaan instaan voor transcriptie. Ze katalyseren de vorming van fosfodiester binding,
door het linken van ribonucleotiden tot lineaire keten.
Het RNA polymerase beweegt langs het DNA template. De richting van RNA polymerase is 5’ → 3’
The RNA polymerase moves stepwise along the DNA, unwinding the DNA helix at its
active site indicated by the Mg2+ (red), which is required for catalysis. As it progresses,
the polymerase adds nucleotides one by one to the RNA chain at the polymerization
site, using an exposed DNA strand as a template. The RNA transcript is thus a
complementary copy of one of the two DNA strands. A short region of DNA/RNA helix
(approximately nine nucleotide pairs in length) is formed only transiently, and a
“window” of DNA/RNA helix therefore moves along the DNA with the polymerase as
the DNA double helix reforms behind it. The incoming nucleotides are in the form of
ribonucleoside triphosphates (ATP, UTP, CTP, and GTP
Genen coderen niet alleen voor eiwitten
➢ Messenger RNA en boodschapper RNA worden gebruikt om eiwitten te produceren
➢ Voor een klein % is het eindproduct van genen een RNA molecule
○ Deze dienen als enzymatische en structurele componenten
Transcriptie-eenheid = Elk DNA segment dat wordt overgeschreven
In eukaryoten draagt een transcriptie-eenheid meestal informatie van 1 gen = Mono-cistron
➢ Codeert voor 1 RNA molecule en dus voor 1 eiwit
In het genoom is er een start- en eindpositie om RNA polymerase te laten starten en stoppen
51
,Paragraaf 3.1.2. Transcriptie bij bacteriën (prokaryoten)
Initiatie = voornaamste punt waarop de cel bepaalt welke eiwitten er gaan worden geproduceerd en met welke
snelheid dit gebeurt. Is dus een zeer belangrijke stap!
Promotor = bevat een specifieke sequenties die herkent wordt door RNA polymerase voor initiatie van
transcriptie
De sigma factor = Vormt samen met RNA polymerase een multi-subunit complex, genaamd een holoenzyme
➢ Holoenzyme = Multi-subunit complex van RNA polymerase en de sigma factor
Transcriptie bij prokaryoten
Stap 1 van transcriptie = Holoenzyme (sigma factor + RNA poly) bindt op promotor sequentie van dsDNA.
Rode stukjes in promotor zijn A-T rijk.
Stap 2&3 van transcriptie = Als het holoenzyme gebonden is aan promotor, zal deze
het dsDNA ontwinden en openen. Er is dan een korte blootstelling van een
nucleotide sequentie op beide DNA strengen, en dan gaat het RNA polymerase de
blootgestelde sequentie gebruiken als een template en gaat een RNA streng
aanmaken
➢ Geen energie voor nodig omdat het maar een zeer beperkte opening maakt
➢ Bij DNA replicatie wel energie nodig omdat helicase de beide strengen echt
volledig moest openen
Stap 4 van transcriptie = Abortieve initiatie, eerste 10 gemaakte nucleotide door RNA
polymerase worden verwijderd en sigma factor komt los
Stap 5 van transcriptie = RNA elongatie, na de eerste 10 nucleotiden zal de sigma factor loskomen en start
het RNA polymerase de beweging langs de DNA template van 5’ → 3’ en start aanmaken van RNA
Stap 6 van transcriptie = Terminatie, aangemaakte RNA gaat hairpin structuur vormen omdat bepaalde
gebieden A-T rijk zijn. Deze hairpin structuur is een signaal voor het stoppen van RNA aanmaak door RNA
polymerase
52
,Stap 7 van transcriptie = RNA hairpin komt los van het RNA polymerase en sigma factor kan opnieuw binden
en opnieuw een transcriptie eenheid opzoeken
Samengevat de transcriptie cyclus bij bacterien
In step 1, the RNA polymerase holoenzyme assembles and then locates a promoter DNA sequence. The polymerase opens (unwinds) the
DNA at the position at which transcription is to begin (step 2) and begins transcribing (step 3). This initial RNA synthesis (abortive
initiation) is relatively inefficient as short, unproductive transcripts are often released. However, once RNA polymerase has managed to
synthesize about 10 nucleotides of RNA, it breaks its interactions with the promoter DNA (step 4) and eventually releases σ factor—as the
polymerase tightens around the DNA and shifts to the elongation mode of RNA synthesis, moving along the DNA (step 5). During the
elongation mode, transcription is highly processive, with the polymerase leaving the DNA template and releasing the newly transcribed
RNA only when it encounters a termination signal (steps 6 and 7). Termination signals are typically encoded in DNA, and many
function by forming an RNA hairpin-like structure that destabilizes the polymerase’s hold on the RNA. In bacteria, all RNA
molecules are synthesized by a single type of RNA polymerase, and the cycle depicted in the figure therefore applies to the production of
mRNAs as well as structural and catalytic RNAs
Transcriptie start- en stopsignalen
Promotors zijn A-T rijk.
Startcodon = ATG
53
, Promotors
Promotor sequenties zijn asymmetrisch. RNA polymerase kan enkel in 1 richting werken, namelijk van 3’ → 5’ ,
dus synthese van RNA gebeurt 5’ → 3’
De DNA streng die gebruikt wordt als template streng voor RNA synthese varieert van gen tot gen. De template
keuze wordt bepaald voor elk gen door de locatie van de promotor.
Bij E.coli kan je omwille van de promotors, genen in verschillende richtingen overschrijven. De promotors van elk
gen wijzen in andere richtingen.
Voor het Bacterieel genoom geldt:
➢ Genen die afgeschreven worden van links naar rechts gebruiken de 3’ → 5’ streng als template
➢ Genen die afgeschreven worden van rechts naar links gebruiken de 5’ → 3’ streng als template
RNA polymerase werkt altijd van 3’ → 5’ , en RNA wordt dus aangemaakt van 5’ → 3’
Paragraaf 3.1.3. Transcriptie van Eukaryoten
Inleiding
Promotoren bij de mens zijn bidirectioneel, maar het RNA polymerase werkt unidirectioneel, altijd van 5’ → 3’.
Bij eukaryote herkent het RNA polymerase van -50 tot +50 sequentie.
- Promotor startsequentie ATG zit op +1
Daarbij komt nog kijken dat het DNA zich wikkelt rond nucleosomen, deze moeten uit de weg omdat DNA anders
niet kan ontwinden voor transcriptie.
Promotoren kunnen in verschillende richtingen voorkomen, ze zijn bidirectioneel.
Daarnaast bepalen o.a. methylatie, acetylatie, fosforylatie van nucleosoom core partikels ook hoe de transcriptie
verloopt.
De samenstelling van het chromatine zegt ook iets over hoe het gen wordt overgeschreven
- Dit is niet zo bij prokaryote
54
