Samenvatting

Samenvatting Genregulatie hoorcolleges volledig uitgewerkt deeltoets 2

5 keer verkocht

Vak
Genregulatie (BB2GERE23)

Instelling
Universiteit Utrecht (UU)

Het document bevat alle gedetailleerde stof dat besproken is bij de hoorcolleges. Het is geschreven in het Nederlands maar begrippen zijn gewoon in het Engels geschreven. Achter elk hoorcollege staat tussen haakjes hoeveel bladzijders het zijn. Ik heb voor deze deeltoets een 8,3 gehaald door enkel...

[Meer zien]

Laatste update van het document: 11 maanden geleden

Voorbeeld 6 van de 43 pagina's

Bekijk voorbeeld

Geupload op 6 april 2024
Bestand laatst geupdate op 10 april 2024
Aantal pagina's 43
Geschreven in 2023/2024
Type Samenvatting

Volgen

daphnehoutackers Lid sinds 3 jaar 27 documenten verkocht

€8,99

In winkelwagen

Opslaan

100% tevredenheidsgarantie
Direct beschikbaar na je betaling
Lees online óf als PDF
Geen vaste maandelijkse kosten

Genregulatie HC uitwerkingen D2

Inhoudsopgave
HC1 Transcriptie factoren & enhancers (10) ..................................................................................................... 2

HC2 Chromatine and Epigenetics (16) ............................................................................................................ 12

HC3: 3D genome organization (12) ................................................................................................................. 28

HC4: Computer class discussie (4)................................................................................................................... 40

1

,HC1 Transcriptie factoren & enhancers (10)
Wat zijn transcriptiefactoren (TF's)?
• Tfs zijn eiwitten die DNA op een sequentiespecifieke manier binden (en transcriptie
reguleren)
o Belangrijkste van een TFs is dat ze specifieke
sequenties herkennen op het DNA met het
DNA-binding domein (DBD)
o Meeste TFs hebben een of meer effector
domeinen. En die kunnen een of meer
functies hebben.
▪ Ze kunnen de activiteit van de TFs reguleren door bijv het binden aan
een ligand
▪ Ze kunnen protein-protein interacties mediëren
▪ Ze kunnen enzymatische activiteit hebben. Dit is niet veelvoorkomend.
Vaak rekruteren ze andere co-factors die enzymatische activiteit
hebben.
• 1.600-3.000 TF's (menselijk)
• De meeste (maar niet alle) van die 1.600 TF's hebben bekende
bindingsplaatssequenties.
• TF-families worden gewoonlijk geclassificeerd op basis van hun DNA-bindende
domeinen (DBD's)
• Bijna de helft van de bekende menselijke TF's zijn C2H2-ZNF's. Andere veel
voorkomende TF-families zijn:
o Homeodomein
o Basic Helix-loop-helix (bHLH)
o Basic Leucine-zipper (bZIP)
o Forkhead box
o Nucleaire receptor

DNA-bindend domein (DBD)
• DBD Herkennen DNA op sequentie specifieke wijze
• Eerder ontstonden er maar weinig vormen; Vervolgens gingen ze divergeren door
duplicaties en ontstonden er TF-families. (dit weten ze doordat de strcuturen van de
BDBs veel overeenkomen in de TF-families)
• Veel TF's werden geïdentificeerd door de aanwezigheid van DBD's: eiwitsequenties
worden gescand op gelijkenis met bekende eiwitdomeinstructuren die zijn
opgeslagen in databases
• Herkenningssequenties zijn doorgaans kort (dat wil zeggen niet erg specifiek). Hogere
specificiteit wordt bereikt door de aanwezigheid van verschillende DBD's (bijv. C2H2-
arrays) of co-binding met andere TF's

DBD-voorbeeld:
• Meest voorkomende TFs is C2H2 ZNF domein
• C2H2 ZNF-domein: Cys2His2 Zinc Finger-domein
o Zinc vormd lus/vinger door de residuen van twee cystëine en twee
histidine aan elkaar te binden.

2

, • Het bevat twee betasheets en een alfahelix
• Er zijn vaak meerdere DBDs aanwezig in een eiwit. Zoals in het voorbeeld EGR-1
complex met het DNA. Er zijn hier 3 Zinc finger domeinen aanwezig die samen
her DNA binden. En doordat er drie domeinen aanwezig zijn is er een grotere
specificiteit dan bij maar één domein.
• Er zijn ook ZNF tfs die maar één ZNF domein hebben maar meestal hebben ze ergens
tussen de 3 en 15 domeinen. En er zijn nog enkele voorbeelden met meer dan 30 ZNF
domeinen in één TF.

