DNA repair: 3, 12, 2
Eiwittransport: 7, 8
Genetische ziektes: 12, 11
Van histoneiwitten tot genexpressie: 1, 5, 6, 4
Signaaltransductie: 9, 10
Cel-cyclus, kanker en immuunsysteem: 14, 13
College 1
- Prokaryoten: nauwelijks transcriptiecontrole
- Eukaryoten: organisatie van DNA bepaalt controle van genregulatie.
- DNA ligt in eukaryoten geordend in de kern. Gevolgen:
Betere controle van genexpressie en activatie en de-activatie van complete
chromatine-gedeeltes
- Typerend voor eukaryoten:
1. Gepaarde chromosomen
2. Telomeer, centromeer
3. Origin of replication
4. Heterochromatine -> dicht gepakt
5. Euchromatine -> minder dicht gepakt: makkelijk om te lezen
- Mitose is een celdeling waarbij nieuwe dochtercellen ontstaan
die gelijk zijn aan de moedercel en op hun beurt in staat zijn om
zich te delen. Tijdens dit celdelingsproces gaan de
chromosomenparen in de celkern paarsgewijs uit elkaar, de
kerndeling. In de kern van een eukaryote cel liggen de
chromosomen met het erfelijke materiaal en de kernlichaampjes
(nucleoli) ingebed in het kernplasma. De chromosomen moeten
bij een mitose onveranderd worden doorgegeven van
moedercel naar dochtercel. De erfelijke informatie worden
verdubbeld of gekopieerd en daarna over beide cellen verdeeld. Een deel van de
erfelijke informatie bevindt zich niet in de celkern, maar in de mitochondriën. Hun
functie is het maken van energie.
- Meiose is de celdeling die specifiek plaatsvindt in geslachtscellen (gameten). Het
resulteert in de vorming van gameten met de helft van het aantal chromosomen van
de oudercellen.
- Metafase: tijdens deze fase zijn de centrosomen volledig naar de uiteinden van de
cel bewogen. De centromeren van elk van de chromosomen hebben zich in één
vlak in het centrum van de cel geordend, in het equatorvlak.
- Translocatie: genetische afwijking waarbij stukken DNA van het ene chromosoom
naar een ander chromosoom worden verplaatst. Dit kan optreden tussen niet-
homologe chromosomen, tussen twee verschillende, of binnen hetzelfde
chromosoom.
- Chromatine: bestaat uit een reeks nucleosomen. Histon eiwitten zijn + geladen en –
geladen DNA draait twee keer om histon core heen.
- Histon eiwitten: H2A (2x), H2B (2x), H3 (2x) (deze H3 histone tail steekt uit), H4
(2x). Octameric histone core bestaat uit deze vier
eiwitten.
- Histone fold: N terminal tail met 3 alpha
helices in loop gevouwen, waardoor histone
eiwitten goed in elkaar passen.
- 2 histonen vormen een dimer -> 2 dimers vormen een
tetramer -> 8 vormen histone octamer.
,- Hoe kan je de DNA losmaken van de histon core?
- 1. DNA remodeling complexes. Als het DNA uitgelezen moet worden door transcriptie
factor, laten nucleosomen zich los van DNA aan histon eiwitten. Enzymen kunnen
DNA doortrekken over de histon core. Dit gebeurt met ATP.
- Ook kunnen histonen uitwisselen bij DNA remodeling. Sommige chromatine
remodeling complexes kunnen H2A-H2B dimeren verwijderen van
nucleosomen en kunnen vervangen worden door dimeren met een
variant histone, zoals H2AZ-H2B dimeer. Op sommige posities zijn er
andere histoneiwitten nodig, bijvoorbeeld bij het centromeer. De
locatie van het centromeer wordt bepaald door het gemodificeerd
histon H3. (H3 wordt vervangen door gemodificeerd H3). Verder kan
het DNA remodeling complex hele histon eiwitten verwijderen, waardoor het DNA
dan vrij is om afgelezen te worden en mRNA van te maken. Dit gebeurt met de
hydrolyse van ATP.
