Dit is een uitgebreide samenvatting van hoofdstuk 6 'How cells read the genome: from DNA to protein' uit Molecul biology of the cell (6e editie). Onderwerpen die aan bod komen, zijn:....
Samenvatting van de hoofdstukken 4, 5, 6 en deels 7 (t/m 7.3) - Cellen en weefsels
Summary Molecular Biology of the Cell 2 (book) (WBFA007-04)
Alles voor dit studieboek (166)
Geschreven voor
Universiteit Utrecht (UU)
Biologie
Cellen en weefsels
Alle documenten voor dit vak (80)
3
beoordelingen
Door: LaureSchippers • 2 jaar geleden
Door: femmiesmit • 5 jaar geleden
Door: luuklangefeld • 5 jaar geleden
Verkoper
Volgen
brittheijmans
Ontvangen beoordelingen
Voorbeeld van de inhoud
H6, hoe cellen het genoom lezen: van DNA tot eiwit
Inleiding
Centrale dogma, als de cel een bepaald eiwit nodig heeft, wordt een gedeelte van het DNA
gekopieerd tot een RNA transcript (transcriptie). RNA wordt dan als template gebruikt om
eiwitsynthese aan te sturen (translatie). Je krijgt dus DNA → RNA → eiwit.
6.1 Van DNA naar RNA
Efficiëntie, van eenzelfde gen kunnen veel RNA kopieën gemaakt worden en
elk RNA molecuul kan de synthese van veel identieke eiwitten aansturen.
Cellen zijn dus in staat een grote hoeveelheid eiwitten te produceren van 1
gen als dat nodig is. Transcriptie en translatie van verschillende genen is niet
altijd even efficiënt, waardoor een cel van het ene eiwit heel veel kan
produceren en van het ander heel weinig.
RNA VS DNA, deze nucleïnezuren verschillen
chemisch gezien op 2 manieren van elkaar:
1. De nucleotiden van RNA zijn ribonucleotiden die het suiker ribose,
i.p.v. deoxyribose, bevatten.
2. RNA bevat de base uracil (U) in plaats van thymine (T).
Desondanks dat deze chemische verschillen meevallen, is er een groot
verschil in algemene structuur. Waar DNA altijd als een dubbele helix voorkomt in cellen, komt RNA
enkelstrengs voor. Hierdoor is het in staat zich in allerlei vormen te vouwen.
DNA transcriptie, begint met het openen en unwinding van een klein stuk DNA om de basen van elke
DNA streng bloot te stellen. 1 v/d 2 dient dan als template voor RNA synthese. Net als bij DNA
replicatie vindt de synthese plaats op basis van complementaire baseparing.
Transcriptie VS replicatie, bij transcriptie blijft de nieuw gevormd RNA streng niet middels
waterstofbruggen aan de DNA template gebonden. Net achter het stuk waar de nieuwe nucleotiden
toegevoegd worden, wordt de RNA streng verdrongen door DNA om de dubbele helix weer te
herstellen.
RNA polymerases, deze enzymen voeren transcriptie uit. Ze
katalyseren de vorming van fosfodiëster bindingen die de nucleotiden
aan elkaar verbinden (net als DNA polymerases doen). De groeiende
RNA streng wordt in de 5’-3’ richting aangemaakt. Doordat de
groeiende RNA streng snel loslaat van DNA kunnen meerdere RNA
polymerases elkaar opvolgen op 1 gen.
RNA VS DNA polymerase, desondanks dat deze 2 enzymen vrijwel
dezelfde reactie katalyseren, zijn er een paar belangrijke verschillen:
1. RNA polymerase katalyseert het polymeriseren van
ribonucleotiden i.p.v. deoxyribonucleotiden.
2. RNA polymerase heeft geen primer nodig om te beginnen. Er wordt gedacht dat dit mogelijk
is, doordat transcriptie niet zo precies hoeft te zijn als replicatie.
3. RNA polymerases zijn absolute processive wat wil zeggen dat het RNA polymerase dat een
RNA molecuul begint, het ook afmaakt zonder los te komen van de DNA template. DNA
polymerase maakt haar producten in segmenten die later aan elkaar gezet worden.
