H18: genexpressie- transcriptie
1. Richting van de genetische informatiestroom
Genetische informatiestroom
centrale dogma :stelt dat informatie overgedragen kan worden van
nucleïnezuren naar eiwitten, maar niet andersom.
Eiwitcoderende genen: gen dat afgeschereven worden in Rrna en later
eiwit
RNA coderende genen: worden enkel afgeschreven in RNA en NIET in
eiwit
RNA processing/ maturatie: bewerking RNA, is nog niet de finale RNA
streng
transcriptie en translatie hebben veel gelijkenissen bij prokaryoten
en eukartyoten
De weg om de genetische informatie in het DNA tot expressie te brengen in proteïnen vereist drie
verschillende groepen van RNA:
1) Het mRNA bevat de genetische informatie die codeert voor de proteïne.
2) Het hoofdbestandsdeel van de ribosomen is rRNA.
3) Het tRNA bindt op het mRNA en vertaalt de informatie in aminozuren
De normale weg om de genetische informatie tot expressie te brengen is:
1) Transcriptie waarbij de DNA template codeert voor een complementaire RNA streng
2) Vervolgens kan via translatie het proteïne gesynthetiseerd worden
De plaats waar transcriptie en translatie plaatsgrijpt is verschillend
tussen prokaryoten en eukaryoten
Prokaryoten:
- Hebben geen nucleus waar DNA is in gestockeerd zowel transcriptie als translatie in
cytosol
- Transcriptie en translatie kunnen hierdoor gelijktijdig plaatsvinden
,Eukaryoten:
- Transcriptie: vindt plaats in nucleus
o Pre mRNA en mRNA
- Translatie: vindt plaats in cytosol
- Transcriptie en translatie gebeuren afzonderlijk
(Eerste) uitzonderingen op
centrale dogma
(1) DNA synthese met RNA als matrijs
o is omgekeerde transcriptie of ‘reverse transcription’
o gekatalyseerd door het reverse transcriptase (RT), dit is een enzyme met RNA-
afhankelijk DNA polymerase (Rd-DP) activiteit
o Retrovirussen coderen voor een reverse transcriptase
bv. HIV en RNA tumor virussen
o Reverse transcriptase ook bij eukaryoten
bv. retrotransposons
,retrovirussen
=RNA virussen dat coderen voor reverse transcriptase: RNA-afhankelijke RNA polymerase activitiet
kan RNA repliceren
- Retrovirussen kunnen reverse transcriptie uitvoeren waarbij het viraal RNA als template
wordt gebruikt om DNA te synthetiseren, dit proces wordt gekatalyseerd door het enzym
reverse transcriptase en verloopt in zes stappen:
1) Het virus bindt aan het plasmamembraan van zijn gastheercel. Daardoor fusioneert de virale
enveloppe met het membraan en komt de inhoud in het cytoplasma terecht.
2) Eenmaal in de cel katalyseert het virale reverse transcriptase de DNA-
synthese waarbij het virale RNA als template wordt gebruikt.
3) Daarna wordt de complementaire DNA streng gesynthetiseerd zodat er
dubbelstrengig DNA wordt gevormd.
4) Vervolgens migreert het dubbelstrengige DNA naar de nucleus en voegt
zich in tussen het genoom van de gastheercel. Het provirus (het virale
DNA) wordt bij elke celdeling gerepliceerd net zoals het genoom van de
gastheercel.
5) Het provirus kan via transcriptie overgeschreven worden in mRNA
volgens de cellulaire mechanismen. Deze mRNAs kunnen coderen voor
virale proteïnen of kunnen het genoom van nieuwe viruspartikels gaan
vormen.
6) Als er voldoende nieuw viraal genoom en virale proteïnen zijn gevormd,
kunnen er nieuwe viruspartikels gevormd worden. Deze worden afgepitst
van het membraan. De gastheercel sterft niet per se gedurende dit
proces.
- Doordat retrovirussen hun genoom invoegen in het genoom van de
gastheercel kunnen ze kanker veroorzaken.
Retrotransposons
= bij eukaryoten kan er ook reverse transcription optreden waarbij RNA als
matrijs fundeert voor de DNA synthese
- In normale eukaryoten cellen zijn retrotransposons ook in staat om aan
reverse transcriptie te doen. Hierdoor kunnen bepaalde sequenties in het genoom zeer
hoge aantallen bereiken.
