MOLECULAIRE BIOLOGIE II
2023-2024
FARMACEUTISCHE EN BIOLOGISCHE LABORATORIUMTECHNOLOGIE
UCLL
,Lowie Boels Moleculaire biologie II
1. Eiwit-DNA interactie betrokken bij genexpressie
1.1. Gen regulatie vereist interactie tussen DNA en eiwit
• Geen regulatie van de gen activiteit → constitutieve genen (vooral housekeeping genen)
o Aanwezig in alle cellen van een hoger organisme in normale en pathofysiologische
omstandigheden.
o Gebruikt om genexpressie van andere genen te relateren → referentiegenen.
• Wel regulatie van de gen activiteit = genregulatie
o Wanneer genen enkel geëxpresseerd worden onder bepaalde voorwaarden.
o = controlemechanisme dat bepaalt welke set genen waar en wanneer tot expressie
komen.
o De regulerende regio’s zijn bij prokaryoten eenvoudig en werken als schakelaars met 4
fundamentele componenten.
▪ Kleine DNA elementen van een bepaalde sequentie.
▪ Een ste van gerelateerde gen-regulerende eiwitten die deze regio’s herkennen
en binden = transcriptiefactoren (TF).
o Algemene TF vormen een algemene transcriptie machinerie.
o Een enhancer gebied (versterker) waar activator eiwit kan binden voor
UP-regulatie.
o Een silencer gebied (demper) waar repressor eiwit kan binden voor
Down-regulatie.
▪ Co-activators/co-repressors
o Binden niet rechtstreeks op DNA maar binden op de TF door eiwit-
eiwit interactie.
▪ Juiste conformatie
o Vaak moet de DNA-helix een beetje vervormen om een speciefieke
DNA sequentie te laten herkennen → er moet een juiste fit zijn
tussen eiwit en DNA.
Figuur 1: Genexpressie met de fundamentele componenten
1
,Lowie Boels Moleculaire biologie II
1.2. Structuur van een regulatie eiwit
• Gen regulerende eiwitten zijn modulair opgebouwd wat wil zeggen dat ze opgebouwd zijn uit
verschillende domeinen.
o Domeinen zijn stabiele en compacte gebieden die elk een specifieke functie hebben.
1. DNA-bindingsdomein (DBD)
o Helix-turn-Helix motief (HTH)
o Zink-vinger motief
2. Dimerisatie domein (DD)
o Leucine-zipper motief (b-zip)
o Helix-loop-helix (b-HLH)
o Homodimeer = twee identieke
subeenheden
o Heterodimeer = twee verschillende
subeenheden
▪ Vooral in eukaryoten
▪ Met 3 verschillende monomeren kan met 6 verschillende dimeren
maken
➔ Dit verhoogt de specificiteit en diversiteit
3. Ligand bindingsdomein (LBD)
o Niet in elk regulatie eiwit vereist
o Bv: Steroïde-hormonen, cAMP, Glucose, …
4. Nucleair lokaliserend domein (NLS)
o = positieve sequentie waar veel lysine en arginine residu’s aanwezig zijn
o Regulerende eiwitten moeten afgevoerd worden naar de kern
5. Nucleair export domain (NES)
o = korte sequentie opgebouwd uit hydrofobe aminozuren (AZ)
o Eiwitten die uit de kern verwijderd moeten worden
6. Activatie domein (AD) / repressor domein (RD)
o Zijn opgevouwd in coils maar bij binding aan transcriptiemachinerie nemen ze wel een
welbepaalde conformatie aan.
o AD = TAD (trans-activating domains)
▪ Bevatten bindingsplaatsen voor activatiefuncties (AF’s)
o Activatie door aantrekking:
▪ Co-activatoren en eiwitten worden aangetrokken door AD
o Activatie door conformatieverandering:
1.3. Expressie van housekeeping genen in prokaryoten
1. RNA-polymerase van E.coli en de promotor structuur
• RNA-polymerase is een complex enzym met 6 subeenheden
o 2X
▪ NTD (N terminaal deel) = nodig voor core-enzym assemblage
2
, Lowie Boels Moleculaire biologie II
▪ CTD (C terminaal deel) = nodig voor
interactie met regulatie eiwitten
o 1X
▪ Vorming van grijptang
o 1X ’
▪ Vorming van grijptang
o 1X
▪ Verankering van enzym aan promotor
o 1X
▪ Helpt bij enzymassemblage en stabiliteit
• RNA-polymerase bindt op de promotor structuur van de
genen
o +1 = transcriptie startplaats (TSS)
o -10 box = TATA box = privnov box (sequentie =
TATAAT)
o -35 box (sequentie = TTGACA)
o -40 tot -60 = UP element
• RNA-polymerase van E.coli heeft 7 verschillende sigmafactoren
o Elke set van genen
vertoont een andere,
specifieke promotor
structuur die door
dezelfde specifieke
sigma-factor herkend
moet worden.
o De 70 is 70 is het
moleculair gewicht
➔ 70 KDa= 70.000 Da
• Toegepast op E.coli
o 70 bindt op de -10 en -35 sequentie van de promotor
o UP-box wordt gebonden door het CTD van de -
subeenheden
▪ Promotors met een Up gebied worden dus
sterker gebonden
o Vanaf de transcriptie is geinitieerd verlaat 70 het
complex en wordt de core promotor gevormd
3
2023-2024
FARMACEUTISCHE EN BIOLOGISCHE LABORATORIUMTECHNOLOGIE
UCLL
,Lowie Boels Moleculaire biologie II
1. Eiwit-DNA interactie betrokken bij genexpressie
1.1. Gen regulatie vereist interactie tussen DNA en eiwit
• Geen regulatie van de gen activiteit → constitutieve genen (vooral housekeeping genen)
o Aanwezig in alle cellen van een hoger organisme in normale en pathofysiologische
omstandigheden.
o Gebruikt om genexpressie van andere genen te relateren → referentiegenen.
