30/06/2023, 1 Samenvatting Medical Genomics: compleet rn
0:27
Samenvatting Medical Genomics
1. Molecular Biology Basics
Guanine en adenine zijn purines
Thymine en cytosine zijn pyrimidines
Nucleotide = base + suiker + fosfaat
Nucleoside = base + suiker
Een DNA streng wordt altijd van de 5’ -> 3’ gemaakt.
Het 5’ einde is het PO4 (fosfaat) einde en de 3’ einde is het hydroxyl einde.
De C-G verbinding bestaat uit 3 waterstof bindingen en de A-T verbinding bestaat uit 2 waterstof
bindingen.
Er zijn 2 grote verschillen tussen DNA en RNA. Bij DNA heb je dAMP (dus alleen een H’tje)
En bij RNA heb je AMP (dus een OH’tje). RNA heeft ook Uracil ipv thymine.
Om afgelezen te worden bevat een goed functionerend gen het volgende:
1. Een promoter -> dit zorgt voor de aanmaak van mRNA. De promoter zit altijd aan het 5’
uiteinde van het gen. Het zorgt ervoor waar, wanneer en in welke mate het gen tot uiting
komt. De RNA polymerase bindt aan de promoter en zorgt zo voor het aflezen van het DNA.
2. Site for transcription termination aan de 3’ uiteinde van het gen.
3. Het deel van het DNA dat wordt afgelezen. Het begint altijd met een start codon ATG
4. Open reading frame dit bestaat uit alle codons die worden afgelezen.
5. De stop codon zorgt ervoor dat de translatie tot een stop komt.
Er is een verschil in genen structuur en transcriptie tussen eukaryoten en prokaryoten.
• Bij Prokaryoten zijn veel van hun genen opgeslagen in operons. Deze worden dan
overgeschreven in polycistronic mRNA (een mRNA dat voor meer dan één eiwit codeert). Een
voorbeeld is de tryptopham (trp) operon in de E.coli. elk operon heeft zijn eigen ribosoom
binding site.
• Eukaryoten hebben enkele genen. Er wordt wel eerst afgeschreven naar mRNA maar
vervolgens volgt er een proces dat heet splicing: de intronen worden er uit gehaald en de
exonen worden aan elkaar gemaakt en er wordt aan elk einde een polyA gevolgd door
adenines geplaatst. De polyA site zorgt ook voor het loskomen van de RNA polymerase van
de DNA template. Daarna ondergaat het nog meer modificaties die post-transcriptional
modification worden genoemd. Het bevat ook een gemethyleerde cap aan de 5’ kant.
Transcriptie vindt plaatst doordat een RNA polymerase aan de promoter sequence bindt. De locatie
van de mrpomoter verschilt bij eukaryoten en prokaryoten.
De strand die gemaakt wordt wordt de antisense of template strand genoemd.
De strand die wordt afgelezen wordt de sense of de coding strand genoemd.
Alternative splicing = het proces waarbij het primaire mRNA op verschillende manieren wordt
geknipt en gevormd zodat er verschillende soorten mature mRNA ontstaan.
Zo kunnen er dus van 1 gen meerdere eiwitten worden gemaakt.
© Only Students - D.N stuvia.
about:blank 1/47
,30/06/2023, 1 Samenvatting Medical Genomics: compleet rn
Nadat transcriptie heeft plaatsgevonden worden kopies van mRNA naar een ribosoom gebracht.
0:27
© Only Students - D.N stuvia.
about:blank 2/47
,30/06/2023, 1 Samenvatting Medical Genomics: compleet rn
0:27
Daar komt er tRNA bij. Deze bevat een anticodon die aan een triplet bindt. Elk tRNA molecuul heeft
een specifieke charger eiwit, een aminoacyl tRNA synthetase. Alleen een bepaald eiwit kan hier aan
binden. Dit zorgt ervoor dat een bepaalde codon altijd gekoppeld wordt aan hetzelfde eiwit.