Genetisch materiaal
- Prokaryoten en eukaryoten DNA genoom
- Virussen DNA of RNA genoom
o RNA virussen hebben RNA als genoom
(+) ssRNA virussen: bv. tabaksmozaïekvirus,
SARS-CoV-2 virus
(-) ssRNA virussen: bv. influenzavirus
Retrovirussen hebben 2 identieke (+) ssRNA strengen: bv. HIV, RNA
tumorvirussen
ds RNA virussen: bv. rotavirus
o DNA virussen hebben DNA als genoom
ds DNA virus: bv. Human papilloma virus (HPV16, HPV18), de meeste
bacteriofagen
, ss DNA virus: bv. Parvovirus
(Tweede) uitzonderingen op centrale dogma
(1) DNA synthese met RNA als matrijs
o is omgekeerde transcriptie of ‘reverse transcription’
o gekatalyseerd door het reverse transcriptase (RT), dit is een enzyme met RNA-
afhankelijk DNA polymerase (Rd-DP) activiteit
o Retrovirussen coderen voor een reverse transcriptase
bv. HIV en RNA tumor virussen
o Reverse transcriptase ook bij eukaryoten
bv. retrotransposons
(2) RNA synthese met RNA als matrijs
- gekatalyseerd door een RNA-afhankelijk RNA polymerase (Rd-RP)
- bepaalde RNA virussen coderen voor een Rd-RP
o bv. Influenzavirus, SARS-CoV-2 virus
- Rd-RP activiteit ook bij eukaryoten teruggevonden (zie hoofdstuk 20)
o bv. C. elegans, planten, in human (Telomerase)
SARS-CoV-2 genoom codeert voor een RNA- afhankelijk RNA polymerase
(Rd-RP)
SARS-CoV-2 is een (+) ssRNA virus dat Covid-19 veroorzaakt en heeft een Rd-RP
- +: ribosoom kan rechtstreeks vertalen in polypeptiden
- Structuur:
o ss RNA molecule verpakt met eiwitten
o dubbele fosfolipiden laag
o membraaneiwitten in membraan
o uitstekels: spikeseiwitten = belangrijk: interactie tussen spike en receptor bepaald
ofdat virus cel gaat infecteren
1. Richting van de genetische informatiestroom
Genetische informatiestroom
centrale dogma :stelt dat informatie overgedragen kan worden van
nucleïnezuren naar eiwitten, maar niet andersom.
Eiwitcoderende genen: gen dat afgeschereven worden in Rrna en later
eiwit
RNA coderende genen: worden enkel afgeschreven in RNA en NIET in
eiwit
RNA processing/ maturatie: bewerking RNA, is nog niet de finale RNA
streng
transcriptie en translatie hebben veel gelijkenissen bij prokaryoten
en eukartyoten
De weg om de genetische informatie in het DNA tot expressie te brengen in proteïnen vereist drie
verschillende groepen van RNA:
1) Het mRNA bevat de genetische informatie die codeert voor de proteïne.
2) Het hoofdbestandsdeel van de ribosomen is rRNA.
3) Het tRNA bindt op het mRNA en vertaalt de informatie in aminozuren
De normale weg om de genetische informatie tot expressie te brengen is:
1) Transcriptie waarbij de DNA template codeert voor een complementaire RNA streng
2) Vervolgens kan via translatie het proteïne gesynthetiseerd worden
De plaats waar transcriptie en translatie plaatsgrijpt is verschillend
tussen prokaryoten en eukaryoten
Prokaryoten:
- Hebben geen nucleus waar DNA is in gestockeerd zowel transcriptie als translatie in
cytosol
- Transcriptie en translatie kunnen hierdoor gelijktijdig plaatsvinden
,Eukaryoten:
- Transcriptie: vindt plaats in nucleus
o Pre mRNA en mRNA
- Translatie: vindt plaats in cytosol
- Transcriptie en translatie gebeuren afzonderlijk
(Eerste) uitzonderingen op
centrale dogma
(1) DNA synthese met RNA als matrijs
o is omgekeerde transcriptie of ‘reverse transcription’
o gekatalyseerd door het reverse transcriptase (RT), dit is een enzyme met RNA-
afhankelijk DNA polymerase (Rd-DP) activiteit
o Retrovirussen coderen voor een reverse transcriptase
bv. HIV en RNA tumor virussen
o Reverse transcriptase ook bij eukaryoten
bv. retrotransposons
,retrovirussen
=RNA virussen dat coderen voor reverse transcriptase: RNA-afhankelijke RNA polymerase activitiet
kan RNA repliceren
- Retrovirussen kunnen reverse transcriptie uitvoeren waarbij het viraal RNA als template
wordt gebruikt om DNA te synthetiseren, dit proces wordt gekatalyseerd door het enzym
reverse transcriptase en verloopt in zes stappen:
1) Het virus bindt aan het plasmamembraan van zijn gastheercel. Daardoor fusioneert de virale
enveloppe met het membraan en komt de inhoud in het cytoplasma terecht.