Proofreading RNA polymerase, desondanks dat RNA polymerases lang niet zo accuraat zijn als DNA
polymerases bezitten ze wel proofreading capaciteit. Als een incorrect ribonucleotide toegevoegd
wordt aan een groeiende RNA streng, kan het polymerase een stapje terugnemen en kan de active
site van het enzym een excisie reactie uitvoeren. Deze reactie is vergelijkbaar met het omgekeerde
van de polymerisatie reactie behalve dat een watermolecuul de pyrophosphate groep vervangt en
een nucleoside monofosfaat daarbij vrijkomt.
,Ontstaan polymerases, DNA en RNA polymerase lijken qua structuur totaal niet op elkaar en
template-depending nucleotide-polymerizing enzymes zijn waarschijnlijk 2 keer ontstaan in de vroege
evolutie van cellen. Een lineage heeft tot DNA polymerases en reverse transcriptases geleid, terwijl
een andere lineage tot de RNA polymerases heeft geleidt.
RNA moleculen, we kennen vele soorten RNA moleculen:
- mRNA, messenger RNA, wordt door ribosomen getransleerd tot eiwit. Dit RNA behoort
daarom als enige tot coderend RNA, terwijl de rest niet-coderend wordt beschouwd.
- snRNA, small nuclear RNA, begeleidt de splicing van pre-mRNA tot mRNA.
- rRNA, ribosomaal RNA, rRNA vormen de kern van ribosomen.
- snoRNA, small nucleolar RNA, helpt bij het verwerken en chemisch modificeren van rRNAs.
- tRNA, transfer RNA, staan centraal in eiwitsynthese als adaptors tussen mRNA en
aminozuren.
- miRNA, micro RNA, dient als belangrijke regulator voor eukaryote genexpressie (H7).
- siRNA, small interfering RNA, dient ook als belangrijke regulator voor eukaryote genexpressie
(H7).
- piRNA, piwi-interacting RNA, beschermt dierlijke kiemcellen tegen transposons (H7).
- lncRNA, long noncoding RNA, een diverse set aan RNAs waarvan de functie momenteel
ontdekt wordt (H7).
Niet-coderend RNA, net als eiwit dient niet-coderend RNA als enzym, structureel component of
regulerend component voor een variëteit aan processen in de cel. Zo draagt telomerase een RNA bij
zich als template.
Transcriptie unit, een segment DNA dat getranscribeerd wordt, noemen we een transcription unit.
Bij eukaryoten draagt 1 transcriptie unit meestal de informatie voor 1 gen. Bij bacteriën wordt een
set van naastgelegen genen vaak als unit getranscribeerd en het resulterende mRNA molecuul draagt
dan dus de informatie voor meerdere eiwitten.
Transcriptie initiatie, verschilt nogal tussen bacteriën en eukaryoten. Het is een hele belangrijke stap
in regulatie van genexpressie aangezien een cel hiermee bepaalt welke eiwitten wel of niet
geproduceerd worden en in welke mate.
Bacteriële transcriptie initiatie, bij bacteriën wordt RNA polymerase geholpen door een subunit
genaamd sigma (σ) factor. De sigma factor helpt RNA polymerase bij het lezen van de DNA template
en ‘vertelt’ hem wanneer die moet beginnen met transcriptie.
RNA polymerase holoenzym, RNA polymerase is
een multisubunit complex en wanneer de σ factor
hier als additionele subunit bijkomt, spreken we
van een RNA polymerase holoenzym. Normaal
bindt dit complex maar zwak aan DNA als RNA pol
en de σ factor samenkomen en valt het er op den
duur weer af. Als het holoenzym echter over een
promotor verplaatst, zal het polymerase strak aan
DNA binden doordat de σ factor speciale
contacten maakt met basen van de promotor (1).
Promotor, is een speciale sequentie aan
nucleotiden die het startpunt van RNA synthese
aangeeft.
RNA synthese bacteriën, het strak gebonden RNA
polymerase holoenzym opent de DNA dubbele
helix bij de promotor om een kort stuk aan
nucleotiden bloot te stellen op elke streng (2).
