Menselijke Genetica Samenvatting UA

Menselijke Genetica
Samenvatting kort:)
Hoofdstuk 6: Principes van genregulatie en
epigenetica


6.1 Genetische regulatie
 2 vormen van genetische regulatie:
- cis-acting regulatie (sequenties op zelfde DNA streng)
- trans-acting regulatie (sequenties op DNA  eiwit  diffundeert naar andere DNA)
! cis-acting elements hebben enkel invloed op genen van 1 allel (mama of papa) terwijl
trans-acting elementen invloed hebben op genen van beide allelen.

 Genen worden voorafgegaan door een promotor. De promotor bestaat uit een core-
promotor en regulatorische elementen.
o Core promotor:

BRE TATA Inr DPE

- BRE = transcription factor II B recognition element. Formatie DNA-polymerase II
complex
- TATA = binden van DNA-polymerase II en general transcription factors (GTF)
- Inr = initiator element met transcription start site (TSS)
- DPE = downstream core promotor element
Niet elke core promotor bevat exact al deze elementen. Er is absoluut een promotor
nodig voor gentranscriptie.
o Regulatorische elementen :
o Enhancer en silencer = cis-acting element. Kan ver weg of dichtbij promotor
liggen. Er bindt een activator/supressor zodat er DNA-looping ontstaat waarbij
transcriptie wordt gestimuleerd/geïnhibeerd.
o insulator proteïns = proteïne tussen enhancer en promotor. Als er een trans-
acting proteïne op bindt is er geen transcriptie van gen.
o Boundary elements = barrière in DNA die bijvoorbeeld euchromatine van
heterochromatine scheidt.
o TADs = topologically associated domains zijn domeinen in DNA die worden
gescheiden door een insulator proteïne (CTCF = CCCTC-binding factor = zink finger
proteïn). De genen binnen 1 TAD worden gereguleerd door dezelfde enhancers,
de enhancers kunnen geen genen in andere TADs reguleren
o Transcriptiefactoren: proteïnen die binden op de regulatorische elementen.
o Zink finger: een insulator eiwit dat de grote groeve van DNA aftast naar CCCTC
sequentie. Deze bind hier met cohesien en vormt zo een boundary (TAD gevormd)

, o Leucine zipper: een 𝛼- helix die om de 3 of 4 basen bind om zo een lijn doorheen
DNA te vormen. Het kan zo DNA aftasten naar specifieke sequentie en die binden.
o De transcriptiefactoren kunnen alleen een regulatorisch element binden als de
binding site toegankelijk is: euchromatine & ver van nucleosoom
Daarnaast is er combinatorial binding: meerdere transcriptiefactoren moeten
binden voor genexpressie.

 Splicing:
o 3 dingen nodig
o Splice donor site (5’ splice site)
o Splice acceptor site (3’ splice site)
o Branch site (midden in intron)
o Werking:
1) Het splicesoom bindt op branch site en donor- en acceptor splice sites.
2) Het intron wordt naar buiten geduwd
3) De donor site (5’ splice site) wordt geknipt en geplakt aan branch site
4) De acceptor site (3’ splice site) wordt geknipt
5) De twee exonen worden aan elkaar gehecht.
6) Het intron wordt gedegradeerd door proteases
o Alternative splicing: de verschillende transcripten worden isovormen genoemd.
o ESE = exonic splice enhancer
o ISE = intronic splice enhancer
o ESS = exonic splice silencer
o ISS = intronic splice silencer
o Deze plaatsen op gen kunnen zorgen voor:
- alternative splicing donor site
- alternative splicing acceptor site
- alternative exon/ extra exon
- exonskipping
o Een speciaal soort gen is het CDKN2A gen. Deze kan worden afgelezen langs twee
leesramen zodat 1 sequentie voor meerdere genen kan coderen. Dit is van nut
voor virussen die snel kunnen reproduceren want er is minder DNA om te
kopiëren. Voor de mens heeft dit geen nut, immers het is 1 mutatie die tegelijk 2
veranderingen kan leveren.

