Samenvatting
‘Genexpressie’
Daan Beers
MGZ – Nature, Q2
,Inhoudsopgave
Essential Cell Biology 4
RNA-polymerasen en transcriptie 4
Translatie 5
Polyribosomen 7
Eiwitopvouwing 7
Hoe komen eiwitten uiteindelijk op hun plek? 7
Afbraak van eiwitten 8
Therapie voor de ziekte van Pompe 8
Genexpressie 8
Hoe kunnen genen aan en uit worden gezet? 9
De expressie van meerdere genen 9
Voorbeeld 9
Gedifferentieerde cellen 10
Posttranslationele modificaties 10
Aanpassingen aan mRNA 10
Regulatory RNA’s 10
Intracellulaire eiwittransport 11
Membraan-omhulde organellen 11
Eiwitsortering 12
Signaal sequentie 12
Eiwitten die de nucleus binnentreden 13
Eiwitten die mitochondriën binnentreden 13
Eiwitten die peroxisomen binnentreden 13
Eiwitten die het endoplasmatisch reticulum binnentreden 14
Signal-recognition particle (SRP) en SRP-receptors 14
Vesiculair transport 15
Secretie route 16
E-learning 17
DNA-bouw en chromatinestructuur 17
In-situ-hybridisatie 17
Bindingen in het DNA 17
DNA-pakking en chromatineorganisatie 17
Barr-bodies 18
Genstructuur en transcriptie 18
Soorten RNA-polymerase 18
Enhancers en silencers 18
Initiatie – elongatie – terminatie 20
Klassen van transcriptiefactoren 20
Transcriptiefactoren en de embryonale ontwikkeling 20
RNA-processing en -transport 21
Posttranscriptionele regulatie 21
RNA-modificaties 21
RNA-splicing 22
Verkeerde splicing 22
Translatie 22
N- en C-terminus 22
Tertiaire structuur 22
Eiwitrouting 22
Kern-transport-signaal 23
2
, Mitochondrieel transport 23
Endoplasmatisch reticulair transport 23
Golgiapparaat 24
Lysosomen 24
3
, Essential Cell Biology
RNA-polymerasen en transcriptie
Eukaryoten hebben 4 verschillende soorten RNA-polymerasen. Eén
daarvan zit in de mitochondriën en de andere drie zitten in de kern
(RNA-pol I, RNA-pol II en RNA-pol III). RNA-pol I is verantwoordelijk
voor de productie van rRNA, RNA-pol II voor de productie van mRNA
en RNA-pol III voor de productie van tRNA. Verschillende RNA-
polymerasen geven dus verschillende soorten RNA’s. mRNA wordt
vervolgens omgezet in eiwitten, maar dat is bij de andere RNA´s niet
het geval. rRNA vormt ribosomen en tRNA levert de aminozuren aan
ribosomen.
RNA-polymerasen worden onder andere gebruikt voor de
transcriptie bij de translatie van mRNA. Daarnaast heb je nog
microRNA’s die een belangrijke rol spelen in de genexpressie van
eukaryoten genen.
RNA-polymerase zal zelf niet weten waar hij zou moet beginnen met transcriptie, daarom
krijgt hij wat hulp. Aan het begin van het DNA zit de promotor, dit is een speciale volgorde
van nucleotiden. Bij eukaryoten moeten transcriptiefactoren aan de promotor binden
voordat RNA-polymerase van start kan gaan, die herkennen bepaalde sequenties in het DNA.
Als gevolg daarvan bindt het RNA-polymerase ook. Hiernaast spelen er ook nog allemaal
andere eiwitten een rol en dat zijn vooral de eiwitten die binden aan de enhancers.
Enhancers die bevorderen het aflezen van DNA, terwijl silencers het aflezen van DNA
verhinderen.
Als de RNA-polymerase eenmaal bindt, dan gaat de transcriptie van start. De RNA-
polymerase zal één van de strengen pakken als template-streng. Welke hij pakt is afhankelijk
van de structuur van de promotor. Een promotor heeft namelijk een bepaalde polariteit die
dat bepaald. Voor het RNA-polymerase lopen helicases die de waterstofbruggen tussen de
nucleotiden verbreken, zodat ze kunnen worden afgelezen. RNA-polymerase leest af van de
template-streng van 3’ naar 5’ tot dat hij een stopteken (terminator) tegenkomt. Het
uiteindelijke product bij eukaryoten is pre-mRNA die gemaakt wordt van 5’ naar 3’. Het pre-
mRNA bestaat zowel uit introns en exons. Er moeten nog drie processen plaatsvinden
voordat het mRNA naar een ribosoom kan, waarvan capping en polyadenylation alleen
gebeurt bij mRNA:
• Splicing. Door splicing van het pre-mRNA door spliceosomen houd je uiteindelijk
(mature) mRNA over die alleen bestaat uit exons.
• Capping. Bij capping wordt de 5’-kant van het pre-mRNA veranderd, door er
nucleotidesequenties aan toe te voegen die de functie hebben van een soort ‘cap’.
• Polyadenylation. Dit zorgt ervoor dat het pre-mRNA een speciale structuur erbij
krijgt aan zijn 3’-kant. Deze structuur is een poly-A-staart met een paar honderd
nucleotiden.
Capping en polyadenlyation zorgen ervoor dat het mRNA dat de kern verlaat veel stabieler is
en daarnaast is het ook een ‘merkje’ wat ervoor zorgt dat het RNA-molecuul wordt herkend
als mRNA.
