Hoofdstuk 6
1. Leg cis- en trans-acting regulatie uit en geef van beide een concreet voorbeeld.
Genregulatie kan op twee verschillende wijzen plaatsnemen.
1) Cis-acting regulatie
Hierbij zullen regulerende DNA of RNA hun regulerend effect uitoefenen op dezelfde streng als waar ze
op zitten. Zij reguleren meestal op mRNA-niveau via de 5’ en 3’ UTR en kunnen worden gebonden door
trans-activerende regulerende componenten. Zij reguleren slechts 1 gen of allel. Een voorbeeld is de
promotor regio op de mRNA-streng.
2) Trans-acting regulatie
Hierbij zullen regulerende RNA of eiwitten diffunderen van buitenaf (zij zitten dus niet op dezelfde streng
als hetgeen dat ze reguleren) en werken dus op (lange) afstand. Zij binden regulatorische elementen op
het DNA/RNA (zoals bv. de promotor) en kunnen meerdere genen tegelijkertijd reguleren. Een voorbeeld
zijn de transcriptiefactoren die nodig zijn voor de transcriptie; zij binden aan de promotor en komen dus
van buitenaf.
2. Wat is een TAD (topologically associating domain) en wat gebeurt er bij deletie of inversie van een
boundary?
Een TAD is een genomische regio dat is afgebakend door boundaries en waarin interacties tussen
regulerende componenten plaatsvinden (bv. enhancer/promotor interactie). Interacties tussen de TAD en
buiten liggende domeinen lukt niet. Het is dus een functionele unit van genen die samenwerken en elkaar
beïnvloeden binnenin de TAD.
Een deletie van een boundary zal zorgen voor de fusie van twee naastliggende TAD’s (aan de kant waar de
boundary weg is) waardoor genen en regulerende elementen die elkaar niet zouden mogen beïnvloeden
dat nu wel kunnen. Voorbeeld: repressoren van TAD 1 kunnen nu genexpressie stilleggen van TAD 2 of
enhancers van TAD 1 kunnen nu genexpressie stimuleren in TAD 2.
Een inversie kan ervoor zorgen dat de TAD domein veranderd, en regulatorische of coderende segmenten
van de ene TAD kan plots in de andere TAD terechtkomen en onderhevig zijn aan andere regulatie dat niet
relevant is voor dat gen. Bijvoorbeeld genen betrokken bij inflammatie; deze moeten niet continue actief
zijn maar als ze in een TAD domein komen waar enhancers zitten worden ze plots meer afgeschreven.
3. Leg alternatieve splicing uit en som drie mogelijke varianten op.
Alternatieve splicing omvat de verschillende variaties die kunnen optreden tijdens de normale RNA
splicing door verschillende mechanismen. Als eerst kan een alternatieve donor splice site in de buurt zijn
van het origineel waardoor dat de splicing 1 van de 2 kan kiezen en bijgevolg er 2 verschillende producten
kunnen worden gevormd. Dit exact mechanisme kan ook plaatsvinden met de acceptor splice site. Ook
kan tijdens splicing sommige exonen worden geskipt of kan de splicing “kiezen” uit verschillende exonen.
Beiden zullen zorgen voor transcripten met variërende exon-compositie. Deze verschillende transcripten
worden isovormen genoemd. Dit proces wordt expres gedaan in de mens om variatie te bieden waar
nodig; transcripten voor T-cel receptoren zijn bijvoorbeeld best zo divers mogelijk om een wijde variatie
aan antigenen te herkennen.
, 4. Hoe reguleren ijzer-bindende eiwitten de translatie van ferritine en transferrine?
Ferritine is een eiwit dat ijzer bindt om overmatig ijzer, en de daarbij-gerelateerde ijzertoxiciteit, te
vermijden. Transferrine is een eiwit nodig voor ijzer opname en transport. Beiden zijn cruciaal om
voldoende maar ook niet te veel ijzer in het bloed te hebben. Deze eiwitten moeten dus niet altijd
aanwezig zijn, enkel als ijzer er effectief is om overmaat te vermijden. Deze regulatie wordt gehandhaafd
door trans-acting elementen die inwerken op de translatie om een snelle regulatie te kunnen inzetten.
Hoe werkt het nu?
1) Iron regulatory protein (IRP, het trans-acting element), een iron-response element binding protein (IRE-
BP) bindt aan het iron-response element op het mRNA en translatie wordt geïnhibeerd
2) Ijzer is aanwezig en bindt aan IRP
waardoor hij ontkoppelt van IRE
3) Gevolg: translatie kan weer doorgaan
en ijzer proteïnen zoals ferritine en
transferrine worden gesynthetiseerd
4) Ijzer gehalte daalt weer; IRP heeft
geen ijzer meer gebonden en bindt
terug aan IRE en translatie wordt
geïnhibeerd
5. Wat is de rol van miRNA-sponzen en waarom kunnen ze pathologisch relevant zijn?
miRNA-sponzen (ook wel competing endogenous RNA’s) zijn componenten die belangrijk zijn voor
regulatie op de translatiete balanceren. mRNA-moleculen hebben meerdere miRNA bindingsplaatsen
waarbij, als miRNA’s binden, de translatie wordt geïnhibeerd en de mRNA-molecule wordt gedegradeerd.
miRNA-sponzen zijn afwijkende RNA-moleculen; ze hebben geen leesraam meer en zijn dus niet
coderend maar behouden hun miRNA-bindingsplaatsen. Hierdoor gaan zij in competitie met normaal
mRNA voor miRNA’s, dit doen ze zodat ze de regulerende effecten van miRNA’s op mRNA’s balanceren
zodat translatie niet volledig stilvalt. Ze zijn dus erg belangrijk om translatie en genexpressie gaande te
houden alsook om bestaand mRNA te beschermen tegen degradatie.