Deze regio aan ongepaard DNA wordt de
transcription bubble genoemd en wordt
gestabiliseerd doordat de σ factor aan de basen
van 1 v/d ongepaarde strengen bindt. De andere
, DNA strang dient vervolgens als template. De eerste ±10 nucleotiden van RNA worden middels een
‘scrunching’ mechanisme gesynthetiseerd. Hierbij blijft RNA polymerase aan de promotor gebonden
en trekt het enzym het upstream DNA in zijn active site (3). De korte RNAs die hierbij gevormd
worden, dissociëren vaak, waardoor de spanning op het DNA afneemt en RNA pol steeds opnieuw
moet beginnen. Dit proces van abortive initiation wordt uiteindelijk overkomen en de spanning die
door scrunching gegeneerd is, helpt RNA pol los te komen van de interacties met het promotor DNA
(4). Hierbij wordt de σ factor geloosd (5). Elongatie gaat vervolgens door tot het enzym een tweede
signaal tegenkomt: de terminator (6). Bij dit signaal laat RNA pol zowel het nieuw gemaakt RNA als
de DNA template los (7). Het vrije RNA polymerase komt dan weer samen met een σ factor om een
holoenzym te vormen dat een nieuw transcriptie proces kan beginnen (8).
Terminator, bij de meeste bacteriële genen bestaat een terminatie signaal uit een streng aan A-T
nucleotiden dat voorafgegaan wordt door een tweevoudig symmetrische DNA sequentie. Als deze
afgeschreven wordt tot RNA vormt die een hairpin structuur die helpt bij het dissociëren van het RNA
transcript van de active site.
Consensus sequentie promotor, er is een grote variatie aan promotoren bekend bij bacteriën, maar
als je ze vergelijkt zijn er wel een paar eigenschappen die vaak terugkomen. Op basis hiervan kan een
consensus sequentie gemaakt worden. Een consensus nucleotide sequentie bestaat uit de
nucleotiden die op hun plek het vaakst voorkomen. DNA sequenties van individuele bacteriële
promotors verschillen in manieren die hun sterkte bepalen (het aantal initiaties per tijdseenheid per
promotor). Promotors voor genen die coderen voor veelvoorkomende eiwitten zijn bijvoorbeeld veel
sterker dan de promotors van genen voor eiwitten die zelden voorkomen. De nucleotide sequenties
van de promotoren zijn hiervoor verantwoordelijk.
Terminator sequenties, aangezien veel sequenties in staat zijn hairpins te vormen, zijn terminator
sequentie nog meer heterogeen dan promotor sequenties.
Vaak hebben we meer informatie nodig dan enkel de sequentie om accuraat DNA signalen te
lokaliseren in het genoom. Bij eukaryoten is het nog uitdagender door de grote hoeveelheid DNA.
Promotor asymmetrie, promotor sequenties zijn
asymmetrisch om te zorgen dat RNA polymerase
maar in 1 oriëntatie aan het DNA kan binden.
Doordat polymerase enkel RNA kan synthetiseren in
de 5’-3’ richting bepaalt de promotor oriëntatie
welke streng als template gebruikt wordt.
RNA polymerase eukaryoten, waar bacteriën maar 1 RNA polymerase hebben, hebben eukaryoten
er 3. Structureel zijn de polymerases vergelijkbaar en ze delen ook een paar gemeenschappelijk
subunits, maar ze transcriberen verschillende categorieën van genen:
RNA pol II VS bacterieel RNA pol, er zijn een paar belangrijke verschillen tussen het functioneren van
het bacteriële en eukaryote enzym:
1. Bacterieel RNA polymerase heeft maar 1 transcriptie-initiatie factor (σ) nodig om transcriptie
te initiëren, terwijl eukaryoot RNA pol veel meer factoren nodig heeft die samen de general
transcription factors genoemd worden.
2. Eukaryote transcriptie initiatie moet plaatsvinden op DNA dat verpakt zit in nucleosomen en
hogere orde vormen van de chromatine structuur. Dit heb je niet bij bacteriën.
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 brittheijmans. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €3,49. Je zit daarna nergens aan vast.