Er zijn 64 mogelijke codons en 20 soorten aminozuren.
Het start codon is AUG wat codeert voor methionine. Niet altijd begint een eiwit met methionine
want later wordt hij meestal nog verwijderd.
P site = protein binding site (daar komt de tRNA eerst op te zitten en dan gaat hij naar de A site)
A site = acceptor site
Na de translatie kan er nog post- translational modification plaatsvinden. Dit kan worden gedaan door
een eiwit knippend enzyme, een protease.
Een aminozuur heeft een C- kern, met daar aan een aminogroep, carboxyl groepen en een hydroxy
groep.
De binding tussen de aminozuren wordt de peptide binding genoemd.
De uiteindes van de eiwitten worden de amino terminus (N-terminus) en de carboxy terminus (C
terminus) genoemd.
Er zijn vier soorten structuren van eiwitten:
1. Primary structuur: de ketting van de aminozuren
2. Secundary structuur: als de sequences door H bindingen bepaalde vormen aannemen zoals
α-helices, β-sheets en random spoelen.
De α-helices worden gevormd door dat er H bindingen worden gevormd tussen de CO en NH
groepen. De β-sheets komt tot stand door H bindingen in aminozuren tussen verschillende
polypeptides.
3. Tertiary structuren: komen voor als er interacties zijn tussen de helices en sheets.
4. Quatenary structuur: bestaat uit meerdere subunits (meerde aminozuren kettingen)
Er zijn heel veel verschillende soorten eiwitten:
• Enzymen: maken nieuwe moleculen en katalyseren veel processen door aan speciale plekken
van andere moleculen te binden.
• Structural components: geven cellen hun vorm en helpen ze bewegen.
• Transport molecules: die dragen H moleculen of andere kleine moleculen
• Signal transduction eiwitten: brengen signalen over om biologische processen te
coördineren tussen omgeving en het DNA, tussen verschillende cellen en tussen weefsels en
organen
• Regulatory proteins: reguleren DNA expressie. Dit doen ze door verschillende sequences van
het DNA te herkennen en hier aan te binden.
• Membrane transporters: zorgen voor het transport van moleculen over een hydrofobisch
membraan.
• Hormonen: brengen signalen over door het hele lichaam
• Antibodies: herkennen vreemde moleculen
Als een enzym aan een substraat bindt kan het voor verschillende dingen zorgen:
• Enzymen zorgen ervoor dat het substraat in een vorm komt dat het beter kan reageren
• Enzymen brengen de substraten in nabijheid van een ander molecuul
• Enzymen brengen het substraat in een goede oriëntatie
• Enzymen buigen en breken het substraat zodat het beter in staat is de veranderingen van een
reactie te doorstaan.
© Only Students - D.N stuvia.
about:blank 3/47
, 30/06/2023, 1 Samenvatting Medical Genomics: compleet rn
0:27
Cellen met precies dezelfde kopie van het genoom kunnen toch heel anders werken. Dit komt omdat
niet altijd zijn alle genen actief. Dit wordt regulatie van gen expressie genoemd en wordt gedaan door
eiwitten.
Signalen van buitenaf of door andere cellen zorgen voor de activatie van transcription factors. Deze
eiwitten binden dan aan regulatory regions en regelen daar polymerases en enzyme activiteit en
bepalen de mate van transcriptie. Andere regulatory proteins zijn: activators, repressors en
enhancers.
Deze eiwitten kunnen cis acting zijn: ze beïnvloeden nabijgelegen sequences
Of deze eiwitten zijn trans acting: beïnvloeden de sequence van een afgelegen afstand.
2. Genome mapping and sequencing
Sequencing = het bepalen van de aminozuurvolgorde van een eiwit.
Door HUGO (human genome project) wordt een strategie gebruikt dat heet: hierarchical shotgun
sequencing. Hierbij wordt het DNA in stukjes gefragmenteerd, dit gaat random en wordt shearing
genoemd. Vervolgens worden de stukjes DNA in vectors gedaan. Een voorbeeld van zo’n vector zijn
BAC’s. De hele collectie BAC clones afgeleid van een compleet genoom is de genomic library.
