Microbiologie 2
Samenvatting: Brock Biology of Microorganisms, Madigan et al., 15th ed.
(Hoofdstukken 6, 7, 8, 10, 24, 25 en 28)
Dominique ter Maat
BOVR3 Juni 2018
I
,Hoofdstuk 6
Transcriptie in prokaryoten
Voor bacteriën is het reguleren van genen noodzakelijk. Het is zonde om energie te verbruiken voor
de expressie van genen wanneer het niet nodig is. Ook moet er niet te veel genexpressie zijn
waardoor er weer onnodig veel energie wordt verbruikt. Natuurlijk zijn er ook genen waarvan het
product altijd nodig is in de bacterie. Deze genen komen constitutief tot expressie. Maar hoe
reguleert een bacterie de genexpressie terwijl het geen grip heeft op het aflezen van zijn genetisch
materiaal?
Het is sowieso belangrijk om te weten dat een micro-organisme geen invloed heeft op de expressie
van zijn genen. De regulatie van genen is afhankelijk van omstandigheden waarin het zich bevindt.
Factoren die een rol spelen in genexpressie zijn:
- Aanwezigheid van voedingsstoffen
- Licht
- Druk
- Temperatuur
- Radiatie
- Aanwezigheid antibacteriële stoffen
- Spreekt allemaal wel voor zichzelf
De eiwit/enzymactiviteit van een gen kan op twee manieren gereguleerd worden. De
eiwit/enzymactiviteit kan gestopt of gestart worden door middel van een activator of inhibitor. Ook
kan de eiwit/enzymactiviteit verminderd of vermeerderd worden.
Transcriptie is één van de meest belangrijke regulatie methoden omdat mRNA een halfwaardetijd
heeft van hooguit een paar minuten. Omdat het een korte halfwaardetijd heeft is het nodig dat er
constant transcriptie plaats vindt omdat er anders geen activiteit is in de cel.
De benodigdheden voor transcriptie zijn DNA, RNA-polymerase en een promotor om RNA-
polymerase te binden aan het DNA.
Wat is een operon? Één of meerdere genen die op 1 mRNA transcript zitten en onder controle zijn
van een enkele regulatory site. Een mRNA transcript van meerdere genen noemt met
polycystronisch mRNA.
RNA-polymerase
II
,RNA-polymerase voor bacteriën is opgebouwd uit 5 subunits: twee α subunits, één β subunit, één β’
subunit en een ω (kleine letter omega) subunit. Voor het binden van RNA-polymerase aan DNA is een
σ(sigma) factorsigma) factor) fa) factorctor nodig. Deze factor is nodig voor RNA-polymerase om de promotor en initiatie site te
herkennen. Omdat de sigma factor minder sterk bindt aan DNA dan RNA laat het direct los zodra er
mRNA wordt gevormd.
Het binden van RNA-polymerase en de sigma factor aan de promotor gaat door middel van het
herkennen van de -35 region en Pribnow box. Dit zijn kleine sequences in de promotor waarvan de
nucleotide volgorde moet lijken op de consensus van de -35 region of Pribnow box.
RNA-polymerase stopt met de synthese van mRNA wanneer het een termina) factortie signa) factora) factorl krijgt. In
bacteriën komt dit vaak in de vorm van een stem-loop. Dit is wanneer er een inverted repea) factort in de
DNA sequence voorkomt vervolgd met veel adenines.
DNA-bindingseiwitten
Een andere vorm van het reguleren van genexpressie is door middel van DNA-bindingseiwitten. Dit
zijn eiwitten die aan DNA-strengen binden om transcriptie te stimuleren(activator) of te
remmen(repressor). Deze DNA-bindingseiwitten zijn vaak dimeren en herkennen inverted repeats in
het DNA. Deze DNA-bindingseiwitten binden in de ma) factorjor groove van DNA want daar is meer ruimte.
