1. Genetische regulatie
1.1. Overzicht
❥ We hebben twee soorten van genregulatie
❣ Cis acting: regulerend stukje DNA/RNA ligt op dezelfde streng als hetgeen dat het reguleert
⤷ Reguleert op mRNA niveau via 5’ en 3’ UTR
⤷ Wordt gebonden door trans activerende eiwitten en
miRNA’s
⤷ Veel voorkomend; vooral miRNA binding op 3’ UTR
⤷ Reguleert 1 gen of allel
⤷ Bv.: de promotor, de enhancer
❣ Trans acting: regulerend stukje RNA/eiwit dat diffundeert van buitenaf (en dus niet op dezelfde streng ligt
dan het reguleert)
⤷ Eiwit of RNA migreert door diffusie en reguleert dus op
(lange) afstand
⤷ Bindt op regulatorisch element (een korte DNA-sequentie)
⤷ Reguleert beiden allelen van een gen
⤷ Kan meerdere genen tegelijkertijd reguleren
❣ Regulatie is altijd een combinatie van zowel cis als trans acting regulatie/regulatoren
⤷ Vb.1: enhancer (cis) en transcriptiefactor (trans) die erop bindt
⤷ Vb.2: miRNA bindende sequentie (cis) en miRNA (trans) die erop bindt
Oranje: cis acting regulatoren
In mRNA liggen deze in de 5’ en 3’ UTR
Groen: een eiwit, een trans acting
regulator (niet alle eiwitten zijn dat)
miRNA (rood) (trans acting regulator)
1.2. de promotor, enhancer en silencer
De promotor
❥ = sequentie waaraan RNA-polymerase II bindt om nadien een groot transcriptiecomplex te vormen
❥ Net achter de promotor ligt de transcriptiestartplaats
❥ De promotor sequentie = een cis-acting sequentie van 70-100 bp lang
❥ Componenten van de promotor (niet alles hoeft aanwezig te zijn voor de transcriptie):
❣ BRE: transciption factor IIB (TFIIB) recognizing
element
❣ TATA box: TATA A/T AA G/A sequentie
❣ Inr: initiator element (bindt aan RNA-
polymerase II)
❣ DPE: downstream core promotor element
(herkent door TFII)
P a g i n a 1 | 12
,Enhancer, silencer, boundaries en transcriptiefactoren
❥ Cis-sequenties van 4-9 bp lang en zowel up- als downstreams
❥ Enhancer: versterken de genexpressie + kunnen ver liggen van de promotor
❥ Silencer: onderdrukken de genexpressie
❥ Boundary sequenties
❣ Aangereikt met CCCTC-binding proteins (vb. CTCF)
⤷ CTCF = zink finger insulator protein; bindt consensus sequentie met 3 repeats van CCCTC die de
interactie tussen promotor en enhancer kan beperken
❣ Insulator: blokkeren de interactie tussen enhancer en promotor door regulatorische eiwitten te binden
❣ Barrière elementen: zitten tussen euchromatine en heterochromatine en reguleren het in- en uitpakken
van DNA (en bepaald dus welke stukken euchromatine en
welke heterochromatine zijn)
❥ Transcriptiefactoren
❣ DNA-bindende eiwitten: binden cis-acting sequenties
❣ Zijn combinatorial; dit wil zeggen dat verschillende TF
tegelijkertijd sequenties kunnen binden
❣ Worden gemoduleerd door co-activatoren en -
repressoren die inwerken via eiwit-eiwit interacties
1.3. Topologically associating domains (TADs)
Overzicht
❥ = genomische regio’s/domeinen afgebakend door boundaries waarin
promotor-enhancer interacties plaatsvinden (vb. de zink-finger motief
zoals die hierboven is afgebeeld)
❥ Bij in- of uitpakking tot hetero-/euchromatine worden vaak volledige
domeinen in-/uitgepakt
❥ Interacties vanuit het domein naar
