Hoofdstuk 6: principes van genregulatie en epigenetica
Regulatie van genexpressie
Cis en trans acting
Cis acting regulatie op DNA-niveau -> regulatorische sequenties: promotors en enhancers/silencers
- DNA- of RNA-sequentie die reguleert op zijn eigen DNA-streng (bijvoorbeeld promotor)
Trans acting regulatie -> RNA of eiwit dat diffundeert, bepaalde transcriptiefcator (zit niet op de RNA-
streng) dat kan binden op een enhancer welke invloed heeft op een promotor
- Kan bijvoorbeeld binden op een cis-acting molecule
Cis acting elementen in RNA
- Cis regulatie op mRNA niveau via 5’ en 3’ UTR (untranslated region -> terminale sequenties
die niet vertaald worden)
- Worden gebonden door trans activerende eiwitten en miRNA’s (microRNA)
- Veel voorkomend, vooral miRNA binding op 3’ UTR
Het rode rechthoekje is het RNA
Er zijn bepaalde regulatorische eiwitten die
op mRNA niveau gaan binden
Op de sequentie zitten cis stukjes waarop
eiwitten binden en deze zijn dan trans stukjes.
miRNA binden op de 3’ UTR en er kunnen ook
meerdere binden op de 3’ UTR.
Cis en trans acting genregulatie
- Cis acting regulatorisch element: altijd DNA of RNA-sequentie
o Genregulatie op dezelfde DNA of RNA-streng
o Reguleert 1 gen
o Reguleert 1 allel
o Bijvoorbeeld promotor, enhancer
- Trans acting regulatorisch element: altijd eiwit of RNA-molecule
o Eiwit of RNA dat migreert door diffusie, reguleert op afstand
o Bindt op een regulatorisch element (korte DNA-sequentie)
o Reguleert beide allelen van een gen
o Kan meerdere genen tegelijkertijd reguleren
- Regulatie is altijd een combinatie van cis en trans
o Enhancer (cis) en transcriptiefactor (trans) die erop bindt
o miRNA bindende sequentie (cis) en miRNA (trans) dat erop bindt
1
,Genetische regulatoren van genexpressie
Promotors
Promotor = aan/uit knop van genen
- RNA pol II: schrijft eiwit coderende genen, lncRNA’s en miRNA’s af
o Vormt een groot transcriptie initiatie complex met algemene transcriptiefactoren
o Vormt zich op (cis-acting) consensus sequenties in de biirt van de transcriptie start
plaats: de promotor
- RNA pol I: schrijft meeste ribosomale RNA’s af
- RNA pol III: schrijft tRNA genen, één ribosomaal RNA en sommige kleine RNA’s af
Een RNA pol II promotor bevat typisch:
- BRE: TFIIB recognition element
- TATA box
- Inr: initiator element (A is
transcriptiestartplaats
- DPE: downstream core promotor element
Veel voorkomende elementen, maar geen ervan is nodig noch voldoende voor promotor activiteit.
Vele promotors hebben geen van deze elementen.
Enhancers, silencers, boundaries, insulators
- Cis acting sequenties van typisch 4-9 bp
- Bevinden zich zowel stroomopwaarts als stroomafwaarts -> meestal binnen 1,5 kb
- Enhancers: versterken expressie
- Silencers: onderdrukken expressie
- Boundary sequenties:
o Insulators: kan zorgen dat enhancer niet meer op de promotor kan werken
o Barrière: vormen aflsuiting tussen euchromatine en heterochromatine
Heterochromatine heeft de neiging om zich uit te breiden, hiervoor zit dus de barrière. De genen die
inactief moeten zijn worden heterochromatisch.