2) Eenmaal in de cel katalyseert het virale reverse transcriptase de DNA-
synthese waarbij het virale RNA als template wordt gebruikt.
3) Daarna wordt de complementaire DNA streng gesynthetiseerd zodat er
dubbelstrengig DNA wordt gevormd.
4) Vervolgens migreert het dubbelstrengige DNA naar de nucleus en voegt
zich in tussen het genoom van de gastheercel. Het provirus (het virale
DNA) wordt bij elke celdeling gerepliceerd net zoals het genoom van de
gastheercel.
5) Het provirus kan via transcriptie overgeschreven worden in mRNA
volgens de cellulaire mechanismen. Deze mRNAs kunnen coderen voor
virale proteïnen of kunnen het genoom van nieuwe viruspartikels gaan
vormen.
6) Als er voldoende nieuw viraal genoom en virale proteïnen zijn gevormd,
kunnen er nieuwe viruspartikels gevormd worden. Deze worden afgepitst
van het membraan. De gastheercel sterft niet per se gedurende dit
proces.
- Doordat retrovirussen hun genoom invoegen in het genoom van de
gastheercel kunnen ze kanker veroorzaken.
Retrotransposons
= bij eukaryoten kan er ook reverse transcription optreden waarbij RNA als
matrijs fundeert voor de DNA synthese
- In normale eukaryoten cellen zijn retrotransposons ook in staat om aan
reverse transcriptie te doen. Hierdoor kunnen bepaalde sequenties in het genoom zeer
hoge aantallen bereiken.
Genetisch materiaal
- Prokaryoten en eukaryoten DNA genoom
- Virussen DNA of RNA genoom
o RNA virussen hebben RNA als genoom
(+) ssRNA virussen: bv. tabaksmozaïekvirus,
SARS-CoV-2 virus
(-) ssRNA virussen: bv. influenzavirus
Retrovirussen hebben 2 identieke (+) ssRNA strengen: bv. HIV, RNA
tumorvirussen
ds RNA virussen: bv. rotavirus
o DNA virussen hebben DNA als genoom
ds DNA virus: bv. Human papilloma virus (HPV16, HPV18), de meeste
bacteriofagen
, ss DNA virus: bv. Parvovirus
(Tweede) uitzonderingen op centrale dogma
(1) DNA synthese met RNA als matrijs
o is omgekeerde transcriptie of ‘reverse transcription’
o gekatalyseerd door het reverse transcriptase (RT), dit is een enzyme met RNA-
afhankelijk DNA polymerase (Rd-DP) activiteit
o Retrovirussen coderen voor een reverse transcriptase
bv. HIV en RNA tumor virussen
o Reverse transcriptase ook bij eukaryoten
bv. retrotransposons
(2) RNA synthese met RNA als matrijs
- gekatalyseerd door een RNA-afhankelijk RNA polymerase (Rd-RP)
- bepaalde RNA virussen coderen voor een Rd-RP
o bv. Influenzavirus, SARS-CoV-2 virus
- Rd-RP activiteit ook bij eukaryoten teruggevonden (zie hoofdstuk 20)
o bv. C. elegans, planten, in human (Telomerase)
SARS-CoV-2 genoom codeert voor een RNA- afhankelijk RNA polymerase
(Rd-RP)
SARS-CoV-2 is een (+) ssRNA virus dat Covid-19 veroorzaakt en heeft een Rd-RP
- +: ribosoom kan rechtstreeks vertalen in polypeptiden
- Structuur:
o ss RNA molecule verpakt met eiwitten
o dubbele fosfolipiden laag
o membraaneiwitten in membraan
o uitstekels: spikeseiwitten = belangrijk: interactie tussen spike en receptor bepaald
ofdat virus cel gaat infecteren
