Samenvatting Menselijke Genetica. 18/20 behaald

Menselijke genetica

28/09

HOOFDSTUK 6: principes van genregulatie en epigenetica

Regulatie van gen expressie: cis en trans

 Cis regulatie op DNA niveau
o Het is een nucleïnezuur sequentie die reguleert op zijn eigen streng
o Promotors en enhancers/silencers
 Trans acting
o Meestal eiwitten, soms RNA, dat diffundeert in een cel
 Cis en trans gaan samen, het eiwit dat bindt met de promotor

Cis acting elementen in RNA

 Aan de 5’ UTR kunnen eiwitten binden waar bv translatie kan gebeuren, dit zijn cis acting
elementen


6.1 Genetische regulatie

De promotor

 Consensus sequenties
o BRE: transcriptie factor 2B
o TATA box
o Inr: initiator element op de startplaats
o DPE: downstream promotor element
  vormen allemaal samen promotor

Enhancers, silencers, boundaries, insulators

 Kunnen zowel upstream als downstream gelegen zijn
 Zijn gelegen in een bepaald domein wat door boundaries wordt afgebakend
o Ze zullen dan alleen binnen dit domein werken
 Barrière elementen gaan epigenetische gebieden afbakenen
o Heterochromatine en euchromatine

Topologische geassocieerde domeinen (TADs)

 Genomische regio’s die promotor en enhancer reacties kunnen limiteren
 Afgebakend door boundaries waardoor het enkel binnen 1 blok zal werken
 CCCTCT
o Aan het einde van gebieden worden 2 strengen door cohesines samen gebonden
o CTCF gaat daarrond binden en de regio aflsuiten
 Op figuur: elk chromosoom is een andere kleur
o De chromosomen blijven gescheiden
o De chromosomen vallen nog eens uit elkaar
o Het DNA hier is nog eens opgedeeld en bestaat uit TAD’s
 De actieve TAD’s gaan verder van de wand liggen en deze gaan

, o Hier gaat de regulatie met de enhancers en de silencers gebeuren
 Als boundaries tussen een dicht op elkaar gen en enhancer liggen dan zal de enhancer geen
effect hebben op het gen
o Afhankelijk van de TAD’s en zijn boundaries
 Inversie is op een afstand gelegen van het gen
o Het gen was nog steeds intact maar door de inversie is de boundarie verplaatst,
waardoor de oranje silencer nu invloed heeft op het gen
o Hierdoor gen stilgelegd en heeft gezorgd voor erfelijke ziekte
 Als een boundarie wegvalt door een deletie zal er van 2 TAD’s naar 1 TAD gaan
o Hierdoor zullen alle enhancers en silencers aanwezig nu invloed hebben op het gen
o Leggen het gen stil

Transcriptiefactoren

 Zinc finger genen
o Gaat zich dimeriseren en binden aan het DNA
o Kan de DNA sequentie aflezen
 Leucine zipper
o Alpha helix die leucine bevat aan 1 kant van de helix
o Bij 2 van deze helices zullen er 2 leucine moleculen aanwezig zijn en hierdoor kunnen
apolaire aminozuren binden aan het dimeer
o Dimeer kan binden aan het DNA

PAX6 gen gereguleerd door ver afgelegen enhancers

 Reguleert voor een oogziekte
 Naast dit gen ligt ELP4
o In dit gen liggen enhancers die invloed gaan hebben op het PAX6 gen

Alternatieve splicing voor CDKN2A

 P14 en p16 eiwit komen beide van een tumor supressor gen
 Een exon dat gedeeld wordt

Regulatie van Fe opname

 Transferrine: transporteert ijzer
 Ferritine stockeert overmaat van ijzer in de cel
o Beide moeten gereguleerd worden voor de ijzer regulatie van het lichaam
 Bij teveel ijzer in het lichaam kan dit schadelijk zijn
 Genregulatie voor transferrine en ferritine
o IRE worden gebonden door bindingsproteïnen
o het bindende eiwit kan binden op de IRE als ijzer niet gebonden is
o dit gaat ervoor zorgen dat de translatie plat wordt gelegd en zal er geen eiwit
gevormd worden
o als ijzer wel aanwezig is zal de translatie doorgaan

RNA interferentie

 dicer gaat RNA in stukjes knippen
 het RISC complex gaat deze stukjes enkelstrengig maken