6. Leg de verschillende momenten uit waarop epigenetische info wordt gewist en waarom. Illustreer met
een tekening.
We starten met de primordiale kiemcellen. Vooraleer deze
differentiëren tot o.a. gonadale cellen neemt een eerste
uitwissing plaats (1). Parentele epigenetische settings
worden verwijderd. Deze kunnen echter persisteren op
sommige loci. Daarna ontwikkelen de gonadale stamcellen
zich en differentiëren ze zich verder tot spermacellen of
eicellen (afhankelijk van het geslacht). Hierbij worden
nieuwe methylatie patronen (via de novo methylatie) alsook
imprinting merken aangebracht (2). Wanneer daarna een
bevruchting plaatsvindt zal in de pronucleus van man en
vrouw (in de bevruchte oöcyt) demethylatie ontstaan (3)
zodanig dat het embryo zich kan ontwikkelen in een volwaardig individu die nieuwe epigenetische
instructies zal incorporeren in zijn eigen cellen. Als de zygote zich dan heeft gedifferentieerd tot blastocyst
krijgen we twee celtypes; de trofoblastcellen die vormgeven aan de extra-embryonale structuren
(placenta, dooierzak, etc.) en de somatische cellen die de embryo zullen vormen. Beiden zullen de novo
methylatie ondergaan en hun eigen patronen aanbrengen op het genoom (4). De somatische cellen zullen
verder nog differentiëren tot primordiale kiemcellen en de overige cellen dat het individu zal uitmaken. In
de primordiale kiemcellen zal maintenance methylatie plaatsvinden (5) wat inhoudt dat bestaande
methylatie patronen worden behouden bij de nieuwe strengen bij opeenvolgende replicaties. Daarna
herhaalt het proces zich weer bij (1) om weer gonadale cellen te kunnen aanmaken.
1. Leg cis- en trans-acting regulatie uit en geef van beide een concreet voorbeeld.
Genregulatie kan op twee verschillende wijzen plaatsnemen.
1) Cis-acting regulatie
Hierbij zullen regulerende DNA of RNA hun regulerend effect uitoefenen op dezelfde streng als waar ze
op zitten. Zij reguleren meestal op mRNA-niveau via de 5’ en 3’ UTR en kunnen worden gebonden door
trans-activerende regulerende componenten. Zij reguleren slechts 1 gen of allel. Een voorbeeld is de
promotor regio op de mRNA-streng.
2) Trans-acting regulatie
Hierbij zullen regulerende RNA of eiwitten diffunderen van buitenaf (zij zitten dus niet op dezelfde streng
als hetgeen dat ze reguleren) en werken dus op (lange) afstand. Zij binden regulatorische elementen op
het DNA/RNA (zoals bv. de promotor) en kunnen meerdere genen tegelijkertijd reguleren. Een voorbeeld
zijn de transcriptiefactoren die nodig zijn voor de transcriptie; zij binden aan de promotor en komen dus
van buitenaf.
2. Wat is een TAD (topologically associating domain) en wat gebeurt er bij deletie of inversie van een
boundary?
Een TAD is een genomische regio dat is afgebakend door boundaries en waarin interacties tussen
regulerende componenten plaatsvinden (bv. enhancer/promotor interactie). Interacties tussen de TAD en
buiten liggende domeinen lukt niet. Het is dus een functionele unit van genen die samenwerken en elkaar
beïnvloeden binnenin de TAD.
Een deletie van een boundary zal zorgen voor de fusie van twee naastliggende TAD’s (aan de kant waar de
boundary weg is) waardoor genen en regulerende elementen die elkaar niet zouden mogen beïnvloeden
dat nu wel kunnen. Voorbeeld: repressoren van TAD 1 kunnen nu genexpressie stilleggen van TAD 2 of
enhancers van TAD 1 kunnen nu genexpressie stimuleren in TAD 2.
Een inversie kan ervoor zorgen dat de TAD domein veranderd, en regulatorische of coderende segmenten
van de ene TAD kan plots in de andere TAD terechtkomen en onderhevig zijn aan andere regulatie dat niet
relevant is voor dat gen. Bijvoorbeeld genen betrokken bij inflammatie; deze moeten niet continue actief
zijn maar als ze in een TAD domein komen waar enhancers zitten worden ze plots meer afgeschreven.
