Samenvatting Principes van gen regulatie en epigenetica.docx

Principes van genregulatie en
epigenetica
Genetische regulatie
 Plaats van genetische regulatie kan verschillen
o Cis-acting indien element reguleert op eigen DNA-streng
 Promotor of enhancer zit in de buurt van de andere sequentie
 Reguleert 1 gen of 1 allel
 Regulatie op mRNA niveau via 5’ en 3’ UTR
 Gebonden door trans-activerende eiwitten en miRNA’s
o Voornamelijk miRNA gebonden op 3’ UTR
o lncRNA’s binden op 5’ UTR
o Trans-acting: RNA of eiwit dat afgeschreven wordt en bindt op een enhancer
 Er moet diffusie optreden om trans-acting te verkrijgen
 Binding van eiwit of RNA op regulatorisch element
 Regulatie van beide allelelen van een gen
 Meerdere genen tegelijk mogelijk
 Regulatie is een combinatie van cis en trans
o Enhancer en transcriptiefactoren (die binden op enhancer) of miRNA bindende
sequentie en de miRNA molecule (die binden op miRNA bindende sequentie)

Promotors
 Wordt gezien als de aan/uit knop van genen
 Voornamelijk RNA polymerase II
o Ook polymerase I mogelijk voor ribosomaal RNA
o Afschrijven van eiwit coderende genen, lncRNA’s en miRNA’s
→ vorming groot transcriptie initiatie complex met algemene transcriptiefactoren
 Vormt zich op cis-acting consensus sequenties in de buurt van de transcriptie
start plaats




Vaak worden volgende structuren teruggevonden in promotor, maar niet noodzakelijk
BRE = transcriptiefactor 2b herkenningselement waarop transcriptiefactor 2b bindt
TATA-box = sequentie die bindt met TATA in de buurt van een BRE
Inr A = transcriptiestartplaats
DPE = downstream core promotor element (downstream want na transcriptiestartplaats)

,Enhancers en silencers
 Cis-acting sequenties van typisch 4-9 basenparen lang zowel stroomopwaarts als -afwaarts
van de transcriptiestartplaats
 Enhancers versterken de expressie, silencers onderdrukken deze
 Boundary sequenties mogelijk




o Sequenties die genoom zullen opdelen in bepaalde blokken
→ definiëren regio’s waar enhancers/silencers de promotoren kunnen beïnvloeden
o Zowel genetisch (insulatoren) als epigenetisch (barrière) mogelijk
o Genomische regio afgebakend waarin de promotor enhancer interacties limiteert
 TADs gevormd die evolutionair geconserveerd zijn tussen species
= eenheid van genen die gereguleerd worden door dezelfde factoren
 Op het einde kennen zijn een CCTCT binding factor
= insulator eiwit dat samen met cohesines als grenswachter dient
 Ontdekt door het F-syndroom (versmolten vingers)
o Inversie zorgt ervoor dat WNT6 gen dat in een andere TAD
lag, toch foutief zal geactiveerd worden na inversie
 Omflippen van een deel van de sequentie brengt een
enhancer in de TAD-regio met het WNT6 gen
 ADLD-aandoening wordt verkregen door een deletie
o Boundary wordt verwijdert en er ontstaat een fusie van
regio’s → enhancers gaan meer genen kunnen beïnvloeden
 Verklaren hoe deleties en inversies nabijgelegen genen buiten de deletie of
inversie toch kunnen beïnvloeden
 Enkel tussen de twee boundaries kunnen de regulatorische
elementen inwerken
o Zolang genen in dezelfde regio liggen met dezelfde boundaries zullen enhancers
kunnen inwerken → kan op grote afstand
 Transcriptiefactoren dienen als DNA bindende motieven
o Bv: Zinc-finger motief = structuur met een aantal aminozuren met een belangrijke rol
voor cysteïne en histamine
 Voelen in het DNA en zoeken zo herkenningsfrequenties
o Bv: leucine zipper monomeer = wasspeldstructuur bestaande uit twee alfa helices
 Duwt helices in de DNA-sequenties om hier af te lezen
 Enkel binding op DNA indien de juiste sequenties beschikbaar zijn

, RNA splicing en RNA-editing
 Splicing start bij een knip thv het einde van de splice donor en thv begin splice acceptor
o Intron maakt een lassostructuur en wordt verwijderd bij knip in acceptor
o Acceptor en donor worden verbonden en mRNA is klaar voor translatie naar RNA
 Verschillende structuren zijn mogelijk om de splicing te beïnvloeden
o In de regio van de exonen: Exonic splice enhancer en silencer (ESE en ESS)
o In de regio van de intronen: intronic splice enhancer en silencer (ISE en ISS)




 Splicing moet niet altijd op dezelfde manier gebeuren
o Variatie in de intron-exon juncties door alternatieve donors of acceptors, Exon
skipping en alternatieve exonen
o Vaak is dit weefselspecifiek → specifieke transcripten voor bepaalde weefsels
 Kan ook afhankelijk zijn van bepaalde ontwikkelingsstadia
o Voorbeeld van alternatieve splicing is het CDKN2A gen = overlappende genen
 Produceert twee verschillende tumor suppressor genen doordat deze twee
verschillende eiwitten zal coderen
 Gebeurt doordat twee leesramen afgelezen worden
→ vanaf 1 leesraam verandert, verandert het tweede mee

Trans acting regulatorische eiwitten
 Regulatie op translationeel niveau maakt dat er sneller kan gereageerd worden op
veranderende omgevingsomstandigheden
o Groepen van inactief mRNA wordt als reserve gehouden zodat deze kunnen
afgeschreven worden op het optimale moment
 Sommige worden hiervoor eerst getransporteerd naar de optimale locatie
o Trans-acting regulatorische factoren binden op specifieke cis-acting RNA-elementen
 Ferritine en transferinne als belangrijk voorbeeld
o Fe2+ en Fe3+ zijn belangrijke cofactoren voor vele enzymes, maar zijn toxisch in hoge
dosissen → Regulatie zal sneller moeten gebeuren → genregulatie
 Transferinne dient als receptor voor Fe absorptie uit dieet
Ferritine stockeert overmaat aan Fe om toxiciteit te voorkomen
o Wanneer [Fe] laag is zal specifiek ion-response element (IRE) binding protein (IRE-BP)
geactiveerd worden → IRE wordt gebonden in zware keten van ferritine + aan 3’
uiteinde van de transferinne receptor (Tfr) mRNA streng
 Inhibitie van translatie van ferritine + bescherming van transferinne receptor
mRNA tegen degradatie → maximaliseren van productie Tfr
o Wanneer [Fe] hoog is zal IRE-binding proteïne geïnactiveerd zijn
→ maximaliseren productie ferritine en daling in productie Tfr