4
‘Genexpressie’
Daan Beers
MGZ – Nature, Q2
,Inhoudsopgave
Essential Cell Biology 4
RNA-polymerasen en transcriptie 4
Translatie 5
Polyribosomen 7
Eiwitopvouwing 7
Hoe komen eiwitten uiteindelijk op hun plek? 7
Afbraak van eiwitten 8
Therapie voor de ziekte van Pompe 8
Genexpressie 8
Hoe kunnen genen aan en uit worden gezet? 9
De expressie van meerdere genen 9
Voorbeeld 9
Gedifferentieerde cellen 10
Posttranslationele modificaties 10
Aanpassingen aan mRNA 10
Regulatory RNA’s 10
Intracellulaire eiwittransport 11
Membraan-omhulde organellen 11
Eiwitsortering 12
Signaal sequentie 12
Eiwitten die de nucleus binnentreden 13
Eiwitten die mitochondriën binnentreden 13
Eiwitten die peroxisomen binnentreden 13
Eiwitten die het endoplasmatisch reticulum binnentreden 14
Signal-recognition particle (SRP) en SRP-receptors 14
Vesiculair transport 15
Secretie route 16
E-learning 17
DNA-bouw en chromatinestructuur 17
In-situ-hybridisatie 17
Bindingen in het DNA 17
DNA-pakking en chromatineorganisatie 17
Barr-bodies 18
Genstructuur en transcriptie 18
Soorten RNA-polymerase 18
Enhancers en silencers 18
Initiatie – elongatie – terminatie 20
Klassen van transcriptiefactoren 20
Transcriptiefactoren en de embryonale ontwikkeling 20
RNA-processing en -transport 21
Posttranscriptionele regulatie 21
RNA-modificaties 21
RNA-splicing 22
Verkeerde splicing 22
Translatie 22
N- en C-terminus 22
Tertiaire structuur 22
Eiwitrouting 22
Kern-transport-signaal 23
2
, Mitochondrieel transport 23
Endoplasmatisch reticulair transport 23
Golgiapparaat 24
Lysosomen 24
3
, Essential Cell Biology
RNA-polymerasen en transcriptie
Eukaryoten hebben 4 verschillende soorten RNA-polymerasen. Eén
daarvan zit in de mitochondriën en de andere drie zitten in de kern
(RNA-pol I, RNA-pol II en RNA-pol III). RNA-pol I is verantwoordelijk
voor de productie van rRNA, RNA-pol II voor de productie van mRNA
en RNA-pol III voor de productie van tRNA. Verschillende RNA-
polymerasen geven dus verschillende soorten RNA’s. mRNA wordt
vervolgens omgezet in eiwitten, maar dat is bij de andere RNA´s niet
het geval. rRNA vormt ribosomen en tRNA levert de aminozuren aan
ribosomen.
RNA-polymerasen worden onder andere gebruikt voor de
transcriptie bij de translatie van mRNA. Daarnaast heb je nog
microRNA’s die een belangrijke rol spelen in de genexpressie van
eukaryoten genen.
RNA-polymerase zal zelf niet weten waar hij zou moet beginnen met transcriptie, daarom
krijgt hij wat hulp. Aan het begin van het DNA zit de promotor, dit is een speciale volgorde
van nucleotiden. Bij eukaryoten moeten transcriptiefactoren aan de promotor binden
voordat RNA-polymerase van start kan gaan, die herkennen bepaalde sequenties in het DNA.
Als gevolg daarvan bindt het RNA-polymerase ook. Hiernaast spelen er ook nog allemaal
andere eiwitten een rol en dat zijn vooral de eiwitten die binden aan de enhancers.
Enhancers die bevorderen het aflezen van DNA, terwijl silencers het aflezen van DNA
verhinderen.
Als de RNA-polymerase eenmaal bindt, dan gaat de transcriptie van start. De RNA-
polymerase zal één van de strengen pakken als template-streng. Welke hij pakt is afhankelijk
van de structuur van de promotor. Een promotor heeft namelijk een bepaalde polariteit die
dat bepaald. Voor het RNA-polymerase lopen helicases die de waterstofbruggen tussen de
nucleotiden verbreken, zodat ze kunnen worden afgelezen. RNA-polymerase leest af van de
template-streng van 3’ naar 5’ tot dat hij een stopteken (terminator) tegenkomt. Het
uiteindelijke product bij eukaryoten is pre-mRNA die gemaakt wordt van 5’ naar 3’. Het pre-
mRNA bestaat zowel uit introns en exons. Er moeten nog drie processen plaatsvinden
voordat het mRNA naar een ribosoom kan, waarvan capping en polyadenylation alleen
gebeurt bij mRNA:
• Splicing. Door splicing van het pre-mRNA door spliceosomen houd je uiteindelijk
(mature) mRNA over die alleen bestaat uit exons.
• Capping. Bij capping wordt de 5’-kant van het pre-mRNA veranderd, door er
nucleotidesequenties aan toe te voegen die de functie hebben van een soort ‘cap’.
• Polyadenylation. Dit zorgt ervoor dat het pre-mRNA een speciale structuur erbij
krijgt aan zijn 3’-kant. Deze structuur is een poly-A-staart met een paar honderd
nucleotiden.
Capping en polyadenlyation zorgen ervoor dat het mRNA dat de kern verlaat veel stabieler is
en daarnaast is het ook een ‘merkje’ wat ervoor zorgt dat het RNA-molecuul wordt herkend
als mRNA.
4