- 2. Modificaties. Er bestaan twee verschillende vormen van chromatine:
Euchromatine Heterochromatine
Gentranscriptie kan plaatsvinden Gentranscriptie kan niet plaatsvinden
DNA zit los gepakt om histon core DNA zit strak gepakt om histon core
Silenced genen, afhankelijk van celtype
3 modificaties die binden aan de n terminus die buiten de core steekt en niet
gevouwen is:
1. Acetylering: Het binden van een acetylgroep aan de tail. De + lading verdwijnt,
waardoor het DNA losser zit en dus de gentranscriptie verhoogd.
2. Fosforylatie: Het binden van een fosforgroep aan de tail. De lading wordt -,
waardoor het DNA losser komt te zitten en dus de gentranscriptie verhoogd.
3. Methylatie: Het binden van een methylgroep aan de tail. De lading blijft +,
waardoor het DNA strak zit en dus de gentranscriptie verlaagd.
Deze modificaties worden uitgelezen door een code-reader complex. De reader leest de
modificatie en de writer geeft het door. Scaffold protein (groene). Covalente modificatie
op histon tail (mark) wordt herkent door het code reader complex. Het bindt en trekt
andere componenten aan, zoals het protein complex met catalytic activities en
toevoegende binding sites. Dit resulteert in het vastmaken van andere componenten in
de nucleus, wat leidt tot gen expressie/gen silencing. Verspreiding
van de histon code stopt door de barriere eiwitten: het remt de
modificatie + verwijderd + schermt volgende af. Dan bindt de
reader-eraser protein en verwijdert het specifieke mark.
, vb:
→ Er is een heterochromatin-specific histone tail modification.
→ Reader-writer complex binds
→ reader-writer compex spreads heterochromatin-specific
histone tail modifications and → heterochromatin specific
proteins bind. (zijn als het ware een isolatiemantel om het
heterochromatine bij elkaar te houden.
→ heterochromatin spreads until it encounters a barrier DNA
sequence
- Histon H1 bevindt zich niet in histonoctomeer, maar bindt aan de buitenkant. Is wel
verantwoordelijk voor dat DNA sequenties gaan kruisen -> nucleosomen
draaien in elkaar en vorm 30 nm chromatine fiber complex.
- Bij DNA replicatie is de dubbele hoeveelheid histon eiwitten nodig. H3 en H4
binden eerst, daarna wordt de rest opgevuld met H2A en H2B dimer.
- Genetica: DNA sequentie verandering waardoor bepaalt gen uitstaat. Oerkiem
cellen (germ cells: reproductive cells that eventually become eggs and sperm)
bevatten deze mutatie dan ook, deze modificatie wordt dus doorgegeven als de cel
zich deelt. Somatic cellen: cel die niet tot de geslachtscellen behoort.
- Epigenetica: Chromatine verandering waardoor een bepaalt gen uitstaat. Germ cells
bevatten de modificatie/chromatine verandering niet, waardoor bij deze cellen het
gen gewoon aan staat. Geen veranderingen in nucleotide sequentie, maar
veranderingen in: - gen regulerende eiwitten en erfelijke
modificaties van histon eiwitten en DNA.
- Binnenin een cel zijn er ‘nuclear neighborhoods for gene
silencing’ en ‘nuclear neighborhoods for gene expression'.
Genen kunnen zich verplaatsen naar deze neighborhoods
wat dus resulteert in highly active genes of genes that
become silenced in heterochromatin.
- Puffs zijn actieve delen van een chromosoom, gezien als
een opgezwollen deel.
College 2
- Error rate in DNA replication is 1 op 10^10 nucleotides door proofreading DNA
polymerase (op editing site worden fout geboden nucleotide verwijderd).
