Samenvatting Moleculaire genetica DEEL 2

Hoofdstuk 4: Regulatie van genexpressie

4.1 Verschillende niveaus van controle

 Regulatie op eiwitniveau, genniveau en epigenetica
- Op eiwitniveau de allosterische controle, omkeerbare fosforylering, pro-enzymen naar
enzymen
- Op genniveau de regulatie v.d. eiwitsynthese
 Bij prokaryoten operon theorie, induceerbaar operon zoals lac-operon zijn alle genen om
lactose af te breken of het represseerbaar operon tryp-operon dat alle genen zijn voor de
Trp-synthese
 Bij eukaryoten 3 niveaus: transcriptie, translatie en posttranslatie
- Epigenetica is een speciale vorm van regulatie
 Verschillende controlepunten




4.2 Mechanismen van regulatie

 Genregulatie bij eukaryoten
- Activatoren bij differentiële genactiviteit of groeifactoren/steroïdhormonen
- Processing RNA transcript: alternatieve splicing
- Herkenning mRNA of eiwitten: turnover
- Snelheid translatie
- Posttranslationele modificatie
- Kanker door expressie van oncogenen of tumorsuppressorgenen

4.2.1 Activatoren en differentiële genexpressie

 In elke lichaamscel in het volledige
genoom met alle genen aanwezig, toch
moeten niet alle genen tot expressie
komen. Dit kan geregeld worden door
specifieke transcriptiefactoren

,  Genregulatie op niveau van transcriptie door groeifactoren/hormonen geven signaal aan de
transcriptiefactoren die
geactiveerd zullen worden en
dan zelf de transcriptie
activeren

4.2.2 RAS en celcyclus activerende
pathway

 Op niveau van transcriptie
bindt de groeifactor op de
receptor, wordt de
transcriptiefactor geactiveerd
en de transcriptie zelf ook
 Op niveau van posttranslationele modificatie gebeurt er auto-fosforylatie v.d. receptor naar
eiwitten
- Receptor-auto-fosforylatie gebeurt
door tyrosine kinase, dit is op post-
translatie niveau
- RAS is een proto-oncogen, wanneer
dit muteert tot een oncogen zal dit
leiden tot een continue
signaaltransductie zelfs als er niets
bindt op de receptor. Dit zorgt voor
ongecontroleerde celdeling met als
gevolg kanker
 Kan stilgelegd worden door
tumorsuppressorgenen zoals p53



4.2.3 p53 en celcyclus inhiberende pathway

 p53 staat voor een proteïne van 53 kilo
Dalton, dit tumorsuppressor eiwit is in staat
om de celcyclus stil te leggen zodat DNA-
herstel mogelijk wordt
- p53 gaat als transcriptiefactor dienen op
transcriptie niveau en gaat op
posttranslationele modificatie niveau een
signaal krijgen van eiwitten die door proteïne
kinasen zijn gefosforylyseerd
 Als beide allelen van tumorsuppressors
gemuteerd zijn dat zorgt dit op zijn beurt
weer voor het stil leggen v.d. transcriptie van DNA door een beschadigde/afwezige
transcriptiefactor

4.3 Epigenetica

,  Speciale vorm van regulatie op niveau van chromatine door bepaalde delen v.h. DNA uit te
schakelen en sommige delen tot expressie te laten komen, dit gebeurt voor erfelijke
mechanismen die niet in ons DNA zijn gecodeerd en is omkeerbaar
- Mechanismen zijn DNA-methylatie, histon modificatie en RNA interferentie

4.3.1 DNA methylatie

 Door DNA-methylatie is gene silencing door het
toevoegen van methyl die op cytosine bindt die
naast een guanine ligt, dit gebeurt met een
fosfodiësterbinding
- CpG-eilanden die vooral in de GC-rijke promotor
liggen
- Belangrijk bij embryonale ontwikkeling, X-
inactivering en genomische imprinting
- DNA methyltransferasen herkennen alleen CG’s
die complementair zijn aan gemethyleerde GC’s,
origineel patroon blijft behouden!
 Bv. Als grootmoeder hongersnood had in
WW2 dan is een mutatie in de geslachtscellen
mogelijk, deze wordt doorgegeven van moeder
op kind, kan obesitas veroorzaken!
 Genomische inprenting is dat enkel het maternaal of het paternaal allel tot expressie komt,
dit is zo bij 1% v.d. genen
- Ander allel is stilgelegd door methylatie
 Voorbeeld van paternale inprenting
- Paternaal gen is inactief dus alleen
het maternaal gen komt tot expressie
- ‘Zon’ rond allel = expressie

, 4.3.2 Histon modificatie
 Histon acetyltransferases (HAT’s) generen acetyleringpatronen die herkend worden door
transcriptionele regulatoren, zorgt voor opening in chromatine en genactivering
 Histon methyltransferases (HMT) methyleren de histonen en niet het DNA, dit zorgt voor
silent chromatine domeinen




4.3.3 RNA interferentie

 Posttranscriptionele gene silencing door interferentie
met de expressie van een bepaald gen op
translatieniveau
- Belangrijk in antiviraal mechanisme, chromatine
structuur van het genoom en bij planten ter preventie
van zelfpropagatie van transposons
 Dicer knipt shRNA (short hairpin RNA) tot miRNA
(microRNA), de antisense streng wordt geïncorporeerd
in het RNA Induced Silencing Complex
- Argonaut eiwitten zullen zorgen voor de klieving van
mRNA waardoor de expressie v.h. proteïn stopt, er
wordt dus ingewerkt op de translatie