Samenvatting Menselijke Genetica PH
3Ba BMW
2025-2026
Samenvatting Menselijke Genetica
Hoofdstuk 6: principes van gen regulatie en epigenetica
1. Genetische regulatie
Algemene inleiding
• Cis acting = DNA of RNA sequenties die reguleren op zijn eigen DNA streng
o Vb. Promotors, Enhancers, Silencers, …
• Trans acting = RNA of eiwit dat diffundeert (GEEN DNA)
• Cis gaat altijd samen met trans!
o Trans bindt op cis dat dan gaat reguleren
• Cis regulatie ook op mRNA via 5’ en 3’ UTR (L → R)
o miRNA binden op 3’ UTR
➔ leggen transcriptie plat
o op 5’ UTR binden ook lange ncRNA en
eiwitten
➔ expressie beïnvloeden
• Cis acting: altijd DNA of RNA
o Gen zelfde streng
o 1 gen gereguleerd
o Reguleert 1 allel
• Trans acting: altijd eiwit of RNA
o Migreren door diffusie
o Bindt regulatorisch element
o Op BEIDE allelen van gen
o MEERDERE gene tegelijk
• Samenwerking cis en trans:
o miRNA bindende sequentie (cis) en miRNA (trans) bindt erop
Promotors
Aan/uit knop van genen
• RNA polymerase II: eiwit coderende genen, lncRNA’s en miRNA’s afschrijven
o Groot transcriptie initiatie complex met algemene transcriptie factoren
o Vormt zich op promotor (cis-acting) in buurt van transcriptie start plaats
• Andere RNA polymerase
o RNA pol I: ribisomaal RNA
o RNA pol III: tRNA genen, ribosomaal RNA, kleine RNA’s
Pagina 1 van 72
,Samenvatting Menselijke Genetica PH
3Ba BMW
2025-2026
Consensus sequenties voor promotors
• Ongeveer 70bp lang (minder dan 100bp)
• Opbouw RNA pol II promotor
o BRE: TFIIB Recognition Element
o TATA box (bp sequentie kennen)
o Inr: INitatoR element
▪ A = trascriptiestartplaats (in initiator element)
o DPE: Downstream core Promotor Element
• Allemaal consensussequentie
o Niet allemaal identiek maar gelijkend op elkaar (elk element)
• NIET ELKE PROMOTOR HEEFT ELK ELEMENT
o Zijn zelfs promotoren die geen enkel element heeft
o Als ze aanwezig zijn dan zijn het wel zeker promotors
Enhancers, silencers, boundaries, insulators
• Cis acting seqenties van 4-9bp
• Zowel stroomopwaards als stroomafwaards
o Meestal binnen 1,5kbp, maar vaak (veel) verder
• ENHANCERS = vertserken expressie v gen
• SILENCERS = onderdrukken exressie v gen
• BOUNDARY SEQUENTIES (2types)
o INSULATORS: blokkeren interactie tussen promotor en enhancer
▪ Creëren blokken op de sequentie waardoor enhancers met de juiste
promotors gaan interageren
o BARRIÈRE ELEMENTEN: tussen euchromatine en heterochromatine
▪ Blokjes van heterochromatine die worden afgebakend door barrière
elementen
Topologically associating domains (TADs)
• Blokjes die gecreëerd worden door
insulators
• Evolutionair geconserveerd tussen
species
o Vb. Genen binnen TADs bij
mens samen, is dit ook
meestal het geval in een
muis
• Correlatie met chromatine structuurdomeinen
• Gevonden door genoomwijde interactiestudies
o Door onderzoek van genetische ziektes
• In nucleus chromosomal teratories
o Chromosomen pakken uit maar niet volledig in de war, blijven in
zones
o HIERIN zitten dan nog TADs
• Ziektebeelden
o F-syndroom (=syndactylie)
Pagina 2 van 72
,Samenvatting Menselijke Genetica PH
3Ba BMW
2025-2026
▪ Foute expressie van WNT6 door mislocalisatie van enhancers van
nabijgelegen gen
▪ Door inversie 1 enhancer van 1 TAD naar een andere TAD
o ADLD (adult-onset demyelinating leukodystrophy)
▪ Overexpressie van LMNB1 door deletie van boundary
▪ Fusie van 2 TADs
CCCTC binding factor (CTCF)
• DNA sequentie in insulator (CCCTC x3)
o Is grensgebied tussen TADs waar CTCF zal binden
• = Zink finger insulator proteïne
• Interactie tussen enhancer en promotor beperken
• Altijd aan TAD boundaries
Transcriptiefactoren: DNA bindende motieven
• Zinc-finger
o Eiwit dat kan “voelen” → tast naar basen in DNA en kan
zo binden
o 1 transcriptiefactor kan meerdere zinc-fingers hebben
o Voelt 4-7bp
• Leucine zipper
o Alfahelix van leucine op bep aafstand aan zelfde kant
o 2 alfahelices herkennen elkaar en vormen waskneiper
▪ Gaat in groeve van DNA bp herkennen en binden
PAX6 gen gereguleerd door verafgelegen enhancers
• Vb. v enhancers op grote afstand (grootste