- Andere processen die resulteren in verandering van het genoom:
1. Duplicatie
2. Deletie
3. Inversie
4. Transpositie
5. DNA schade
- Sequenties van ‘coderende’ stukken DNA veranderen veel minder
- Purifying selection: In stukken die niet coderen voor eiwit zitten meer mutaties, dan in
stukken die wel coderen. Die worden namelijk niet vaak gelegd in genoom.
, - Genduplicatie: Ontstaan van nieuwe genen.
- Pseudogen: gemuteerd actief gen waardoor het nu inactief is.
- Duplicatie van exonen resulteert in multidomein eiwitten.
- DNA replicatie:
rare tautomeric form of C (cytosine) → C* happens to base-pair with A
and is thereby incorporated by DNA polymerase into the primer strand.
Primer is dus nu gebonden aan template stand.
Rapid tautomeric shift from the C* to normal C (cytosine) destroys its
base-pairing with A.
unpaired 3’ -OH end of primer blocks further elongation of primer stand
by DNA polymerase. Primer kan niet langer worden.
3’-to-5’ exonuclease (verwijderd fout basepaar, in dit geval C) activity
attached to DNA polymerase chews back to create a base-paired 3’-OH
end on the primer strand.
DNA polymerase continues the process of adding nucleotides to the
base-paired 3’-OH end of the primer stand.
- Helicases ontwinden dsDNA door ATP om te zetten in ADP en Pi.
- Clamp eiwitten houden DNA polymerase vast. DNA polymerase zit van
aan het DNA via sliding clamp. Clamp loader maakt de sliding clamp
open, dan bindt de sliding clamp om DNA en clamp loader laat los.
- Strand directed mismatch repair: bepaalde eiwitten gaan na
proofreading van DNA polymerase zelf nog op zoek naar mismatched
nucleotides. MutS protein herkent en klemt zich vast op de DNA
mismatch. Dat doet dit doordat MutL bindt aan MutS. Sliding clamp
bindt dan aan MutS en MutL. MutL is nu geactiveerd en begint met de
strand removal. Daarna strand repair door DNA synthese door
polymerase delta. Stukje mismatch wordt eruit geknipt.
Eiwittransport: 7, 8
Genetische ziektes: 12, 11
Van histoneiwitten tot genexpressie: 1, 5, 6, 4
Signaaltransductie: 9, 10
Cel-cyclus, kanker en immuunsysteem: 14, 13
College 1
- Prokaryoten: nauwelijks transcriptiecontrole
- Eukaryoten: organisatie van DNA bepaalt controle van genregulatie.
- DNA ligt in eukaryoten geordend in de kern. Gevolgen:
Betere controle van genexpressie en activatie en de-activatie van complete
chromatine-gedeeltes
- Typerend voor eukaryoten:
1. Gepaarde chromosomen
2. Telomeer, centromeer
3. Origin of replication
4. Heterochromatine -> dicht gepakt
5. Euchromatine -> minder dicht gepakt: makkelijk om te lezen
- Mitose is een celdeling waarbij nieuwe dochtercellen ontstaan
die gelijk zijn aan de moedercel en op hun beurt in staat zijn om
zich te delen. Tijdens dit celdelingsproces gaan de
chromosomenparen in de celkern paarsgewijs uit elkaar, de
kerndeling. In de kern van een eukaryote cel liggen de
chromosomen met het erfelijke materiaal en de kernlichaampjes
(nucleoli) ingebed in het kernplasma. De chromosomen moeten
bij een mitose onveranderd worden doorgegeven van
moedercel naar dochtercel. De erfelijke informatie worden
verdubbeld of gekopieerd en daarna over beide cellen verdeeld. Een deel van de
erfelijke informatie bevindt zich niet in de celkern, maar in de mitochondriën. Hun
functie is het maken van energie.
- Meiose is de celdeling die specifiek plaatsvindt in geslachtscellen (gameten). Het
resulteert in de vorming van gameten met de helft van het aantal chromosomen van
de oudercellen.
- Metafase: tijdens deze fase zijn de centrosomen volledig naar de uiteinden van de
cel bewogen. De centromeren van elk van de chromosomen hebben zich in één
vlak in het centrum van de cel geordend, in het equatorvlak.
