18.4

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

RNA inzetten bij regulering eiwitten

RNA (in V4 en V6) als:

1.  Transcriptie van DNA - boodschapper (mRNA)

2. Translatie bij ribosoom – (tRNA)

3. Onderdeel van ribosoom – (rRNA)

Nieuw: 
4) miRNA

5) siRINA

6) gRNA 

RNA interferentie

methode om genen uit te schakelen 

RNA interferentie

Verschil mi RNA en si RNA qua oorsprong

Het proces van RNA-interferentie (RNAi) kan worden gemodereerd door siRNA of miRNA, en er zijn subtiele verschillen tussen de twee. Beide worden in de cel verwerkt door het enzym Dicer en opgenomen in het complexe RISC.

siRNA wordt beschouwd als exogeen dubbelstrengs RNA dat wordt opgenomen door cellen. Met andere woorden, het komt binnen via vectoren , zoals virussen. 

miRNA is enkelstrengs. en het is afkomstig van endogeen niet-coderend RNA, wat betekent dat het in de cel wordt gemaakt. Dit RNA wordt gevonden in de introns van grotere RNA-moleculen.

RNA interferentie

Overeenkomst in effect!

siRNA en miRNA kunnen beide een rol spelen in epigenetica via een proces dat RNA-geïnduceerde transcriptionele silencing (RITS) wordt genoemd. Epigenetica is de studie van erfelijke genetische informatie waarin de nucleotidesequentie van DNA niet wordt veranderd maar zich manifesteert als chemische kenmerken. 

Crispr-Cas: Het CRISPR/Cas systeem is eigenlijk niet meer dan het immuunsysteem van bacteriën!

Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, afgekort CRISPR. CRISPR’s zijn korte segmenten van herhaalde codes in het DNA van bacteriën die oorspronkelijk ontdekt werden in 1987 door Japanse wetenschappers. Deze regio bevat dus een verzameling van stukjes van alle vreemd DNA waar de bacterie al mee in contact is gekomen en kan aangewend worden om later infectie met diezelfde virussen snel te herkennen en onschadelijk te maken.

Deze herhalende DNA-patronen spelen een rol in het immuunsysteem van bacteriën, ze vormen gids DNA voor de zogeheten Cas9-enzymen en gespecialiseerde RNA-moleculen. Hierbij dienen de enzymen als een soort schaar en de RNA-moleculen die uit het gids DNA ontstaan als een soort biologische navigatiesysteem.

gRNA in bacteriën

Transcriptie van CRISPR-locus leidt tot guideRNA --> er ontstaan enzymen die virus-DNA (faag) vernietigen

Hoeveelheid eiwit regelen

1. Je breekt gemaakte eiwitten af
2. Je blokkeert eigen mRNA zodat er geen nieuwe eiwitten meer gemaakt kunnen worden (RNA interferentie)
3. Je blokkeert virus RNA om te voorkomen dat virus eiwitten worden gemaakt

Hoeveelheid eiwit regelen

1. Je breekt gemaakte eiwitten af

Eiwit afvalverwerking

Eiwit afvalverwerking

Proteasoom: eiwitcomplex dat eiwitmoleculen vernietigt.

Ubiquitine wordt (door enzymen) aan eiwitten gekoppeld die vernietigd moeten worden. Dit wordt herkend door het proteasoom: het eiwit wordt afgebroken en ubiquitine komt weer vrij. Kost energie.

Hoeveelheid eiwit regelen

1. 
   
2. Je blokkeert eigen mRNA zodat er geen nieuwe eiwitten meer gemaakt kunnen worden (RNA interferentie)

RNA interferentie

RNA interferentie is het proces in een cel waarbij kleine stukjes RNA binden aan een mRNA molecuul waardoor translatie niet meer mogelijk is (Ribosoom kan niet meer binden) en het mRNA molecuul kan worden afgebroken.

Remming en afbraak mRNA

Het is belangrijk dat mRNA in een cel na gebruik wordt geremd en afgebroken zodat de cel niet eindeloos hetzelfde eiwit blijft maken (ook nadat het gen al is uitgezet).

Dit gebeurt met behulp van miRNA (micro RNA)

miRNA

1. Primair mi-RNA (microRNA)

wordt gemaakt in de celkern

(transciptie)

miRNA

2. miRNA heeft palindroom delen

die er voor zorgen dat er een

haarspeld vorm ontstaat

*palindroom: zoals redder,

  lepel, pup etc. 

miRNA

2. miRNA heeft palindroom delen

die er voor zorgen dat er een

haarspeld vorm ontstaat

miRNA

3. miRNA verlaat de celkern

miRNA

4. Dicer knipt het primair miRNA in

stukjes ds miRNA

Dicer is een knip enzym dat 

dsRNA kan knippen

*ds=dubbelstrengs RNA

miRNA

5. Helicase verbreekt dsRNA in

ssRNA

dsRNA = double stranded RNA

ssRNA = single stranded RNA

miRNA

6. Enkelstrengs miRNA bindt 

aan RISC eiwit

(RISC: RNA-induced 

silencing complex)

miRNA

7. Bij binding van het miRNA

aan mRNA knipt het RISC

eiwit het mRNA -> inactief 

Hoeveelheid eiwit regelen

1. 
   
2. 
   
3. Je blokkeert virus RNA zodat er geen virus eiwitten meer gemaakt kunnen worden (RNA interferentie)

Remming en afbraak virus RNA

Het is belangrijk dat virus RNA wordt geremd en afgebroken zodat het maken van nieuwe virus-deeltjes stopt en de infectie onder controle kan worden gebracht.

Dit gebeurt met behulp van siRNA (small interfering RNA)

siRNA

1. Cel wordt geinfecteerd door

een RNA virus (ss of ds)

siRNA

2. (ss RNA wordt ds RNA)

siRNA

3. De cel bemerkt de aanwezig-

heid van dsRNA en maakt 

enzym aan: dicer

siRNA

4. Dicer knipt het dsRNA in 

stukjes:

siRNA (small interfering RNA's)

siRNA

5. Helicase verbreekt dsRNA in

ssRNA

siRNA

6. Enkelstrengs siRNA bindt 

aan RISC eiwit

siRNA

7. Bij binding van het siRNA

aan virusRNA knipt het RISC

eiwit het virus RNA -> inactief 

Doel 18.4-1

☐ Je kunt beschrijven hoe een cel eiwitten opruimt.

☐ Je kunt beschrijven hoe een cel overbodig mRNA vindt en afbreekt.

☐ Je kunt beschrijven hoe een cel ongewenst virus RNA vindt en afbreekt.

huiswerk 18.4

1,3,4,5,6,7,8,10