Shotgun sequencing = het gebruik van random DNA fragmentatie om grote sequences te verzamelen.
Hierarchical is een soort waarbij de sequencing in 2 stappen gaat.
Bij Whole genome shotgun sequencing (CELERA) wordt in één keer gelijk het hele genoom
gefragmenteerd.
Vervolgens wordt er gebruik gemaakt van ddNTPs (dideoxy). Dit zijn nucleotide die fluorescent
kunnen oplichten. Wanneer een ddNTP bindt stopt het aflezen van het genoom. Op deze manier
ontstaan er allemaal kleine sequences van nucleotiden. Als je die van klein naar groot naast elkaar
legt krijg je een nucleotidevolgorde.
Een physical map drukt de locatie van genen uit in basenparen.
Physical markers are DNA sequences that vary between two related genomes and that can be used as
landmark for a particular DNA fragment.
Een genetic map drukt de locatie van genen uit in centiMorgans (cM), het is een recombinatie
frequentie, de afstandmaat tussen 2 genen op 1 chromosoom.
Genetic markers zijn korte sequenties op unieke locaties van het genoom die variatie vertonen
binnen een soort. Type variatie = polymorphism
Markers met een hoge frequentie van variatie worden highly polymorphic genoemd.
De volgende polymorphisms worden als marker gebruikt:
• Restriction enzyme site mapping
Restricitie enzymen knippen het DNA op bepaalde stukken. Die stukken worden landmarks genoemd.
De fragmenten worden van elkaar gescheiden door gel electrophoresis. Dan ga je kijken welke stukjes
met elkaar overlappen. Zo kan je de volgorde van het DNA bepalen.
Possibilities for errors
– Fragments of similar size may in fact be different
sequences
– Repetitive elements give same sizes, but from different
chromosomal locations
• RFLPs (restiction fragment length polymorphisms)
© Only Students - D.N stuvia.
about:blank 4/47
0:27
Samenvatting Medical Genomics
1. Molecular Biology Basics
Guanine en adenine zijn purines
Thymine en cytosine zijn pyrimidines
Nucleotide = base + suiker + fosfaat
Nucleoside = base + suiker
Een DNA streng wordt altijd van de 5’ -> 3’ gemaakt.
Het 5’ einde is het PO4 (fosfaat) einde en de 3’ einde is het hydroxyl einde.
De C-G verbinding bestaat uit 3 waterstof bindingen en de A-T verbinding bestaat uit 2 waterstof
bindingen.
Er zijn 2 grote verschillen tussen DNA en RNA. Bij DNA heb je dAMP (dus alleen een H’tje)
En bij RNA heb je AMP (dus een OH’tje). RNA heeft ook Uracil ipv thymine.
Om afgelezen te worden bevat een goed functionerend gen het volgende:
1. Een promoter -> dit zorgt voor de aanmaak van mRNA. De promoter zit altijd aan het 5’
uiteinde van het gen. Het zorgt ervoor waar, wanneer en in welke mate het gen tot uiting
komt. De RNA polymerase bindt aan de promoter en zorgt zo voor het aflezen van het DNA.
2. Site for transcription termination aan de 3’ uiteinde van het gen.
3. Het deel van het DNA dat wordt afgelezen. Het begint altijd met een start codon ATG
4. Open reading frame dit bestaat uit alle codons die worden afgelezen.
5. De stop codon zorgt ervoor dat de translatie tot een stop komt.
Er is een verschil in genen structuur en transcriptie tussen eukaryoten en prokaryoten.
• Bij Prokaryoten zijn veel van hun genen opgeslagen in operons. Deze worden dan
overgeschreven in polycistronic mRNA (een mRNA dat voor meer dan één eiwit codeert). Een
voorbeeld is de tryptopham (trp) operon in de E.coli. elk operon heeft zijn eigen ribosoom
binding site.