- Translocatie: genetische afwijking waarbij stukken DNA van het ene chromosoom
naar een ander chromosoom worden verplaatst. Dit kan optreden tussen niet-
homologe chromosomen, tussen twee verschillende, of binnen hetzelfde
chromosoom.
- Chromatine: bestaat uit een reeks nucleosomen. Histon eiwitten zijn + geladen en –
geladen DNA draait twee keer om histon core heen.
- Histon eiwitten: H2A (2x), H2B (2x), H3 (2x) (deze H3 histone tail steekt uit), H4
(2x). Octameric histone core bestaat uit deze vier
eiwitten.
- Histone fold: N terminal tail met 3 alpha
helices in loop gevouwen, waardoor histone
eiwitten goed in elkaar passen.
- 2 histonen vormen een dimer -> 2 dimers vormen een
tetramer -> 8 vormen histone octamer.
,- Hoe kan je de DNA losmaken van de histon core?
- 1. DNA remodeling complexes. Als het DNA uitgelezen moet worden door transcriptie
factor, laten nucleosomen zich los van DNA aan histon eiwitten. Enzymen kunnen
DNA doortrekken over de histon core. Dit gebeurt met ATP.
- Ook kunnen histonen uitwisselen bij DNA remodeling. Sommige chromatine
remodeling complexes kunnen H2A-H2B dimeren verwijderen van
nucleosomen en kunnen vervangen worden door dimeren met een
variant histone, zoals H2AZ-H2B dimeer. Op sommige posities zijn er
andere histoneiwitten nodig, bijvoorbeeld bij het centromeer. De
locatie van het centromeer wordt bepaald door het gemodificeerd
histon H3. (H3 wordt vervangen door gemodificeerd H3). Verder kan
het DNA remodeling complex hele histon eiwitten verwijderen, waardoor het DNA
dan vrij is om afgelezen te worden en mRNA van te maken. Dit gebeurt met de
hydrolyse van ATP.
- 2. Modificaties. Er bestaan twee verschillende vormen van chromatine:
Euchromatine Heterochromatine
Gentranscriptie kan plaatsvinden Gentranscriptie kan niet plaatsvinden
DNA zit los gepakt om histon core DNA zit strak gepakt om histon core
Silenced genen, afhankelijk van celtype
3 modificaties die binden aan de n terminus die buiten de core steekt en niet
gevouwen is:
1. Acetylering: Het binden van een acetylgroep aan de tail. De + lading verdwijnt,
waardoor het DNA losser zit en dus de gentranscriptie verhoogd.
2. Fosforylatie: Het binden van een fosforgroep aan de tail. De lading wordt -,
waardoor het DNA losser komt te zitten en dus de gentranscriptie verhoogd.
3. Methylatie: Het binden van een methylgroep aan de tail. De lading blijft +,
waardoor het DNA strak zit en dus de gentranscriptie verlaagd.
Deze modificaties worden uitgelezen door een code-reader complex. De reader leest de
modificatie en de writer geeft het door. Scaffold protein (groene). Covalente modificatie
op histon tail (mark) wordt herkent door het code reader complex. Het bindt en trekt
andere componenten aan, zoals het protein complex met catalytic activities en
toevoegende binding sites. Dit resulteert in het vastmaken van andere componenten in
de nucleus, wat leidt tot gen expressie/gen silencing. Verspreiding
van de histon code stopt door de barriere eiwitten: het remt de
modificatie + verwijderd + schermt volgende af. Dan bindt de
reader-eraser protein en verwijdert het specifieke mark.
, vb:
→ Er is een heterochromatin-specific histone tail modification.
→ Reader-writer complex binds
→ reader-writer compex spreads heterochromatin-specific
histone tail modifications and → heterochromatin specific
proteins bind. (zijn als het ware een isolatiemantel om het
heterochromatine bij elkaar te houden.