Het binden gaat door middel van specifieke subunits. De Helix-turn-Helix, Zinc Finger en Leucine
Zipper subunits hebben als eigenschap dat ze aan DNA kunnen binden.
De Helix-turn-helix subunit bestaat uit twee a-helix ketens waarvan één DNA herkent en de ander
stabiliseert. De peptideketen die de helixes bindt heet de turn. Deze bestaat vaak uit glycine omdat
dat een klein molecuul is. Hierdoor is de turn meer bewegelijk.
De Zinc Finger is een grotere subunit die meestal voorkomt in een eiwit. De Zinc finger houdt een zinc
ion vast met twee cysteïne. De Finger in Zinc Finger moet de a-helix voorstellen.
De Leucine Zipper bindt aan DNA via twee a-helixes. Aan deze twee a-helixes zitten ook weer a-
helixes die met elkaar zijn verbonden via leucines. Hierdoor lijkt het op een rits.
Transcriptional regulation
De manier waarop de transcriptie van een operon wordt gereguleerd kan via nega) factortieve controle,
positieve controle en globa) factorle controle.
III
, Nega) factortieve controle is wanneer de operator downstream van de promotor is. Je kan negatieve
controle hebben via inductie of repressie. Bij Inductie zit de repressor standaard op de operator en
vind er geen mRNA synthese plaats. Wanneer de inducer aan het repressor eiwit bindt verandert het
van conformatie waardoor het lost laat van de operator (vb. lac operon). Dit resulteert in transcriptie.
Bij Repressie zit het repressor eiwit niet standaard op de operator waardoor er altijd transcriptie
plaats vindt. Wanneer de repressor eiwit wordt geïnhibeert door een corepressor conformeert het
en gaat het binden aan de operator (vb. arginine operon). Dit blokkeert de transcriptie. De inducer en
corepressor moleculen noemt men effectors. Deze kunnen binden en afkomstig zijn van DNA-
bindingseiwitten.
Positieve controle is wanneer de operator upstream van de promotor is. In dit geval hoeft RNA-
polymerase alleen maar de binden aan de promotor zodat het ongehinderd het DNA kan aflezen. Bij
positieve controle bindt er een activator aan de operator. De activator begeleid de RNA-polymerase
op de promotor. De activator heeft hiervoor ook een inducer nodig (vb. maltose operon). Op de
afbeelding zie je een voorbeeld van positieve en negatieve controle. De bovenste is negatieve
controle via repressie, de middelste negatieve controle via inductie en de onderste is positieve
controle;
Wat is het verschil tussen een regulon en een operon? Operon is onder controle van één regulator.
Regulon is een verzameling van operons. Voorwaarde is dat ze dezelfde activator eiwit gebruiken.
Globa) factorle controle is wanneer regulerende mechanismen reageren op omgeving signalen door de
expressie van veel verschillende genen. Een voorbeeld van globale controle is ka) factorta) factorboliet repressie.
Dit komt voor wanneer bijvoorbeeld E. coli glucose en lactose tot zijn beschikking heeft. In dit geval
zal E. coli de katabolische route voor lactose (en andere minderwaardige operons) onderdrukken om
glucose te gebruiken.
Het eiwit verantwoordelijk voor kataboliet repressie is Ca) factorta) factorbolite a) factorctiva) factortor proteïn (sigma) factorCAP) of cyclic
AMP-receptor proteïn (sigma) factorCRP). Dit eiwit is een activator voor RNA-polymerase en gebruikt cyclisch
AMP (sigma) factorcAMP) als inducer. Wanneer glucose als energiebron wordt gebruikt wordt de cAMP synthese
geremd en de afvoer van cAMP uit de cel gestimuleerd. Hierdoor zal CAP niet meer binden aan de
promotor waardoor RNA-polymerase niet meer goed kan binden. Dit stopt de transcriptie van het lac
operon.
IV
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, creditcard of Stuvia-tegoed 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 dominiquetermaat. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €2,99. Je zit daarna nergens aan vast.