Transcriptiefactoren
- Zijn DNA bindende eiwitten
- Binden op cis acting sequenties
- Combinatorial: verschillende transcriptiefactoren binden tegelijkertijd
- Co-activatoren en co-repressoren
o Moduleren de actine van transcriptiefactoren zonder dat ze DNA binden
o Werken via eiwit-eiwit interacties met regulatorische eiwitten
o Actie van de transcriptiefactoren finetunen
2
,TADs = topologically associated domains
- Genomische regio die promotor-enhancer interacties limiteerd
- Afgebakend door boundaries
- Evolutionair geconserveerd tussen species
- Worden bepaald via genoomwijde interactie studies
- Correlatie met chromatine structuur domeinen
- Verklaren hoe deleties en inversies nabijgelegen genen buiten de deletie of inversie kunnen
beïnvloeden
DNA-sequenties gaan met elkaar
interageren tussen 2 boudaries -> genoom
is opgebouwd in stukjes (TAD), binnen deze
stukjes kunnen promotors genen
beïnvloeden. De oranje enhancer gaat geen
invloed hebben op het Wnt6 gen (blauw).
Er kunnen meerdere genen zitten in 1 TAD,
maar de regulatie gebeurt binnen een TAD.
Het rondje is de celkern -> bepaalde regio’s per chromosoom
In de interfase zijn de chromosomen in weinig overlappende
gebieden, binnen de chromosomen zijn de TADs nog eens
een keer aparte domeinen
Binnen de TADs krijg je interacties, tussen de TADs krijg je
boundaries
Een regulatorisch element van 1 TAD kan niet oversteken
naar een andere TAD
Voorbeelden van erfelijke ziekten:
- Foute expressie van Wnt6 d.m.v. mislokalisatie
van enhancers van een nabijgelegen gen leidt
tot syndactylie in het F-syndroom
Inversie gebeurt bij een regulatorisch element dat
normaal gezien op een bepaald gen werkt, gaat nu op
het Wnt 6 gen werken.
Een cruciale enhancer gaat ineens van oranje naar het
groene gaan waardoor deze invloed heeft op andere
genen, waardoor dit een cruciaal effect heeft (dit
allemaal zonder DNA-schade). De breukpunten van de inversie maken niks kapot, want de genen
zitten allemaal binnen of buiten de breukpunten. Dit zou eigenlijk geen effect mogen hebben, maar
omdat een regulatorisch element van het ene naar het andere TAD is gegaan krijg je wel een effect.
3
, - Overexpressie van LMNB1 d.m.v. deletie van
boundary leidt tot ADLD
In de deletie zit een boundary, blauwe en oranje TAD
gaan fuseren waardoor genen anders geëxpresseerd
worden. Een aantal enhancers die normaal alleen op het
oranje werken gaan nu ook op het blauwe werken, en
gaan dus het gen expresseren waardoor de ziekte
ontstaat. De deletie valt buiten het gen dus wordt het
niet direct veroorzaakt door de deletie, maar omdat de
enhancers anders werken komt de ziekte toch tot expressie.
CCCTC-binding factor (CTCF)
- Zink finger isulator proteïne
- Bindt consensus sequentie met drie repeats van CCCTC
- Kan interacties tussen enhancer en promotor beperken
- Aangerijkt aan TAD boundaries
- Zink finger -> DNA bindende eiwitten, zit op de boundary vast en bindt op bepaalde
sequentie (CCCTC)
Transcriptiefactoren: DNA bindende motieven
Zink finger molecule: bolletjes zijn aminozuren
Zink finger gaat op het DNA voelen of ze de juiste sequentie tegen komen en dan gaan
ze reguleren
1 van transcriptiefactoren met veel cysteïne en histidines -> zal
dimeriseren en inden aan DNA -> past in grote groeve van DNA en
kan DNA-sequentie aflezen
Leucine zipper -> leucine komt telkens aan 1 kant van de α-helix
voor -> leucine is apolair, dus wanneer je er 2 hebt gaan de
apolaire zijden (az) aan elkaar binden -> soort ritssluiting
PAX6 gen gereguleerd door ver afgelegen
enhancers
Voorbeeld van enhancers op grote afstand. Beide enhancers zijn gelegen in een intron van een
naburig gen. Enhancers zijn cis acting en weefselspecifiek.
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 larissabultena. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €7,99. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