buiten toe lukt niet
❥ TAD’s zijn dus ook een functionele
unit van genen
❥ Inversies en deleties t.h.v. de boundaries kunnen leiden tot…
❣ Geen expressie van een bepaald gen (A): enhancer is door een
inversie verhuist naar een andere TAD
❣ Fusie van 2 TAD’s (B): de boundary is verwijderd geweest door een
deletie
P a g i n a 2 | 12
,Voorbeelden van DNA bindende motieven binnenin transcriptiefactoren
1. Zink-finger motief: herkent DNA-sequentie waar het op moet binden en heeft verschillende functies
❣ Het zink-ion stabiliseert d e eiwitvouwing door te reageren met histidine en cysteïne residu’s
2. Leucine-zipper motief
❣ Structuur waarbij in een α-helix, leucine aan 1 zijde van de helix zitten
❣ In een monomeer zitten deze aan 1 zijde
❣ In een dimeer zitten deze aan weerzijden van elkaar zodanig dat ze kunnen interageren
⤷ In DNA zullen ze binden met elkaar en over het DNA kruisen
1.4. RNA splicing en RNA-editing
RNA splicing
1. Specifieke nucleotide in de branch site (in het
intron) doet een nucleofiele aanval op de splice
donor (op de eerste nucleotide van het intron bij de
5’ splice site)
2. De laatste nucleotide van de exon doet een
nucleofiele aanval op de splice acceptor (op de
laatste nucleotide van het intron)
3. Resultaat; de exonen zijn gekoppeld aan elkaar en
het intron wordt afgesplitst van de mRNA streng
❥ Er bestaan ook cis-acting regulatorische RNA-
elementen van 6 bp lang die de splicing kunnen
beïnvloeden
❣ Twee soorten:
⤷ Splice enhancers: bevorderen splicing
⤷ Splice silencers: inhiberen splicing
❣ Kunnen zowel exonisch als intronisch zijn [ESX
en ISX, met X of E(nhancer) of (S(ilencer)]
❣ Reguleren splicing door in te werken op de splice
donor en splice acceptor
❣ Zorgen voor alternatieve splicing…
P a g i n a 3 | 12
, Alternatieve splicing
a) Normaal
b) Alternatieve donor (groen)
c) Alternatieve acceptor (groen)
d) Exon skipping (kan kiezen tussen 1 of 2, met 2 exon skipping)
e) Alternatieve exonen (kan kiezen tussen 1 of 2)
❥ De verschillende mogelijke transcripten die kunnen worden gevormd dankzij
alternatieve splicing worden isovormen genoemd
❥ Vaak worden specifieke transcripten gevormd per weefsel of bij bepaalde
ontwikkelingsstadia
1
2
1
2
❥ Voorbeelden van alternatieve splicing in de mens
± verwijst naar de mogelijkheid van de peptide om aan-/afwezig te zijn
Het CDKN2A-gen
❥ Uniek gen dat codeert voor 2 eiwitten
(tumor suppressoren)
❥ Doet aan alternatieve splicing om
verschillende isovormen te produceren
1.5. Trans-acting eiwitten: de regulatie van ijzer
❥ Regulatie is nodig zodanig dat de accumulatie van Fe2+/Fe3+ wordt vermeden welke toxisch is
❥ Hoe: door ferritine of transferrine te
reguleren
❣ Ferritine: stockeert overmaat aan ijzer
en voorkomt toxiciteit
❣ Transferrine: zorgt voor ijzer opname
en transport
❥ Regulatie gebeurt door trans-acting
elementen
❣ Reguleert de translatie (# eiwitten) maar niet de transcriptie (# mRNA) zodat regulatie snel kan optreden
❣ Regulatie gebeurt door IRE-BP (iron response element binding protein) welke binden op IRE in 5’ UTR (bij
ferritine) of 3 ‘UTR (bij transferrine)