afstand, 260kbp)
• Gelegen in intron van naburig gen
• Mogelijk door lusvorming, lus kan heel groot
worden
RNA splicing en RNA editing
Splicing enhancers en suppressors
• Gereguleerd door cis acting reg. RNA elementen (6bp)
• Exonisch OF intronisch, dicht bij splice juncties
• Reguleren of splice donor of acceptor worden gebruikt of niet
Pagina 3 van 72
, Samenvatting Menselijke Genetica PH
3Ba BMW
2025-2026
Alternatieve splicing
• NORM ipv uitzondering
• Variatie in intron-exon junctions door alternatieve donors (B) OF acceptors
(C)
• Exonskipping (D)
• Alternatieve exonen (E)
• Isovormen = verschillende transcripen
• Weefselspecifiek (per weefsel andere alt splicing)
• Specifiek bij bep ontwikkelingsstadia
• Isovormen voor verschilende cellulaire compartimenten of secretie
• Voorbeeld: alternatieve splicing voor CDKN2A
o Heel uniek in mens genoom
o 2 splice vormen (2 verschillende
promotoren)
o MAAR hebben overlappend readingframe
o Komt voor bij virussen (want sterk
gecomprimeerd )
Trans acting regulatorische eiwitten
Regulatie van Fe opname
• Fe3+ en Fe2+ belanrgijek cofactor vr enzymen MAAR toxisch in hoge dosis
• Regulatie via ferritine en transferrine (Fe-bindende eiwitten)
o Transferrine = transport Fe
o Ferritine = holle sferisch complex dat overmaat Fe stockeert in cel om toxiciteit te
voorkomen
• Regulatie ZONDER verandering in productie mRNAs, regulatie van TRANSLATIE
o Vb v RNA bindende eiwitten die translatie initiatie stil leggen of mRNA stabiliteit
beïnvloeden
o VOORDEEL: veel sneller dan transcriptionele controle
Genregulatie voor ferritine en transferrine
• Adhv IRE (iron respons element)
o W gebonden door IRE binding protein (IRE-BP)
▪ Bindt bij afw v Fe en komt los bij aanwezigheid v Fe
• RNA kan zelf ook secstructuur vormen = IRE
o Typische strcutuur die door eiwitten herkend kunnen w
o 5’UTR v ferritine H-keten
▪ gebonden aan IRP ➔ translatie
geïnhibeerd
o 3’UTR v transferrine
▪ Gebonden aan IRP ➔ translatie
geactiveerd (door mRNA stabilisatie en
berscherming tegen degradatie
Pagina 4 van 72
3Ba BMW
2025-2026
Samenvatting Menselijke Genetica
Hoofdstuk 6: principes van gen regulatie en epigenetica
1. Genetische regulatie
Algemene inleiding
• Cis acting = DNA of RNA sequenties die reguleren op zijn eigen DNA streng
o Vb. Promotors, Enhancers, Silencers, …
• Trans acting = RNA of eiwit dat diffundeert (GEEN DNA)
• Cis gaat altijd samen met trans!
o Trans bindt op cis dat dan gaat reguleren
• Cis regulatie ook op mRNA via 5’ en 3’ UTR (L → R)
o miRNA binden op 3’ UTR
➔ leggen transcriptie plat
o op 5’ UTR binden ook lange ncRNA en
eiwitten
➔ expressie beïnvloeden
• Cis acting: altijd DNA of RNA
o Gen zelfde streng
o 1 gen gereguleerd
o Reguleert 1 allel
• Trans acting: altijd eiwit of RNA
o Migreren door diffusie
o Bindt regulatorisch element
o Op BEIDE allelen van gen
o MEERDERE gene tegelijk
• Samenwerking cis en trans:
o miRNA bindende sequentie (cis) en miRNA (trans) bindt erop
Promotors
Aan/uit knop van genen
• RNA polymerase II: eiwit coderende genen, lncRNA’s en miRNA’s afschrijven
o Groot transcriptie initiatie complex met algemene transcriptie factoren
o Vormt zich op promotor (cis-acting) in buurt van transcriptie start plaats
• Andere RNA polymerase
o RNA pol I: ribisomaal RNA
o RNA pol III: tRNA genen, ribosomaal RNA, kleine RNA’s
Pagina 1 van 72
,Samenvatting Menselijke Genetica PH
3Ba BMW
2025-2026
Consensus sequenties voor promotors
• Ongeveer 70bp lang (minder dan 100bp)
• Opbouw RNA pol II promotor
o BRE: TFIIB Recognition Element
o TATA box (bp sequentie kennen)
o Inr: INitatoR element
▪ A = trascriptiestartplaats (in initiator element)
o DPE: Downstream core Promotor Element
• Allemaal consensussequentie
o Niet allemaal identiek maar gelijkend op elkaar (elk element)
• NIET ELKE PROMOTOR HEEFT ELK ELEMENT
o Zijn zelfs promotoren die geen enkel element heeft
o Als ze aanwezig zijn dan zijn het wel zeker promotors
Enhancers, silencers, boundaries, insulators
• Cis acting seqenties van 4-9bp
• Zowel stroomopwaards als stroomafwaards
