GeneticaGenomica
H8: Regulatie van de genexpressie bij prokaryoten
1. Gen-regulatie
= het sturen van de expressie van een gen
Noodzaak van genregulatie:
• Niet alle DNA komt tot expressie:
• Basisenzymen worden voortdurend aangemaakt → specifieke enzymen = enkel wanneer nodig
- Hoeveelheid van een bepaald eiwit afhankelijk van behoefte
• Eiwitten komen enkel tot expressie in bepaalde weefsels of organen
- Vb: enzymes nodig voor leverfunctie komen niet tot expressie in hersenen
• Eiwitten komen enkel tot expressie in een bepaald stadium van de ontwikkeling
- Vb: eiwitten nodig voor embryo-vorming maar niet in volwassen organisme
Regulatie is nodig om niet alle DNA tot expressie te laten komen
Regulatiemechanismen verschillen in prokaryoten en eukaryoten:
• Prokaryoten :
- Meestal oneindige groei = regulatie ingesteld voor maximale groei
- Koppeling tussen transcriptie en translatie
- Regulatie via splicing mechanismen niet mogelijk
• Eukaryoten:
- Elke dochtercel moet zelfde eigenschappen krijgen als parentale cel
- Groei en celdeling stopt meestal bij volwassen organisme
Regulatiemechanismen:
• Negatieve regulatie = repressor bindt en zet de expressie “af”
- Blokeerd transcriptie
- → Alijd expressie, behalve als repressor het uischakeld
• Positieve regulatie = activator bindt en activeert de expressie
- Transcriptie gebeurd enkel als de promotor geactiveerd is
- → Alleen expressive als er een regulator is
• In prokaryoten → meer negatieve
• In eukaryoten → meer positieve
In dit hoofdstuk gaan we het enkel hebben over de regulatie in PROKARYOTEN
2. Anabole en catabole regulatie
Afbraak-reactie (catabool):
• Molecule X moet afgebroken worden door enzyme
- Veel X : enzymproductie HOOG
- Weinig X : enzymproductie LAAG
1
, Synthese-reactie (anabool):
• Molecule Y moet gemaakt worden
- Weinig Y : enzymproductie HOOG
- Veel Y : enzymproductie LAAG
3. Het operon
= organisatie van twee of meer genen onder controle van één promotor
➔ Functioneel verwante genen komen in bacteriechromosoom gegroepeerd voor
= polycistronische molecule
➔ Expressie gebeurt op gecoördineerde wijze
Onderdelen operon:
• Start vanuit één promotor
• Regulatorgen (+ eigen promotor) = codeert voor regeleiwit dat kan binden op een operator
- Regulator gen kan dus een repressorgen zijn
• Operator = bindingsplaats voor regeleiwitten
Operon brengt een groep genen (structuurgenen) tot expressie indien nodig
Voorbeeld: Lac-operon
➔ Negatieve regulatie
Lactose = galactose + glucose → 3 enzymen nodig voor afbraak :
• beta-galactosidase = structuurgen lac Z
• Lactose permease = structuurgen lac Y
• Transacetylase = structuurgen lac A
Alle notaties:
• I-gene (repressor gen) → maakt het repressor-eiwit
• P (promoter) → plaats waar RNA-polymerase start
• O (operator) → DNA-stuk waar de repressor aan bindt
• Z, Y, A (structurele genen)
2
H8: Regulatie van de genexpressie bij prokaryoten
1. Gen-regulatie
= het sturen van de expressie van een gen
Noodzaak van genregulatie:
• Niet alle DNA komt tot expressie:
• Basisenzymen worden voortdurend aangemaakt → specifieke enzymen = enkel wanneer nodig
- Hoeveelheid van een bepaald eiwit afhankelijk van behoefte
• Eiwitten komen enkel tot expressie in bepaalde weefsels of organen
- Vb: enzymes nodig voor leverfunctie komen niet tot expressie in hersenen
• Eiwitten komen enkel tot expressie in een bepaald stadium van de ontwikkeling
- Vb: eiwitten nodig voor embryo-vorming maar niet in volwassen organisme
Regulatie is nodig om niet alle DNA tot expressie te laten komen
Regulatiemechanismen verschillen in prokaryoten en eukaryoten:
• Prokaryoten :
- Meestal oneindige groei = regulatie ingesteld voor maximale groei
- Koppeling tussen transcriptie en translatie
- Regulatie via splicing mechanismen niet mogelijk
• Eukaryoten:
- Elke dochtercel moet zelfde eigenschappen krijgen als parentale cel
- Groei en celdeling stopt meestal bij volwassen organisme
Regulatiemechanismen:
• Negatieve regulatie = repressor bindt en zet de expressie “af”
- Blokeerd transcriptie
- → Alijd expressie, behalve als repressor het uischakeld
• Positieve regulatie = activator bindt en activeert de expressie
- Transcriptie gebeurd enkel als de promotor geactiveerd is
- → Alleen expressive als er een regulator is
• In prokaryoten → meer negatieve
• In eukaryoten → meer positieve
In dit hoofdstuk gaan we het enkel hebben over de regulatie in PROKARYOTEN
2. Anabole en catabole regulatie
Afbraak-reactie (catabool):
• Molecule X moet afgebroken worden door enzyme
- Veel X : enzymproductie HOOG
- Weinig X : enzymproductie LAAG
1
, Synthese-reactie (anabool):
• Molecule Y moet gemaakt worden
- Weinig Y : enzymproductie HOOG
- Veel Y : enzymproductie LAAG
3. Het operon
= organisatie van twee of meer genen onder controle van één promotor
➔ Functioneel verwante genen komen in bacteriechromosoom gegroepeerd voor
= polycistronische molecule
➔ Expressie gebeurt op gecoördineerde wijze
Onderdelen operon:
• Start vanuit één promotor
• Regulatorgen (+ eigen promotor) = codeert voor regeleiwit dat kan binden op een operator
- Regulator gen kan dus een repressorgen zijn
• Operator = bindingsplaats voor regeleiwitten
Operon brengt een groep genen (structuurgenen) tot expressie indien nodig
Voorbeeld: Lac-operon
➔ Negatieve regulatie
Lactose = galactose + glucose → 3 enzymen nodig voor afbraak :
• beta-galactosidase = structuurgen lac Z
• Lactose permease = structuurgen lac Y
• Transacetylase = structuurgen lac A
Alle notaties:
• I-gene (repressor gen) → maakt het repressor-eiwit
• P (promoter) → plaats waar RNA-polymerase start
• O (operator) → DNA-stuk waar de repressor aan bindt
• Z, Y, A (structurele genen)
2