P a g i n a 4 | 12
1.1. Overzicht
❥ We hebben twee soorten van genregulatie
❣ Cis acting: regulerend stukje DNA/RNA ligt op dezelfde streng als hetgeen dat het reguleert
⤷ Reguleert op mRNA niveau via 5’ en 3’ UTR
⤷ Wordt gebonden door trans activerende eiwitten en
miRNA’s
⤷ Veel voorkomend; vooral miRNA binding op 3’ UTR
⤷ Reguleert 1 gen of allel
⤷ Bv.: de promotor, de enhancer
❣ Trans acting: regulerend stukje RNA/eiwit dat diffundeert van buitenaf (en dus niet op dezelfde streng ligt
dan het reguleert)
⤷ Eiwit of RNA migreert door diffusie en reguleert dus op
(lange) afstand
⤷ Bindt op regulatorisch element (een korte DNA-sequentie)
⤷ Reguleert beiden allelen van een gen
⤷ Kan meerdere genen tegelijkertijd reguleren
❣ Regulatie is altijd een combinatie van zowel cis als trans acting regulatie/regulatoren
⤷ Vb.1: enhancer (cis) en transcriptiefactor (trans) die erop bindt
⤷ Vb.2: miRNA bindende sequentie (cis) en miRNA (trans) die erop bindt
Oranje: cis acting regulatoren
In mRNA liggen deze in de 5’ en 3’ UTR
Groen: een eiwit, een trans acting
regulator (niet alle eiwitten zijn dat)
miRNA (rood) (trans acting regulator)
1.2. de promotor, enhancer en silencer
De promotor
❥ = sequentie waaraan RNA-polymerase II bindt om nadien een groot transcriptiecomplex te vormen
❥ Net achter de promotor ligt de transcriptiestartplaats
❥ De promotor sequentie = een cis-acting sequentie van 70-100 bp lang
❥ Componenten van de promotor (niet alles hoeft aanwezig te zijn voor de transcriptie):
❣ BRE: transciption factor IIB (TFIIB) recognizing
element
❣ TATA box: TATA A/T AA G/A sequentie
❣ Inr: initiator element (bindt aan RNA-
polymerase II)
❣ DPE: downstream core promotor element
(herkent door TFII)
P a g i n a 1 | 12
,Enhancer, silencer, boundaries en transcriptiefactoren
❥ Cis-sequenties van 4-9 bp lang en zowel up- als downstreams
❥ Enhancer: versterken de genexpressie + kunnen ver liggen van de promotor
❥ Silencer: onderdrukken de genexpressie
❥ Boundary sequenties
❣ Aangereikt met CCCTC-binding proteins (vb. CTCF)
⤷ CTCF = zink finger insulator protein; bindt consensus sequentie met 3 repeats van CCCTC die de
interactie tussen promotor en enhancer kan beperken
❣ Insulator: blokkeren de interactie tussen enhancer en promotor door regulatorische eiwitten te binden
❣ Barrière elementen: zitten tussen euchromatine en heterochromatine en reguleren het in- en uitpakken
van DNA (en bepaald dus welke stukken euchromatine en
welke heterochromatine zijn)
❥ Transcriptiefactoren
❣ DNA-bindende eiwitten: binden cis-acting sequenties
❣ Zijn combinatorial; dit wil zeggen dat verschillende TF
tegelijkertijd sequenties kunnen binden
❣ Worden gemoduleerd door co-activatoren en -
repressoren die inwerken via eiwit-eiwit interacties
1.3. Topologically associating domains (TADs)
Overzicht
❥ = genomische regio’s/domeinen afgebakend door boundaries waarin
promotor-enhancer interacties plaatsvinden (vb. de zink-finger motief
zoals die hierboven is afgebeeld)
❥ Bij in- of uitpakking tot hetero-/euchromatine worden vaak volledige
domeinen in-/uitgepakt
❥ Interacties vanuit het domein naar