• Eukaryoten hebben enkele genen. Er wordt wel eerst afgeschreven naar mRNA maar
vervolgens volgt er een proces dat heet splicing: de intronen worden er uit gehaald en de
exonen worden aan elkaar gemaakt en er wordt aan elk einde een polyA gevolgd door
adenines geplaatst. De polyA site zorgt ook voor het loskomen van de RNA polymerase van
de DNA template. Daarna ondergaat het nog meer modificaties die post-transcriptional
modification worden genoemd. Het bevat ook een gemethyleerde cap aan de 5’ kant.
Transcriptie vindt plaatst doordat een RNA polymerase aan de promoter sequence bindt. De locatie
van de mrpomoter verschilt bij eukaryoten en prokaryoten.
De strand die gemaakt wordt wordt de antisense of template strand genoemd.
De strand die wordt afgelezen wordt de sense of de coding strand genoemd.
Alternative splicing = het proces waarbij het primaire mRNA op verschillende manieren wordt
geknipt en gevormd zodat er verschillende soorten mature mRNA ontstaan.
Zo kunnen er dus van 1 gen meerdere eiwitten worden gemaakt.
© Only Students - D.N stuvia.
about:blank 1/47
,30/06/2023, 1 Samenvatting Medical Genomics: compleet rn
Nadat transcriptie heeft plaatsgevonden worden kopies van mRNA naar een ribosoom gebracht.
0:27
© Only Students - D.N stuvia.
about:blank 2/47
,30/06/2023, 1 Samenvatting Medical Genomics: compleet rn
0:27
Daar komt er tRNA bij. Deze bevat een anticodon die aan een triplet bindt. Elk tRNA molecuul heeft
een specifieke charger eiwit, een aminoacyl tRNA synthetase. Alleen een bepaald eiwit kan hier aan
binden. Dit zorgt ervoor dat een bepaalde codon altijd gekoppeld wordt aan hetzelfde eiwit.
Er zijn 64 mogelijke codons en 20 soorten aminozuren.
Het start codon is AUG wat codeert voor methionine. Niet altijd begint een eiwit met methionine
want later wordt hij meestal nog verwijderd.
P site = protein binding site (daar komt de tRNA eerst op te zitten en dan gaat hij naar de A site)
A site = acceptor site
Na de translatie kan er nog post- translational modification plaatsvinden. Dit kan worden gedaan door
een eiwit knippend enzyme, een protease.
Een aminozuur heeft een C- kern, met daar aan een aminogroep, carboxyl groepen en een hydroxy
groep.
De binding tussen de aminozuren wordt de peptide binding genoemd.
De uiteindes van de eiwitten worden de amino terminus (N-terminus) en de carboxy terminus (C
terminus) genoemd.
Er zijn vier soorten structuren van eiwitten:
1. Primary structuur: de ketting van de aminozuren
2. Secundary structuur: als de sequences door H bindingen bepaalde vormen aannemen zoals
α-helices, β-sheets en random spoelen.
De α-helices worden gevormd door dat er H bindingen worden gevormd tussen de CO en NH
groepen. De β-sheets komt tot stand door H bindingen in aminozuren tussen verschillende
polypeptides.
3. Tertiary structuren: komen voor als er interacties zijn tussen de helices en sheets.
4. Quatenary structuur: bestaat uit meerdere subunits (meerde aminozuren kettingen)
Er zijn heel veel verschillende soorten eiwitten:
• Enzymen: maken nieuwe moleculen en katalyseren veel processen door aan speciale plekken
van andere moleculen te binden.
• Structural components: geven cellen hun vorm en helpen ze bewegen.
• Transport molecules: die dragen H moleculen of andere kleine moleculen
• Signal transduction eiwitten: brengen signalen over om biologische processen te
coördineren tussen omgeving en het DNA, tussen verschillende cellen en tussen weefsels en
organen
• Regulatory proteins: reguleren DNA expressie. Dit doen ze door verschillende sequences van
het DNA te herkennen en hier aan te binden.