,  er wordt gezocht of er complementaire stukjes gaan zijn waardoor de enkelstrengige RNA’s
ook worden afgebroken
 miRNA’s worden ook door dicer gecleaved
o deze worden uit de nucleus geëxporteerd
o 1 miRNA is verantwoordelijk voor meerdere genen en zorgt voor down regulatie
 PTEN
o Heeft meerdere plaatsen voor miRNA’s en wordt dus door meerdere gereguleerd


03/10

6.2 Epigenetische factoren
Wordt doorgegeven onder generaties van cel lineages maar wordt niet doorgegeven tussen
generaties  wordt doorgegeven aan de dochtercellen

Alle epigenetische merktekens worden uitgewist voor nakomelingen groeien  nieuwe weefsels
worden gevormd

Histonen

 Hebben een staart waar op het einde de merktekens van de histonen zullen zitten
o Bv methylatie en acetylatie
o Deze merktekens vormen de histon code
 Acetylatie = meer open chromatine
 Methylatie zorgt voor meer gecondenseerd chromatine
 Modificaties worden gelezen door eiwitten waardoor het DNA gecondenseerd of niet kan
worden

Voorbeelden van modificaties

 Heterochromatine is de gecondenseerde vorm
o Stukken die altijd gecondenseerd zijn wordt constitutief chromatine genoemd
o Bij heterochromatine zien we modificaties
o Ac = acetyl groep, me = methyl groep
 Epigenetica gaat chromatine aan en uit zetten

Voorbeeld boek

 Methylatie kan zitten op het DNA maar kan ook deel uitmaken van de histon code waar dat
ze zullen zitten op AZ’s van de histon staarten
 Acetylatie van de histon staarten gaat het chromatine meer open maken

DNA methylatie inhibeert gen transcriptie

 Methylgroep wordt alleen toegevoegd op CpG sequenties
o Clusters van CG worden CpG eilanden genoemd en deze zitten in de buurt van
promotoren
o Wanneer die sterk gemethyleerd worden zullen ze de gen transcriptie stilleggen
 DNMT1
o Enzyme dat ervoor zorgt dat de tweede streng ook wordt gemethyleerd door de
methylatie op de oude streng af te lezen

, Typische CpG densiteit

 Bij een actieve DNA streng, op de plaats van de promotor en CpG eiland zien we minder
methylatie omdat het DNA hier toegankelijker moet zijn

DNA methylatie tijdens ontwikkeling!!!

 In functie van de tijd
 Primordiale kiemcellen gaan zich ontwikkelen tot spermacellen en eicellen
o Methyl groepen worden weggehaald waardoor methylatie gaat dalen tot laag niveau
 Bij ontwikkeling van zaadcel wordt de methylatie terug aangebracht en hebben we
gemiddelde methylatie niveau
 Tweede maal wordt het methylatie patroon uitgewist bij de ontwikkeling van het embryo
 Hierdoor zullen de stamcellen alle kanten op kunnen
 Hierna heel snelle en veel aanbreng van epigenetische patronen



Lange ncRNA en epigenetische regulatie

= non coding RNA

 Lang niet coderend RNA komt tot expressie
o Het kan op de plaats gaan coderen waar het tot expressie komt = cis
o Het kan diffunderen = trans
 Er zijn 5 manieren waarop lnc RNA’s kunnen werken

1. Aanbrengen van epigenetische signalen door ncRNA
 niet coderend RNA gaat hybridiseren
 het lnc RNA stuurt alle andere eiwitten
 het RNA gaat hybridiseren want het gaat zijn juiste sequentie zoeken
o chromatine kan zo condenseren en genen aan en uitschakelen

2. triple helix DNA
 de lnc RNA’s gaan zich tussenvlechten in de DNA moleculen waardoor we een triple helix
krijgen
 door het herkennen van de sequentie kunnen ze een stukje van het genoom kiezen en hier
epigenetische veranderingen gaan aanbrengen

3. herkenning van mRNA
 RNA wordt herkend tijdens te transcriptie waardoor het andere eiwitten gaat aantrekken
zoals RNA bindend proteïne

4. Herkenning van specifieke DNA sequenties
 De grote groeve van het DNA worden afgetast door de ncRNA via de 3D structuur van het
DNA
o DNA sequentie wordt afgelezen
5. Herkenning van een lncRNA tijdens de transcriptie van het lncRNA
 Is een cis transcriptie
 Op de plaats waar het tot expressie komt zal het gebeuren