3. Leg alternatieve splicing uit en som drie mogelijke varianten op.
Alternatieve splicing omvat de verschillende variaties die kunnen optreden tijdens de normale RNA
splicing door verschillende mechanismen. Als eerst kan een alternatieve donor splice site in de buurt zijn
van het origineel waardoor dat de splicing 1 van de 2 kan kiezen en bijgevolg er 2 verschillende producten
kunnen worden gevormd. Dit exact mechanisme kan ook plaatsvinden met de acceptor splice site. Ook
kan tijdens splicing sommige exonen worden geskipt of kan de splicing “kiezen” uit verschillende exonen.
Beiden zullen zorgen voor transcripten met variërende exon-compositie. Deze verschillende transcripten
worden isovormen genoemd. Dit proces wordt expres gedaan in de mens om variatie te bieden waar
nodig; transcripten voor T-cel receptoren zijn bijvoorbeeld best zo divers mogelijk om een wijde variatie
aan antigenen te herkennen.
, 4. Hoe reguleren ijzer-bindende eiwitten de translatie van ferritine en transferrine?
Ferritine is een eiwit dat ijzer bindt om overmatig ijzer, en de daarbij-gerelateerde ijzertoxiciteit, te
vermijden. Transferrine is een eiwit nodig voor ijzer opname en transport. Beiden zijn cruciaal om
voldoende maar ook niet te veel ijzer in het bloed te hebben. Deze eiwitten moeten dus niet altijd
aanwezig zijn, enkel als ijzer er effectief is om overmaat te vermijden. Deze regulatie wordt gehandhaafd
door trans-acting elementen die inwerken op de translatie om een snelle regulatie te kunnen inzetten.
Hoe werkt het nu?
1) Iron regulatory protein (IRP, het trans-acting element), een iron-response element binding protein (IRE-
BP) bindt aan het iron-response element op het mRNA en translatie wordt geïnhibeerd
2) Ijzer is aanwezig en bindt aan IRP
waardoor hij ontkoppelt van IRE
3) Gevolg: translatie kan weer doorgaan
en ijzer proteïnen zoals ferritine en
transferrine worden gesynthetiseerd
4) Ijzer gehalte daalt weer; IRP heeft
geen ijzer meer gebonden en bindt
terug aan IRE en translatie wordt
geïnhibeerd
5. Wat is de rol van miRNA-sponzen en waarom kunnen ze pathologisch relevant zijn?
miRNA-sponzen (ook wel competing endogenous RNA’s) zijn componenten die belangrijk zijn voor
regulatie op de translatiete balanceren. mRNA-moleculen hebben meerdere miRNA bindingsplaatsen
waarbij, als miRNA’s binden, de translatie wordt geïnhibeerd en de mRNA-molecule wordt gedegradeerd.
miRNA-sponzen zijn afwijkende RNA-moleculen; ze hebben geen leesraam meer en zijn dus niet
coderend maar behouden hun miRNA-bindingsplaatsen. Hierdoor gaan zij in competitie met normaal
mRNA voor miRNA’s, dit doen ze zodat ze de regulerende effecten van miRNA’s op mRNA’s balanceren
zodat translatie niet volledig stilvalt. Ze zijn dus erg belangrijk om translatie en genexpressie gaande te
houden alsook om bestaand mRNA te beschermen tegen degradatie.
6. Leg de verschillende momenten uit waarop epigenetische info wordt gewist en waarom. Illustreer met
een tekening.
We starten met de primordiale kiemcellen. Vooraleer deze
differentiëren tot o.a. gonadale cellen neemt een eerste
uitwissing plaats (1). Parentele epigenetische settings
worden verwijderd. Deze kunnen echter persisteren op
sommige loci. Daarna ontwikkelen de gonadale stamcellen
zich en differentiëren ze zich verder tot spermacellen of
eicellen (afhankelijk van het geslacht). Hierbij worden
nieuwe methylatie patronen (via de novo methylatie) alsook
imprinting merken aangebracht (2). Wanneer daarna een
bevruchting plaatsvindt zal in de pronucleus van man en
vrouw (in de bevruchte oöcyt) demethylatie ontstaan (3)
zodanig dat het embryo zich kan ontwikkelen in een volwaardig individu die nieuwe epigenetische
instructies zal incorporeren in zijn eigen cellen. Als de zygote zich dan heeft gedifferentieerd tot blastocyst
krijgen we twee celtypes; de trofoblastcellen die vormgeven aan de extra-embryonale structuren
(placenta, dooierzak, etc.) en de somatische cellen die de embryo zullen vormen. Beiden zullen de novo
methylatie ondergaan en hun eigen patronen aanbrengen op het genoom (4). De somatische cellen zullen
verder nog differentiëren tot primordiale kiemcellen en de overige cellen dat het individu zal uitmaken. In
de primordiale kiemcellen zal maintenance methylatie plaatsvinden (5) wat inhoudt dat bestaande
methylatie patronen worden behouden bij de nieuwe strengen bij opeenvolgende replicaties. Daarna
herhaalt het proces zich weer bij (1) om weer gonadale cellen te kunnen aanmaken.
