,EXAMENVRAGEN GEVORDERDE MOLECULAIRE CELBIOLOGIE
Nucleus-genoom 3D organisatie
Vraag 1: Bespreek hogere orde 3D genoom organisatieniveaus
Een gen is een nucleotidesequentie in een DNA-molecule die fungeert als een functionele eenheid voor de productie
van een eiwit, een structureel RNA of een katalytisch of regulerend RNA-molecuul. In eukaryoten zijn
eiwitcoderende genen meestal samengesteld uit een reeks afwisselende introns en exons die zijn geassocieerd met
regulerende DNA-regio's. Nucleus (kom spaghetti) dat op eerste zicht heel random lijkt, maar in werkelijkheid zit er
veel structuur in (chromatine regulatie processen). Er zijn verschillende niveaus van organisatie:
DNA
DNA is een dubbele helix. DNA maakt de transfer van erfelijke eigenschappen mogelijk. DNA bestaat uit 4 basen;
purinen (adenine en guanine) en pyrimidinen (cytosine en thymine). Een DNA molecule bestaat uittwee
polynucleotideketens die bij elkaar gehouden worden door waterstofbruggen tussen de intern gerichte baseparen
en dit volgens een strikte purine (pijl) pyrimidine koppeling: A met T en G met C. De twee ketens zijn dus
complementair en gewonden tot een rechtshandige (rechts omhoog) dubbele helix die een diameter heeft van 2 nm.
Nucleosomen
Efficiënte opvouwing is een must. Dit gebeurt door binding met kleine, basische proteïnen die het DNA omzetten
naar chromatine vezels, met name de histonen. Histonen bekleden de volledige DNA streng en balanceren door hun
positieve lading het negatief geladen DNA. Er zijn 5 types histonen: H1, H2A, H2B, H3 en H4, die in bijna alle
celkernen aanwezig zijn. Vier van deze histonen vormen in combinatie met DNA regelmatige complexen, die onder
de elektronenmicroscoop als parels aan een draad (beads-on-a-string) zichtbaar zijn. Dit zijn de nucleosomen. Ieder
nucleosoom bevat 8 histonen, die een kern vormen waarrond 146 bp DNA gewikkeld liggen. De nucleosoomkernen
liggen dicht achter elkaar gepakt, zodat ze een nucleoproteïnefilament van 10 nm vormen, verbonden door strengen
linker- of verbindings-DNA van telkens 50 bp. Dit 10 nm filament is verder opgespiraliseerd in helixvorm en wordt
opgebonden gehouden door de histonen van het type H1, die op de linker-regio binden en zo de ruggengraat
vormen van de elementaire chromatinevezel. Deze vezels vormen de structurele eenheid van het
chromatinenetwerk en van de chromosomen.
ENHANCERDOMEIN (lussen)
Chromatinevezels zijn georganiseerd in lussen (bijvoorbeeld door promotor-enhancer-interacties te vormen). Deze
enhancerdomeinen kunnen grote gebieden in chromosomen controleren.
Chromosomale transcriptiedomeinen: TADs
TAD staat voor topologically associating domain. TADs hebben een hogere verhouding van chromosomale contacten
binnen het domein dan erbuiten, ze worden gevormd door architecturale eiwitten en bevatten veel chromatine-
lussen. TADs correleren met regulatie van genexpressie. Er zijn specifieke domeinen met actieve transcriptie en
andere met onderdrukte transcriptie afhankelijk van groeifases, celtypes, … TADs zijn cruciaal in de
ontwikkelingsbiologie en staan onder controle van insulator eiwitten.
LAD
TAD’s zijn dan op hun beurt weer weer georganiseerd in transcriptioneel actieve en inactieve (bijvoorbeeld
heterochromatine) compartimenten. Sommige van de heterochromatinegebieden zijn gekoppeld aan het binnenste
kernmembraan op lamina-geassocieerde domeinen (LAD's). De kern is afgeschermd door nucleaire lamina eiwitten.
LADs maken ook contact met chromatine-eiwitten en gaan zo ons chromosomen verankeren.
TRANSCRIPTIE FACTORIES
LADs kunnen zich groeperen in transcriptie factories, waarbij de genen die dezelfde transcriptiefactor bindingsplaats
hebben, kunnen gecoördineerd worden
, EXAMENVRAGEN GEVORDERDE MOLECULAIRE CELBIOLOGIE
2. BESPREEK DE ROL VAN DE NUCLEAIRE ORGANISATIE IN 3D GENOOMORGANISATIE
INGEWIKKELDE NUCLEUS
Er zijn 2 redenen (voordelen) waarom we een ingewikkelde nucleus hebben:
1. Tijdens de evolutie is het genetisch materiaal sterk toegenomen. Dit omdat er meer flexibiliteit is maar dit maakt
ons ook meer kwetsbaar: DNA is onderhevig aan corrosie door UV en stress. We moeten het DNA dus beschermen.
Dat doet de nucleaire architectuur door DNA door te beschermen voor beschadiging van buitenaf. Het is dus een
soort van beschermingsveld.
2. Er moeten veel genen gereguleerd worden. Bij transcriptie is het dus makkelijker om genen gereguleerd te krijgen
wanneer de deze in compartimenten zitten. De nucleus gaat genregulatie faciliteren: genen worden gebundeld voor
coördinatie van trasnscriptieprocessen.
GENREGULATIE
Genregulatie is een zeer complex proces dat de dynamische coördinatie vereist van honderden regulerende factoren
op precieze moleculaire doelen (zoals DNA-sequenties en RNA-structuren) in verschillende celtoestanden. Onder
deze regulerende factoren vallen: chromatine- en transcriptieregulatoren, splicingfactoren en andere mRNA-
verwerkingsfactoren. In het bijzonder kunnen DNA-, RNA- en eiwitmoleculen zich organiseren binnen precieze 3D-
nucleaire territoria om groepen functioneel verwante moleculen te concentreren. Genomisch DNA is bijvoorbeeld
dynamisch georganiseerd om enhancer-promoterinteracties, topologische associatie van sets van gecoreguleerde
genen en rekrutering van DNA en premRNA naar verschillende nucleaire compartimenten. Een centraal uitgangspunt
van dit model van genregulatie is dat de vorming van nucleaire compartimenten kan werken om moleculen en
biochemische functies te verdelen.
Er is een tijdsgebonden verandering in de organisatie van de nucleus: bij differentiatie (bv. van stamcel) gaat er
nucleaire reorganisatie gebeuren in functie van de tijd (4D)
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
√ Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, Bancontact of creditcard voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper bushermnayer. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €10,89. Je zit daarna nergens aan vast.