 Translatie regulatie: Regulatie van Fe opname
o Geen regulatie op niveau van transcriptie maar op niveau van translatie.
 Snellere respons op veranderende omgeving
 Inactief mRNA kan men opslaan en transleren als mogelijk
o Gebeurd door binding van trans-acting transcriptiefactoren op cis-acting
regulatoire elementen.
o Ferritine en Transferrine:
o Ferritine = opslag van Fe in cel (bij teveel aan ijzer)
o Transferrine = opname van ijzer uit bloed naar weefsel (bij te weinig Fe)
o Bij te weinig ijzer: IRE = iron response element op mRNA wordt gebonden door IRE-
BP = IRE binding proteïn. Het IRE van transferrine zit op 3’ UTR. Bij binding IRE-BP op

, IRE zal transferrine afschriften sneller gaan omdat mRNA langer stabiel blijft.
(voorkomt degradatie)
o Bij teveel ijzer: Ijzer bind op IRE-BP  IRE-BP kan niet binden op IRE 3’ UTR van
transferrine  minder afschrifte van transferrine want snelle degradatie van mRNA.
Ijzer bind op IRE-BP  IRE-BP kan niet binden op 5’ UTR van ferritinine  ferritinine
wordt sneller afgeschreven.
o (Trans-acting)
 Non-coding RNA/ ncRNA
o Tiny small RNAs = miRNA en siRNA
o tRNA
o rRNA
o long ncRNA (zie epigenetica)

 mi-RNA / micro-RNA
o Functie is niet het vormen van eiwit maar het reguleren van andere genen.
o Ookwel RNA interference /RNAi = verdedigingsmechanisme tegen dsRNA.
o dsRNA wordt geknipt dmv dicers en de kleine stukjes worden gedenatureerd.
o Bind RISC-proteins met miRNA sequentie complementair met RNA-virus
o Degradeert het RNA-virus
o Vorming miRNA:
o miRNA word afgeschreven en komt als hairpin in cytosol
o Met dicers wordt het doorgeknipt zodat 3’UTR overhangt
o De guiding strand worden behouden en de passenger streng wordt gedegradeerd
o Werking miRNA
o miRNA bind op mRNA buiten het ORF (open reading frame = deel dat word
getransleerd naar eiwit) aan 3’ UTR einde
o Kan zo het mRNA downreguleren

 siRNA
o Zorgt ook voor RNAi net als miRNA
o Het wordt niet gevormd in nucleus maar in cytoplasma (geen hairpin)
o Het zal specifiek aan target mRNA binden en niet enkel aan 3’ UTR.

 Endogenous competing RNA / ceRNA
o Functie is het reguleren van andere genen
o Zal in competitie gaan met miRNA
o Als er veel ceRNA  ceRNA bindt op mRNA  miRNA kan niet binden  transcriptie
van mRNA gaat omhoog  meer eiwit
o Bv. PTEN-gen meet PTENP1 is ceRNA.

6.2 Epigenetische factoren
 Epigenetica
o Methylatie van DNA
o Acetylatie / methylatie / fosforylatie van histonen
! Epigenetica wordt niet doorgegeven aan volgende generatie. Zorgt voor een tijdelijke
verandering in chromatine structuur dat de genexpressie beïnvloed.

,  Histonen epigenetica:
o Op staart van histonen kunnen chemische groepen worden geplaatst = writer
o Writers = acetylatie & methylatie zorgen voor meer gecondenseerde/inactieve
chromatine/heterochromatine. Fosforylatie zorgt voor gedecondenseerde
chromatine/actieve chromatine/euchromatine.
o De writers trekken readers aan = proteïnen die binden op de chemische groepen en
factoren aantrekken die de chromatine structuur veranderen afhankelijk van writer.
o Erasers = proteïnen die de chemische groepen weer kunnen verwijderen.

 DNA methylatie epigenetica:
o Er wordt een methylgroep geplaatst op CpG sequentie (palindroom: CG <-> GC)
o Methylgroep trekt readers aan  readers trekken factoren aan  factoren zorgen
voor heterochromatine.
o CpG clusters kan men vinden voor promotors
o Methyltransferase plaatst methylgroep op beide strengen (anders gaat bij celdeling
de methylatie verloren)
o Hemi-methylatie gebeurt door DNMT1 = DNA-methyltransferase 1 = plaatsen van
methyl op beide kanten van replicatievork
! DNA methylatie tijdens de ontwikkeling komt op examen! Epigenetica wordt gewist bij
vorming gameten (beetje nieuwe methylering en imprinting om zaadcel en eicel te
differentiëren van elkaar) dan word in embryo bij vorming blastocyst alle methylering
opnieuw gewist! (imprinting blijft) (ken afbeelding hieronder!!!)




 Non- coding RNA / ncRNA
o Long ncRNA zorgt voor rekruteren van chromatine modificerende eiwitcomplexen/
histonmodificaties zodat chromatine strakker of losser word.
o Kan cis-acting en trans-acting
o 5 herkenningsmodellen: