Samenvatting Casus 2: De Blauwdruk

Blok 1: Groei en Ontwikkeling


Casus 1: Excursie naar het Familiemuseum

1. Wat is een gen?
- Wat is de structuur van een gen?
- Wat is de functie van een gen?

Functie:
Een gen is een afgebakend stuk DNA op een chromosoom, dat in de volgorde van nucleotiden de
informatie bevat voor één of meerdere specifieke eiwitten. Je kunt ook zeggen dat het gen
codeert voor het eiwit. Een eiwit kan een erfelijke eigenschap tot uiting brengen, zoals
bloedgroep of oogkleur.
Elk gen heeft een vaste plaats, een zogenaamd locus, op een chromosoom. Op die plaats kunnen
van hetzelfde gen verschillende varianten voorkomen, die we allelen noemen.

Structuur:
Data van het genoom laat duidelijk zien dat eukaryote genen worden verdeeld in twee
subunits genaamd exons, en dat er tussen elk exon een stuk DNA ligt, genaamd een
intron. Een gen bestaat uit intronen en exons, en wordt gescheiden van andere genen
door lange delen van niet-coderend DNA genaamd tussenliggende sequenties. Eén gen kan
coderen voor meerdere verschillende eiwitten, doordat de volgorde van exons na splicing
verschillende mogelijkheden heeft. DNA is 2 meter langs en past in de cel doordat het 2 keer om
groepjes van 8 histonen (4x2) is gewikkeld.

2. Hoe werkt genregulatie?

Methylering: Een methylgroep bindt aan cytosine, waardoor de DNA-structuur dusdanig
verandert dat het niet meer af te lezen is.
Histonmodificatie: Heeft betrekking op hoe strak het DNA om de histonen is gewikkeld. Hoe
strakker het eromheen is gewikkeld hoe slechter het af is te lezen.

De genen die de instructies voor de eiwitsynthese bij zich dragen bestaan meestal uit
twee delen: een coderend deel dat de aminozuursequentie van een eiwit bepaalt (de
nucleotiden), en een regulerend deel die controleert wanneer en in welke cellen eiwitten
gemaakt worden (de promotor).

Een promotor is een DNA-element voor een gen dat de expressie van het gen reguleert.
Het wordt niet afgelezen bij de transcriptie. Een promotor bestaat uit een core promotor en
proximal control elements (operator).
- De core promotor is een specifieke sequentie nucleotiden die door het zogenaamde
transcriptiecomplex herkend wordt (= transcriptiefactoren, TFVIII en RNA-polymerase). Vaak
bestaat deze sequentie uit een combinatie van velen A’s en T’s (de TATA-box → 5’-TATAAAA-3’
(kan ook ATAT-box zijn)), en een initiator. Het TFVIII in het transcriptiecomplex herkent deze
TATA-box en bindt hier aan. Vervolgens binden transcriptiefactoren, en tot slot bindt RNA-
polymerase. De initiator is waar het RNA-polymerase begint met de transcriptie.

, Blok 1: Groei en Ontwikkeling


- De proximal control elements kunnen dienen als enhancers of silencers, en daarmee
respectievelijk de transcriptie positief of negatief beïnvloeden doordat ze RNA-polymerase
steviger of minder stevig laten binden. Deze sequenties binden activator- of repressor-eiwitten
(transcriptiefactoren), vaak onderdeel van het product verkregen door translatie van het gen
(negatieve terugkoppeling). Respressors kunnen transcriptie verminderen door aan silencers te
binden en zo eiwitten te activeren die zorgen voor histon deacetylering (= acetylgroep
erafhalen).




Een inducer is een eiwit dat zich kan binden aan een activator- of repressoreiwit. Het kan ervoor
zorgen dat een activator actief wordt en dus transcriptie kan bevorderen. Anderzijds kan het
transcriptie bevorderen door aan een repressor te binden en deze inactief te maken.
Een inhibitor (respressor) is een eiwit dat een activatoreiwit inactief kan maken door eraan te
binden.

Een terminator is een gen dat gebruikt wordt bij de transcriptie van DNA naar RNA bij genexpressie.
Het gen wordt niet afgelezen bij transcriptie. Het duidt het einde aan tot waar het enzym RNA-
polymerase translatie moet uitvoeren op het DNA, doordat het een combinatie bevat van vele C’s en
G’s (3 waterstofbruggen), waardoor RNA-polymerase niet verder kan. Als het RNA-polymerase een
terminator leest, zal hij het DNA
loslaten en stoppen met translatie.
Echter, meestal wordt transcriptie
beëindigd doordat het RNA-
polymerase een enhancer tegenkomt
die zijn weg blokkeert. Vóór en ná het
gen zitten enhancers, welke d.m.v.
eiwitten aan elkaar binden en zo een
lus vormen, met als gevolg dat RNA-
polymerase niet meer verder kan.

Nut van buigen van het DNA
In een gen bevinden zich buiten de proximal control elements (dicht bij de promotor), ook distal
control elements. Deze kunnen als enhancers functioneren en de transcriptie bevorderen. Een
activator is een eiwit dat zich aan de enhancer bindt om de transcriptie van een gen te stimuleren.
Het onderstaande figuur laat zien hoe de activator aan de enhancer bindt die zich ver van de
promotor bevindt (distal). DNA-bending proteïn beïnvloedt het buigen van DNA, wat ervoor zorgt
dat de activators in contact komen met een groep eiwitten die de mediatoreiwitten genoemd
worden. Deze gaan een interactie aan met eiwitten bij de promotor, met als functie dat RNA-
polymerase II geactiveerd kan worden. Dit gebeurt doordat
TFIIH de CDT (staart) van RNA-polymerase II fosforyliseerd.
Hierdoor wordt het RNA-polymerase II actief.