DBD-voorbeeld: Homeodomein
• (structuur hoef je niet te kennen) Ze hebben één alfahelix dat iets langer is en
twee alfahelixen die loodrecht aan de eerste alfahelix liggen. En de grote
alfahelix gaat in de major groove van het DNA en bindt het.
• Drosophila vnd/NK-2 in complex met DNA weergegeven in het vb figuur
• Voorbeelden van Human homeobox TF-motieven die ze binnen:
o EN1, PBX1, HOXA5, HOXC9
• Zoals je bij alle human homeobox TF-motieven ziet zijn ze relatief kort (ongeveer 6
tot 8 nt lang). Hierdoor behaal je geen hoge specificiteit, dus deze motieven komen
random meerdere keren voor in het genoom
• De motieven lijken best wel op elkaar dus er zijn ook eiwitten (TFs) die vergelijkbare
motieven binden in het genoom. En soms concurreren ze zelfs voor hetzelfde
bindingsplek in het genoom
• Belangrijk om te onthouden: veel van de herkenningsites zijn erg vergelijkbaar en ze
zijn niet erg complex

TF families
• C2H2 ZF komen het meest voor, daarna komen homeodomeinen het
meest voor.
• Homeodomeinen zijn welbekende eiwitten dus we hebben voor veel
een bekend motief. Er zijn veel andere zoals de AT hook waarvoor we
in veel gevallen de motieven niet kennen.

TF-diversiteit evolueerde na duplicatie
• De diversiteit is ontstaan door duplicatie.
• De ontstaande TFs zijn dus gedupliceerd en hebben dezelfde
functie.
• Subfunctionaliseren
o 1) verdeling van arbeid (labour): Over tijd begint de ene
TFs de ene targetgen nog te herkennen en de andere TF
de andere targetgen
• Neofunctionalisering
o 2) Divergentie van een cofactor of een signaal: ze herkennen verschillende
cofactoren of signalen
o 3) Opkomst van een nieuw circuit. bind andere duplicatie van hetzelfde gen
o 4) aanschaf van een nieuw circuit: bindt nieuw target gen

3

,Motief weergave van PWM's
• Positie weight matrices (PWMs) worden gevisualiseerd als "sequentie logo’s" of
"motifs"
• Samengevat uit grote datasets
• PWM's/motieven zijn online beschikbaar (bijv. JASPAR, HOCOMOCO)
• Eenvoudig en krachtig, maar negeert:
o DNA-methylatie
o Positie afhankelijkheden
o DNA-vorm
o Co-binding
• Hierdoor krijg je valse positieven.
• De meeste motiefmatches worden niet in vivo gebruikt

Methoden voor het ontdekken van motifs: SELEX
• Een grote library met willekeurige sequenties wordt aan de TF van
interesse gepresenteerd. Dan wacht je op het plaats vinden van de binding
tussen de TF en de sequentie. Je wast de ongewassen sequenties weg.
Daarna is er een ronde van amplificatie (PCR). Je hebt dan een nieuwe
library die al iets verrijkt is en je doet dit voor meerdere ronden vaak 3, en
dan sequence je en de sequentie content die je eruit krijgt kan je dan je
positie weight matrix (PWM) samenstellen en een motif construeren
• Verschillende selectieronden om targetsequenties (aptameren) te verrijken
o + veel methodevariaties
o + Kan een zeer hoge troughput hebben
o - niet in genomische context (je kan een niet bestaande sequentie eruit
krijgen)

Methoden voor het ontdekken van motieven: EMSA
• Elektroforetic Mobility Shift Assay (EMSA)
• Hierbij doe je een DNA gel elektroforese met DNA en de eiwitten van intresse of ze
binden. Als het eiwit niet bindt aan het DNA zal het eiwit zijn normale snelheid
door de gel hebben maar als het eiwit wel gebonden is aan het DNA zal het de
snelheid verminderen en zal het hoger in de gel blijven zitten. (vb1)
• Als je meer eiwit erin stop wordt er ook meer DNA afgeremd (Vb2)
• In vb3 zie je dat eiwit D niet bindt opzichzelf en eiwit C wel opzichzelf bindt. Bij
aanwezigheid van eiwit C bindt eiwit D ook en belemmert het DNA nog verder dan
alleen binding van eiwit C.
• DNA-probe toont mobiliteitsverschuiving als gevolg van belemmering door
gebonden eiwit
o + nuttig voor het valideren van bekende sequenties
o - niet nuttig voor het vinden van nieuwe motieven (bekende probe nodig)
o - niet in genomische context (want je gebruikt lege DNA sequentie en niet
in chromatine)

4

,Methoden voor het ontdekken van motieven: ChIP-seq
• Lees Chip-seq theorie van vorig tentamen
• Chromatine pull-down met behulp van antilichaam tegen het betreffende
eiwit -> Sequencing van fragmenten -> Motieven geïdentificeerd als
verrijkte sequenties onder pieken
o + in vivo binding events
o - kan geen indirecte binding onderscheiden van directe binding

Pioneerfactoren openen chromatine
• Pioneer factoren zijn factoren die gesloten chromatine kunnen binden. Het
idee is dat het hierdoor het chromatine kan openen voor de binding van
additionele transcriptie factoren.
• Direct of via cofactoren openen ze chromatine en maken het
toegankelijk voor andere TF's.
• Ze zijn belangrijk bij cel differentiatie. Vooral bij het gaan van
een cel state naar een andere cel state of celtype. Aangezien je voor het krijgen
van een ander celtype dus andere genen geactiveerd moet hebben zijn pioneer
factors dus erg belangrijk om het chromatine te openen bij de promotors en
enhancers van de genen die zorgen voor de nieuwe celtype.
• Voorbeeld: entry-exit-binding. De pioneer factor opent het chromatine door
entry-exit binding van het nucleosoom, waardoor het soort van het nucleosoom
vervangt en er breathing van het DNA ontstaat en hierdoor andere TFs ook kunnen
binden.
• Pioneer factoren zijn belangrijk in een volwassen organisme bij bijvoorbeeld
stamcellen. Maar het zijn tenslotte TFs dus ze zijn ook belangrijk voor het behouden
van de cel state en dus niet alleen voor het openen van chromatine.