o Meestal binnen 1,5kbp, maar vaak (veel) verder
• ENHANCERS = vertserken expressie v gen
• SILENCERS = onderdrukken exressie v gen
• BOUNDARY SEQUENTIES (2types)
o INSULATORS: blokkeren interactie tussen promotor en enhancer
▪ Creëren blokken op de sequentie waardoor enhancers met de juiste
promotors gaan interageren
o BARRIÈRE ELEMENTEN: tussen euchromatine en heterochromatine
▪ Blokjes van heterochromatine die worden afgebakend door barrière
elementen
Topologically associating domains (TADs)
• Blokjes die gecreëerd worden door
insulators
• Evolutionair geconserveerd tussen
species
o Vb. Genen binnen TADs bij
mens samen, is dit ook
meestal het geval in een
muis
• Correlatie met chromatine structuurdomeinen
• Gevonden door genoomwijde interactiestudies
o Door onderzoek van genetische ziektes
• In nucleus chromosomal teratories
o Chromosomen pakken uit maar niet volledig in de war, blijven in
zones
o HIERIN zitten dan nog TADs
• Ziektebeelden
o F-syndroom (=syndactylie)
Pagina 2 van 72
,Samenvatting Menselijke Genetica PH
3Ba BMW
2025-2026
▪ Foute expressie van WNT6 door mislocalisatie van enhancers van
nabijgelegen gen
▪ Door inversie 1 enhancer van 1 TAD naar een andere TAD
o ADLD (adult-onset demyelinating leukodystrophy)
▪ Overexpressie van LMNB1 door deletie van boundary
▪ Fusie van 2 TADs
CCCTC binding factor (CTCF)
• DNA sequentie in insulator (CCCTC x3)
o Is grensgebied tussen TADs waar CTCF zal binden
• = Zink finger insulator proteïne
• Interactie tussen enhancer en promotor beperken
• Altijd aan TAD boundaries
Transcriptiefactoren: DNA bindende motieven
• Zinc-finger
o Eiwit dat kan “voelen” → tast naar basen in DNA en kan
zo binden
o 1 transcriptiefactor kan meerdere zinc-fingers hebben
o Voelt 4-7bp
• Leucine zipper
o Alfahelix van leucine op bep aafstand aan zelfde kant
o 2 alfahelices herkennen elkaar en vormen waskneiper
▪ Gaat in groeve van DNA bp herkennen en binden
PAX6 gen gereguleerd door verafgelegen enhancers
• Vb. v enhancers op grote afstand (grootste
afstand, 260kbp)
• Gelegen in intron van naburig gen
• Mogelijk door lusvorming, lus kan heel groot
worden
RNA splicing en RNA editing
Splicing enhancers en suppressors
• Gereguleerd door cis acting reg. RNA elementen (6bp)
• Exonisch OF intronisch, dicht bij splice juncties
• Reguleren of splice donor of acceptor worden gebruikt of niet
Pagina 3 van 72
, Samenvatting Menselijke Genetica PH
3Ba BMW
2025-2026
Alternatieve splicing
• NORM ipv uitzondering
• Variatie in intron-exon junctions door alternatieve donors (B) OF acceptors
(C)
• Exonskipping (D)
• Alternatieve exonen (E)
• Isovormen = verschillende transcripen
• Weefselspecifiek (per weefsel andere alt splicing)
• Specifiek bij bep ontwikkelingsstadia
• Isovormen voor verschilende cellulaire compartimenten of secretie
• Voorbeeld: alternatieve splicing voor CDKN2A
o Heel uniek in mens genoom
o 2 splice vormen (2 verschillende
promotoren)
o MAAR hebben overlappend readingframe
o Komt voor bij virussen (want sterk
gecomprimeerd )
Trans acting regulatorische eiwitten
Regulatie van Fe opname
• Fe3+ en Fe2+ belanrgijek cofactor vr enzymen MAAR toxisch in hoge dosis
• Regulatie via ferritine en transferrine (Fe-bindende eiwitten)
o Transferrine = transport Fe
o Ferritine = holle sferisch complex dat overmaat Fe stockeert in cel om toxiciteit te
voorkomen
• Regulatie ZONDER verandering in productie mRNAs, regulatie van TRANSLATIE
o Vb v RNA bindende eiwitten die translatie initiatie stil leggen of mRNA stabiliteit
beïnvloeden
o VOORDEEL: veel sneller dan transcriptionele controle
Genregulatie voor ferritine en transferrine
• Adhv IRE (iron respons element)
o W gebonden door IRE binding protein (IRE-BP)
▪ Bindt bij afw v Fe en komt los bij aanwezigheid v Fe
• RNA kan zelf ook secstructuur vormen = IRE
o Typische strcutuur die door eiwitten herkend kunnen w
o 5’UTR v ferritine H-keten
▪ gebonden aan IRP ➔ translatie
geïnhibeerd
o 3’UTR v transferrine
▪ Gebonden aan IRP ➔ translatie
geactiveerd (door mRNA stabilisatie en
berscherming tegen degradatie
Pagina 4 van 72