buiten toe lukt niet
❥ TAD’s zijn dus ook een functionele
unit van genen
❥ Inversies en deleties t.h.v. de boundaries kunnen leiden tot…
❣ Geen expressie van een bepaald gen (A): enhancer is door een
inversie verhuist naar een andere TAD
❣ Fusie van 2 TAD’s (B): de boundary is verwijderd geweest door een
deletie
P a g i n a 2 | 12
,Voorbeelden van DNA bindende motieven binnenin transcriptiefactoren
1. Zink-finger motief: herkent DNA-sequentie waar het op moet binden en heeft verschillende functies
❣ Het zink-ion stabiliseert d e eiwitvouwing door te reageren met histidine en cysteïne residu’s
2. Leucine-zipper motief
❣ Structuur waarbij in een α-helix, leucine aan 1 zijde van de helix zitten
❣ In een monomeer zitten deze aan 1 zijde
❣ In een dimeer zitten deze aan weerzijden van elkaar zodanig dat ze kunnen interageren
⤷ In DNA zullen ze binden met elkaar en over het DNA kruisen
1.4. RNA splicing en RNA-editing
RNA splicing
1. Specifieke nucleotide in de branch site (in het
intron) doet een nucleofiele aanval op de splice
donor (op de eerste nucleotide van het intron bij de
5’ splice site)
2. De laatste nucleotide van de exon doet een
nucleofiele aanval op de splice acceptor (op de
laatste nucleotide van het intron)
3. Resultaat; de exonen zijn gekoppeld aan elkaar en
het intron wordt afgesplitst van de mRNA streng
❥ Er bestaan ook cis-acting regulatorische RNA-
elementen van 6 bp lang die de splicing kunnen
beïnvloeden
❣ Twee soorten:
⤷ Splice enhancers: bevorderen splicing
⤷ Splice silencers: inhiberen splicing
❣ Kunnen zowel exonisch als intronisch zijn [ESX
en ISX, met X of E(nhancer) of (S(ilencer)]
❣ Reguleren splicing door in te werken op de splice
donor en splice acceptor
❣ Zorgen voor alternatieve splicing…
P a g i n a 3 | 12
, Alternatieve splicing
a) Normaal
b) Alternatieve donor (groen)
c) Alternatieve acceptor (groen)
d) Exon skipping (kan kiezen tussen 1 of 2, met 2 exon skipping)
e) Alternatieve exonen (kan kiezen tussen 1 of 2)
❥ De verschillende mogelijke transcripten die kunnen worden gevormd dankzij
alternatieve splicing worden isovormen genoemd
❥ Vaak worden specifieke transcripten gevormd per weefsel of bij bepaalde
ontwikkelingsstadia
1
2
1
2
❥ Voorbeelden van alternatieve splicing in de mens
± verwijst naar de mogelijkheid van de peptide om aan-/afwezig te zijn
Het CDKN2A-gen
❥ Uniek gen dat codeert voor 2 eiwitten
(tumor suppressoren)
❥ Doet aan alternatieve splicing om
verschillende isovormen te produceren
1.5. Trans-acting eiwitten: de regulatie van ijzer
❥ Regulatie is nodig zodanig dat de accumulatie van Fe2+/Fe3+ wordt vermeden welke toxisch is
❥ Hoe: door ferritine of transferrine te
reguleren
❣ Ferritine: stockeert overmaat aan ijzer
en voorkomt toxiciteit
❣ Transferrine: zorgt voor ijzer opname
en transport
❥ Regulatie gebeurt door trans-acting
elementen
❣ Reguleert de translatie (# eiwitten) maar niet de transcriptie (# mRNA) zodat regulatie snel kan optreden
❣ Regulatie gebeurt door IRE-BP (iron response element binding protein) welke binden op IRE in 5’ UTR (bij
ferritine) of 3 ‘UTR (bij transferrine)
P a g i n a 4 | 12