→ heterochromatin spreads until it encounters a barrier DNA
sequence
- Histon H1 bevindt zich niet in histonoctomeer, maar bindt aan de buitenkant. Is wel
verantwoordelijk voor dat DNA sequenties gaan kruisen -> nucleosomen
draaien in elkaar en vorm 30 nm chromatine fiber complex.
- Bij DNA replicatie is de dubbele hoeveelheid histon eiwitten nodig. H3 en H4
binden eerst, daarna wordt de rest opgevuld met H2A en H2B dimer.
- Genetica: DNA sequentie verandering waardoor bepaalt gen uitstaat. Oerkiem
cellen (germ cells: reproductive cells that eventually become eggs and sperm)
bevatten deze mutatie dan ook, deze modificatie wordt dus doorgegeven als de cel
zich deelt. Somatic cellen: cel die niet tot de geslachtscellen behoort.
- Epigenetica: Chromatine verandering waardoor een bepaalt gen uitstaat. Germ cells
bevatten de modificatie/chromatine verandering niet, waardoor bij deze cellen het
gen gewoon aan staat. Geen veranderingen in nucleotide sequentie, maar
veranderingen in: - gen regulerende eiwitten en erfelijke
modificaties van histon eiwitten en DNA.
- Binnenin een cel zijn er ‘nuclear neighborhoods for gene
silencing’ en ‘nuclear neighborhoods for gene expression'.
Genen kunnen zich verplaatsen naar deze neighborhoods
wat dus resulteert in highly active genes of genes that
become silenced in heterochromatin.
- Puffs zijn actieve delen van een chromosoom, gezien als
een opgezwollen deel.
College 2
- Error rate in DNA replication is 1 op 10^10 nucleotides door proofreading DNA
polymerase (op editing site worden fout geboden nucleotide verwijderd).
- Andere processen die resulteren in verandering van het genoom:
1. Duplicatie
2. Deletie
3. Inversie
4. Transpositie
5. DNA schade
- Sequenties van ‘coderende’ stukken DNA veranderen veel minder
- Purifying selection: In stukken die niet coderen voor eiwit zitten meer mutaties, dan in
stukken die wel coderen. Die worden namelijk niet vaak gelegd in genoom.
, - Genduplicatie: Ontstaan van nieuwe genen.
- Pseudogen: gemuteerd actief gen waardoor het nu inactief is.
- Duplicatie van exonen resulteert in multidomein eiwitten.
- DNA replicatie:
rare tautomeric form of C (cytosine) → C* happens to base-pair with A
and is thereby incorporated by DNA polymerase into the primer strand.
Primer is dus nu gebonden aan template stand.
Rapid tautomeric shift from the C* to normal C (cytosine) destroys its
base-pairing with A.
unpaired 3’ -OH end of primer blocks further elongation of primer stand
by DNA polymerase. Primer kan niet langer worden.
3’-to-5’ exonuclease (verwijderd fout basepaar, in dit geval C) activity
attached to DNA polymerase chews back to create a base-paired 3’-OH
end on the primer strand.
DNA polymerase continues the process of adding nucleotides to the
base-paired 3’-OH end of the primer stand.
- Helicases ontwinden dsDNA door ATP om te zetten in ADP en Pi.
- Clamp eiwitten houden DNA polymerase vast. DNA polymerase zit van
aan het DNA via sliding clamp. Clamp loader maakt de sliding clamp
open, dan bindt de sliding clamp om DNA en clamp loader laat los.
- Strand directed mismatch repair: bepaalde eiwitten gaan na
proofreading van DNA polymerase zelf nog op zoek naar mismatched
nucleotides. MutS protein herkent en klemt zich vast op de DNA
mismatch. Dat doet dit doordat MutL bindt aan MutS. Sliding clamp
bindt dan aan MutS en MutL. MutL is nu geactiveerd en begint met de
strand removal. Daarna strand repair door DNA synthese door
polymerase delta. Stukje mismatch wordt eruit geknipt.