TF's binden coöperatief
• Menselijk Inf-β-enhanosoom
• Zeven TF's binden zich dicht bij elkaar, maar met minimale/amper eiwit-
eiwitinteracties
• De TF-binding (in het bijzonder van IRF-TF's) leidt tot DNA-
vormveranderingen waardoor een volgende TF kan binden. Hierdoor
stabiliseren ze het complex.
• Daarna komen co-factors binnen en binden de TFs die op het DNA zitten

TF-effectordomeinen
• Effector-domeinen kunnen:
o reguleren TF-activiteit
o hebben enzymatische activiteit
o binden andere eiwitten
• Belangrijkste effecten:
o het rekruteren van co-factoren en transcriptionele machinery
o stabiliseren van transcriptionele machinery (dat samenstelt op een regulator
element)
• Vb: je hebt binding van een TF en die rekruteert p300 en die acetyleerd dichtbij
staande histonen waardoor ze gedestabiliseerd worden, waardoor de gehele locus

5

, meer toegankelijk is voor andere TFs. Acetylatie is dan ook herkend door chromatine
readers, zoals de Brd4 eiwit. Brd4 komt dan binnen en bindt aan het geacetyleerde
histon-tail.
o Dus of door rekrutering van co-factors direct of door direct/indirect
enzymatische activiteit kan het nog meer TFs en co-factoren rekruteren. Dus
dat is hoe TFs het transcriptionele machinery opbouwen op het regulator
elementen

Co-factoren
• Co-factoren kunnen co-activators zijn (bijv.
histonacetyltransferase p300: H3K27) of co-
repressors (bijv. histonmethyltransferase SETDB1:
H3K9)
• VB: je hebt paar TFs gebonden aan het DNA. Bij de
bruine kruis zie je dat deze TFs gebonden zijn als
dimeer, dus hier heb je direct protein-protein interactie van die twee TFs. De blauwe
en roze TFs binden erg dicht bij elkaar dus dit kunnen bijv TFs zijn die de vorm van
het DNA veranderen zodat ze elkaars binding stabiliseren. En je hebt losse TFs die
niet tegen elkaar gebonden zitten en dus niet zorgen voor stabilisatie veranderingen
door bijv DNA vorm veranderen en ook zonder protein-protein binding.
• Je ziet ook soort touwtjes uit de eiwitten komen. Deze zijn indicatief voor disorder
domeinen. En deze zijn vaak betrokken bij protein-protein interacties, maar dan wel
zwakke. Maar ze zijn belangrijk om andere factoren te rekruteren en het stabiliseren
van de TFs en het gehele transcriptie machinery op het locus. Ze kunnen nucleosoom
remodelers rekruteren die de locus meer openen, ze kunnen co-activators rekruteren
(direct of door geacetyleerde histon-tails), ze kunnen co-repressors rekruteren
• En uiteindelijk door meerdere bindingstappen is er uiteindelijk ook rekrutering van
RNA-polymerase voor transcriptie.

Samenvatting van TF's
• TF's zijn eiwitten die DNA op een sequentie specifieke manier binden en de
transcriptie reguleren.
• TF's hebben DBD's en effectordomeinen
• Belangrijke functie: direct of indirect cofactoren rekruteren
• Diep geconserveerd; evolutie volgt doorgaans duplicatie
• Methoden om TF-bindingsplaatsen in vivo en motieven in vivo/in vitro te
identificeren

Deel 2: Ehhancers
Wat zijn Enhancers?
• DNA-gebieden die TF's binden en verre genen in cis reguleren (dat wil
zeggen op hetzelfde chromosoom)

Enhancer statistieken en feiten
• Enhancers bevinden zich op hetzelfde chromosoom, maar kunnen upstream,
downstream of intronisch zijn en kunnen in verschillende richtingen georiënteerd zijn
• Enhancers zijn distale regulerende elementen die naar een target gen loopen:

6

Dit zijn jouw voordelen als je samenvattingen koopt bij Stuvia:

Bewezen kwaliteit door reviews

Studenten hebben al meer dan 850.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet jij zeker dat je de beste keuze maakt!

In een paar klikken geregeld

Geen gedoe — betaal gewoon eenmalig met iDeal, creditcard of je Stuvia-tegoed en je bent klaar. Geen abonnement nodig.

Direct to-the-point

Studenten maken samenvattingen voor studenten. Dat betekent: actuele inhoud waar jij écht wat aan hebt. Geen overbodige details!

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.