• Wel regulatie van de gen activiteit = genregulatie
o Wanneer genen enkel geëxpresseerd worden onder bepaalde voorwaarden.
o = controlemechanisme dat bepaalt welke set genen waar en wanneer tot expressie
komen.
o De regulerende regio’s zijn bij prokaryoten eenvoudig en werken als schakelaars met 4
fundamentele componenten.
▪ Kleine DNA elementen van een bepaalde sequentie.
▪ Een ste van gerelateerde gen-regulerende eiwitten die deze regio’s herkennen
en binden = transcriptiefactoren (TF).
o Algemene TF vormen een algemene transcriptie machinerie.
o Een enhancer gebied (versterker) waar activator eiwit kan binden voor
UP-regulatie.
o Een silencer gebied (demper) waar repressor eiwit kan binden voor
Down-regulatie.
▪ Co-activators/co-repressors
o Binden niet rechtstreeks op DNA maar binden op de TF door eiwit-
eiwit interactie.
▪ Juiste conformatie
o Vaak moet de DNA-helix een beetje vervormen om een speciefieke
DNA sequentie te laten herkennen → er moet een juiste fit zijn
tussen eiwit en DNA.
Figuur 1: Genexpressie met de fundamentele componenten
1
,Lowie Boels Moleculaire biologie II
1.2. Structuur van een regulatie eiwit
• Gen regulerende eiwitten zijn modulair opgebouwd wat wil zeggen dat ze opgebouwd zijn uit
verschillende domeinen.
o Domeinen zijn stabiele en compacte gebieden die elk een specifieke functie hebben.
1. DNA-bindingsdomein (DBD)
o Helix-turn-Helix motief (HTH)
o Zink-vinger motief
2. Dimerisatie domein (DD)
o Leucine-zipper motief (b-zip)
o Helix-loop-helix (b-HLH)
o Homodimeer = twee identieke
subeenheden
o Heterodimeer = twee verschillende
subeenheden
▪ Vooral in eukaryoten
▪ Met 3 verschillende monomeren kan met 6 verschillende dimeren
maken
➔ Dit verhoogt de specificiteit en diversiteit
3. Ligand bindingsdomein (LBD)
o Niet in elk regulatie eiwit vereist
o Bv: Steroïde-hormonen, cAMP, Glucose, …
4. Nucleair lokaliserend domein (NLS)
o = positieve sequentie waar veel lysine en arginine residu’s aanwezig zijn
o Regulerende eiwitten moeten afgevoerd worden naar de kern
5. Nucleair export domain (NES)
o = korte sequentie opgebouwd uit hydrofobe aminozuren (AZ)
o Eiwitten die uit de kern verwijderd moeten worden
6. Activatie domein (AD) / repressor domein (RD)
o Zijn opgevouwd in coils maar bij binding aan transcriptiemachinerie nemen ze wel een
welbepaalde conformatie aan.
o AD = TAD (trans-activating domains)
▪ Bevatten bindingsplaatsen voor activatiefuncties (AF’s)
o Activatie door aantrekking:
▪ Co-activatoren en eiwitten worden aangetrokken door AD
o Activatie door conformatieverandering:
1.3. Expressie van housekeeping genen in prokaryoten
1. RNA-polymerase van E.coli en de promotor structuur
• RNA-polymerase is een complex enzym met 6 subeenheden
o 2X
▪ NTD (N terminaal deel) = nodig voor core-enzym assemblage
2
, Lowie Boels Moleculaire biologie II
▪ CTD (C terminaal deel) = nodig voor
interactie met regulatie eiwitten
o 1X
▪ Vorming van grijptang
o 1X ’
▪ Vorming van grijptang
o 1X
▪ Verankering van enzym aan promotor
o 1X
▪ Helpt bij enzymassemblage en stabiliteit
• RNA-polymerase bindt op de promotor structuur van de
genen
o +1 = transcriptie startplaats (TSS)
o -10 box = TATA box = privnov box (sequentie =
TATAAT)
o -35 box (sequentie = TTGACA)
o -40 tot -60 = UP element
• RNA-polymerase van E.coli heeft 7 verschillende sigmafactoren
o Elke set van genen
vertoont een andere,
specifieke promotor
structuur die door
dezelfde specifieke
sigma-factor herkend
moet worden.
o De 70 is 70 is het
moleculair gewicht
➔ 70 KDa= 70.000 Da
• Toegepast op E.coli
o 70 bindt op de -10 en -35 sequentie van de promotor
o UP-box wordt gebonden door het CTD van de -
subeenheden
▪ Promotors met een Up gebied worden dus
sterker gebonden
o Vanaf de transcriptie is geinitieerd verlaat 70 het
complex en wordt de core promotor gevormd
3
