HOOFDSTUK 17 : REGULATION OF GENE
EXPRESSION
1. Principles of gene regulation
1.1. Gene Expression Needs to be Tuned
Let’s make a couple of observations
Levende organismen bevatten duizenden genen, maar slechts een fractie... worden op elk
moment in een cel tot uitdrukking gebracht.
Sommige genproducten zijn in zeer grote hoeveelheden aanwezig, terwijl andere in kleine
hoeveelheden aanwezig zijn
Sommige genproducten zijn constant nodig, terwijl de aanwezigheid van andere
genproducten alleen nodig is op specifieke tijdstippen... en/of wanneer specifieke signalen
zijn ontvangen van binnen en buiten de cel
Dit wijst erop dat de genexpressie wordt gereguleerd (gen regulering)
- transcriptie voor niet-coderende RNA's
- transcriptie + translatie voor eiwitten
Sommige genproducten moeten op een constant niveau tot expressie komen in elke cel
omdat ze nodig zijn voor basale cellulaire functies.
Dergelijke genen worden housekeeping genen genoemd en hun onveranderlijke expressie
wordt constitutieve expressie genoemd.
De niveaus van andere genproducten stijgen of dalen afhankelijk van afhankelijk van de
behoeften van de cel op een bepaald moment en een bepaalde plaats.
Dergelijke genen worden gereguleerde genen genoemd en hun variërende expressie wordt
gereguleerde expressie genoemd.
De expressie van gereguleerde genen kan worden geïnduceerd of onderdrukt
De inductie van genexpressie leidt tot een toename van van het gecodeerde genproduct.
De repressie van genexpressie leidt tot een afname van van het gecodeerde genproduct.
Regulation of gene expression occurs at many levels…
De architectuur van het genomisch DNA (cfr. Hoofdstuk 13)
Transcriptie (cfr. Hoofdstuk 15)
Post-transcriptionele verwerking (cfr. Hoofdstuk 15)
Stabiliteit van het RNA-transcript (cfr. hoofdstuk 15 en dit hoofdstuk)
Vertaling (zie hoofdstuk 16 en dit hoofdstuk)
Post-translationele modificaties, eiwittransport en afbraak (cfr. hoofdstuk 16)
, “It’s not the strongest of the species that survives, nor the most intelligent, but the one most
responsive to change”
Voor bacteriën en unicellulaire eukaryoten, regulatie v/d genexpressie is gelijk aan overleving
“Intelligence is the ability to adapt to change”
Voor multicellulaire organismen staat de regulering van genexpressie centraal in
ontwikkelingsprocessen, differentiatie en specialisatie
1.2. Transcriptional Regulation is Performed by Transcription
Factors
Transcriptie wordt gestart op specifieke plaatsen die promotors
De initiatie van transcriptie wordt geregeld door DNA-bindende eiwitten die
transcriptiefactoren worden genoemd
- Specifity factors: TF's die de specificiteit van RNA polymerase voor een bepaalde
promotor of reeks promotors
- activators: TF's die de interactie tussen tussen RNA-polymerase en een promotor en en
daardoor leiden tot de inductie van genexpressie
- repressors: TF's die de toegang van RNA polymerase tot de promotor en daardoor
leiden tot de onderdrukking van genexpressie
De efficiëntie van RNA polymerase holoenzym binding en transcriptie initiatie worden
bepaald door
- sequentie en lengte van het promotorgebied: mutaties weg van en naar de consensus
zullen respectievelijk de promoterefficiëntie (d.w.z. genexpressie) verlagen en verhogen.
- het type specificiteitsfactor dat met het polymerase is verbonden
De sterkte van de RNA polymerase-promoter interactie beïnvloedt sterk de snelheid en
efficiëntie van initiatie van transcriptie
Belangrijkste mechanisme voor het bepalen van de sterkte van de constitutieve expressie
van huishoudgenen
EXPRESSION
1. Principles of gene regulation
1.1. Gene Expression Needs to be Tuned
Let’s make a couple of observations
Levende organismen bevatten duizenden genen, maar slechts een fractie... worden op elk
moment in een cel tot uitdrukking gebracht.
Sommige genproducten zijn in zeer grote hoeveelheden aanwezig, terwijl andere in kleine
hoeveelheden aanwezig zijn
Sommige genproducten zijn constant nodig, terwijl de aanwezigheid van andere
genproducten alleen nodig is op specifieke tijdstippen... en/of wanneer specifieke signalen
zijn ontvangen van binnen en buiten de cel
Dit wijst erop dat de genexpressie wordt gereguleerd (gen regulering)
- transcriptie voor niet-coderende RNA's
- transcriptie + translatie voor eiwitten
Sommige genproducten moeten op een constant niveau tot expressie komen in elke cel
omdat ze nodig zijn voor basale cellulaire functies.
Dergelijke genen worden housekeeping genen genoemd en hun onveranderlijke expressie
wordt constitutieve expressie genoemd.
De niveaus van andere genproducten stijgen of dalen afhankelijk van afhankelijk van de
behoeften van de cel op een bepaald moment en een bepaalde plaats.
Dergelijke genen worden gereguleerde genen genoemd en hun variërende expressie wordt
gereguleerde expressie genoemd.
De expressie van gereguleerde genen kan worden geïnduceerd of onderdrukt
De inductie van genexpressie leidt tot een toename van van het gecodeerde genproduct.
De repressie van genexpressie leidt tot een afname van van het gecodeerde genproduct.
Regulation of gene expression occurs at many levels…
De architectuur van het genomisch DNA (cfr. Hoofdstuk 13)
Transcriptie (cfr. Hoofdstuk 15)
Post-transcriptionele verwerking (cfr. Hoofdstuk 15)
Stabiliteit van het RNA-transcript (cfr. hoofdstuk 15 en dit hoofdstuk)
Vertaling (zie hoofdstuk 16 en dit hoofdstuk)
Post-translationele modificaties, eiwittransport en afbraak (cfr. hoofdstuk 16)
, “It’s not the strongest of the species that survives, nor the most intelligent, but the one most
responsive to change”
Voor bacteriën en unicellulaire eukaryoten, regulatie v/d genexpressie is gelijk aan overleving
“Intelligence is the ability to adapt to change”
Voor multicellulaire organismen staat de regulering van genexpressie centraal in
ontwikkelingsprocessen, differentiatie en specialisatie
1.2. Transcriptional Regulation is Performed by Transcription
Factors
Transcriptie wordt gestart op specifieke plaatsen die promotors
De initiatie van transcriptie wordt geregeld door DNA-bindende eiwitten die
transcriptiefactoren worden genoemd
- Specifity factors: TF's die de specificiteit van RNA polymerase voor een bepaalde
promotor of reeks promotors
- activators: TF's die de interactie tussen tussen RNA-polymerase en een promotor en en
daardoor leiden tot de inductie van genexpressie
- repressors: TF's die de toegang van RNA polymerase tot de promotor en daardoor
leiden tot de onderdrukking van genexpressie
De efficiëntie van RNA polymerase holoenzym binding en transcriptie initiatie worden
bepaald door
- sequentie en lengte van het promotorgebied: mutaties weg van en naar de consensus
zullen respectievelijk de promoterefficiëntie (d.w.z. genexpressie) verlagen en verhogen.
- het type specificiteitsfactor dat met het polymerase is verbonden
De sterkte van de RNA polymerase-promoter interactie beïnvloedt sterk de snelheid en
efficiëntie van initiatie van transcriptie
Belangrijkste mechanisme voor het bepalen van de sterkte van de constitutieve expressie
van huishoudgenen