• Membrane transporters: zorgen voor het transport van moleculen over een hydrofobisch
membraan.
• Hormonen: brengen signalen over door het hele lichaam
• Antibodies: herkennen vreemde moleculen
Als een enzym aan een substraat bindt kan het voor verschillende dingen zorgen:
• Enzymen zorgen ervoor dat het substraat in een vorm komt dat het beter kan reageren
• Enzymen brengen de substraten in nabijheid van een ander molecuul
• Enzymen brengen het substraat in een goede oriëntatie
• Enzymen buigen en breken het substraat zodat het beter in staat is de veranderingen van een
reactie te doorstaan.
© Only Students - D.N stuvia.
about:blank 3/47
, 30/06/2023, 1 Samenvatting Medical Genomics: compleet rn
0:27
Cellen met precies dezelfde kopie van het genoom kunnen toch heel anders werken. Dit komt omdat
niet altijd zijn alle genen actief. Dit wordt regulatie van gen expressie genoemd en wordt gedaan door
eiwitten.
Signalen van buitenaf of door andere cellen zorgen voor de activatie van transcription factors. Deze
eiwitten binden dan aan regulatory regions en regelen daar polymerases en enzyme activiteit en
bepalen de mate van transcriptie. Andere regulatory proteins zijn: activators, repressors en
enhancers.
Deze eiwitten kunnen cis acting zijn: ze beïnvloeden nabijgelegen sequences
Of deze eiwitten zijn trans acting: beïnvloeden de sequence van een afgelegen afstand.
2. Genome mapping and sequencing
Sequencing = het bepalen van de aminozuurvolgorde van een eiwit.
Door HUGO (human genome project) wordt een strategie gebruikt dat heet: hierarchical shotgun
sequencing. Hierbij wordt het DNA in stukjes gefragmenteerd, dit gaat random en wordt shearing
genoemd. Vervolgens worden de stukjes DNA in vectors gedaan. Een voorbeeld van zo’n vector zijn
BAC’s. De hele collectie BAC clones afgeleid van een compleet genoom is de genomic library.
Shotgun sequencing = het gebruik van random DNA fragmentatie om grote sequences te verzamelen.
Hierarchical is een soort waarbij de sequencing in 2 stappen gaat.
Bij Whole genome shotgun sequencing (CELERA) wordt in één keer gelijk het hele genoom
gefragmenteerd.
Vervolgens wordt er gebruik gemaakt van ddNTPs (dideoxy). Dit zijn nucleotide die fluorescent
kunnen oplichten. Wanneer een ddNTP bindt stopt het aflezen van het genoom. Op deze manier
ontstaan er allemaal kleine sequences van nucleotiden. Als je die van klein naar groot naast elkaar
legt krijg je een nucleotidevolgorde.
Een physical map drukt de locatie van genen uit in basenparen.
Physical markers are DNA sequences that vary between two related genomes and that can be used as
landmark for a particular DNA fragment.
Een genetic map drukt de locatie van genen uit in centiMorgans (cM), het is een recombinatie
frequentie, de afstandmaat tussen 2 genen op 1 chromosoom.
Genetic markers zijn korte sequenties op unieke locaties van het genoom die variatie vertonen
binnen een soort. Type variatie = polymorphism
Markers met een hoge frequentie van variatie worden highly polymorphic genoemd.
De volgende polymorphisms worden als marker gebruikt:
• Restriction enzyme site mapping
Restricitie enzymen knippen het DNA op bepaalde stukken. Die stukken worden landmarks genoemd.
De fragmenten worden van elkaar gescheiden door gel electrophoresis. Dan ga je kijken welke stukjes
met elkaar overlappen. Zo kan je de volgorde van het DNA bepalen.
Possibilities for errors
– Fragments of similar size may in fact be different
sequences
– Repetitive elements give same sizes, but from different
chromosomal locations
• RFLPs (restiction fragment length polymorphisms)
© Only Students - D.N stuvia.
about:blank 4/47
