17.5 Genregulatie 24-25

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Paragraaf 1 Dierenwelzijn

Paragraaf 17.5 Genregulatie

Doel en begrippen 17.5

Je leert hoe cellen selectief genen (de)activeren om hun eiwitproductie te regelen

activeren, silencen, genexpressie, chromatinestructuur, nucleolus, epigenoom, milieufactoren, epigenetica, genomische imprinting, genregulatie, structuurgenen, regulatorgenen, operator, promotor, repressor-eiwit, transcriptiefactoren, enhancers, silencers, activatoreiwitten, repressor-eiwitten, micro-RNA

In vrijwel alle cellen:

• Zelfde DNA (en dus genen), maar de expressie van die genen
    variëert
  (expressie is: DNA -> mRNA-> AZ -> EW -> eigenschappen)
• 2 opties: 
  -genen activatie (genen aanzetten))
  -genen silencing (genen uitgeschakeld)

Genexpressie (bron 16)

afhankelijk van chromatinestructuur (histonen + DNA)

• heterochromatine (compacte structuur) o.a. via methylgroep
• euchromatine (losse structuur) o.a. via acetylcholine
  
  Genexpressie door binding van RNA-polymerase. Toegankelijkheid van die genen voor dit polymerase is variabel -> epigenetica
  
  
• D.w.z: door toegankelijkheid andere expressie van zelfde sequentie, vb: ATG ACC

Genoom vs epigenoom

Genoom= DNA sequentie ATCG ATCG etc

Epigenoom = Besturingssysteem van het genoom

Genomische imprinting

Stel: A is bruine ogen a is blauwe ogen

genotype is Aa
Fenotype is bruin want A is dominant

Maar: De sequentie die bij A hoort kan gemethyleerd zijn waardoor A niet tot expressie komt en daardoor a wel: blauwe ogen!

Epigenetische verschillen bij 1-eiige tweelingen

Zelfde genoom (DNA-sequentie!

Ander epigenoom!

Door verschil in:

eten, roken, medicatie, vervuiling 

activiteit (sport), emoties (stress) etc. 

Epigenetica

Genexpressie kan worden beïnvloed door wijzigingen in chromatine (DNA + eiwitten) zonder dat de nucleotidenvolgorde wordt veranderd.

Filmpje zie volgende dia

Epigenoom: 4 manieren om genexpressie te reguleren

1Het epigenoom zorgt ervoor dat er geen m-RNA wordt geproduceerd. =geen transcriptie van een gen is.

2Het epigenoom zorgt ervoor dat geproduceerd m-RNA in het cytoplasma wordt vernietigd (RNA-interferentie)= geen translatie.

3Het epigenoom kan delen van het DNA methyleren, waardoor dat deel van het genoom onleesbaar is geworden.

4Het epigenoom kan zorgen voor extreme condensatie van delen van het genoom, waardoor de betreffende genen onleesbaar zijn geworden, zie slide 13 en 14

Spiralisatie

Donkere plekken in de kern:

sterk gespiraliseerd DNA 

= heterochromatine

-> geen transcriptie

+ nucleolus (kernlichaampje)

(betrokken bij RNA synthese)

Spiralisatie

Lichte plekken in de kern:

weinig gespiraliseerd DNA

= euchromatine

-> wel transcriptie

Methylering en acetylering histonen

Acetylering (toevoeging van een -COCH3 groep) van een histonstaart zorgt voor minder spiralisatie, dus "open" structuur!

Methylering en acetylering histonen

Methylering (toevoeging van een -CH3 groep) van een histonstaart zorgt voor meer spiralisatie, dus compacte structuur

Methylering DNA

Methylering (toevoeging van een -CH3 groep) van de Cytosine-base bij de promotor (aanhechtingsplaats van RNA polymerase) voorkomt de transciptie (blokkade)

Methylering DNA

Methylering van Cytosine wordt beïnvloed door invloeden van buitenaf (stress/ eetpatroon=epigenetica). 

Methylering DNA

Methylering van Cytosine wordt bij de DNA replicatie meegenomen dus erft het kind het methylering-patroon van de ouders -> eigenschappen van een kind zijn deels beïnvloed door de milieufactoren van de ouders.

Methylering DNA

Genomische imprinting: als de eigenschappen van een kind recessief zijn doordat het dominante gen is uitgeschakeld door epigenetische factoren.

zie volgende dia

Regeling transcriptie - prokaryoten

Voorbeeld: regulatie van genen voor de aanmaak van enzymen om lactose te verteren (bron 21)

Regulatie transcriptie

prokaryoot

1. Welk enzym zou er gemaakt kunnen worden zodat lactose afgebroken wordt?

2. Leg uit dat hier sprake is van een negatieve terugkoppeling

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

x

Activatoreiwitten (1) binden aan enhancer-DNA en stimuleren de binding van RNA polymerase aan de promotor (gen-specifiek)

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

x

Coactivator-eiwitten (2) zorgen voor koppeling tussen verschillende 

transciptiefactoren en stimuleren de binding van RNA polymerase (niet gen-specifiek)

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

x

TATA bindende transcriptiefactor (3) bindt aan de TATA-box (niet gen-specifiek)

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

Basale transcriptiefactoren (4) zijn nodig voor de binding van RNA polymerase (niet gen-specifiek)

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

Buigingseiwit is soms nodig om een juiste lus in het DNA te maken zodat het transcriptiecomplex gevormd kan worden. 

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

Repressoreiwitten (6) binden aan silencer-DNA en voorkomen de binding van RNA polymerase aan de promotor (gen-specifiek)

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

Regulerend DNA (7): enhancer DNA en silencer DNA zijn de bindingsplaatsen voor activatoreiwitten en repressoreiwitten. Hier wordt de transcriptie geregeld.

Regeling translatie

Hetzelfde pre mRNA kan door verschillende splicing (verwijderen introns) andere mRNA en dus andere eiwitten opleveren.

Regeling

translatie

Translatie kan pas 

beginnen na het 

aanhechten van de poly-A staart (AAAAA staart). Door dit proces te remmen met een eiwit kan de translatie vertraagd worden.

Regeling translatie

micro RNA - kleine stukjes RNA - is complementair aan mRNA en kan hier aan binden. Daardoor kan het mRNA niet worden afgelezen (Hoofdstuk 18). Je blokkeert dan de translatie

Huiswerk paragraaf 17.5

1 tm 6