Samenvatting Deeltentamen 1 genoombiologie Universiteit Utrecht

Genoombiologie
Week 1 RNA
Maar een klein deel van het RNA is coderend (4%). Dit is eerst pre-mRNA wat wordt gespliced tot
mRNA. Functioneel RNA is bijvoorbeeld rRNA, tRNA.




DNA polymerase start op de lagging strand bij DNA replicatie met RNA primers die door een primase
worden gemaakt, daarna krijg je de okazaki fragmenten.
Functies van RNA
- Primer in DNA replicatie (gemaakt door primase)
- mRNA  Messenger van genetische informatie
- rRNA  catalist in het ribosoom
- tRNA  maken van eiwitten
- snRNA en snoRNA instructie tijdens het
splicen/processen
- miRNA, siRNA en riboswitch  regulatie functie
- IncRNA  scaffold of guide functies, bieden platform
waar activiteit plaats vind (scaffold)

In RNA kan G – U ook een binding aangaan, deze is niet heel
sterk

Mfold prediction of RNA structure en functions of modified bases
Je kan voorspellen welke structuur RNA aanneemt, dit is de meest stabiele. Tijdens het maken van
tRNA ontstaat er eerst pre-tRNA, dit wordt door processing Mature tRNA. Zo worden stukjes
verwijderd of basen ondergaan chemische verandering en worden bijvoorbeeld gemethyleerd. Het
pre heeft ook een langere 5’ uiteinde. Vouwing van RNA is belangrijk voor de functie. Modificaties op
mRNA spelen rol op splicing en processing.

Rna wereld
Wordt gedacht dat het leven begonnen is bij RNA. Catalytisch
RNA is hierbij belangrijk, kan zelf splicen, repliceren en een
enzymatische activiteit hebben. Wordt onderbouwt door RNA
evolutie in vitro. Bijvoorbeeld met RNA polimerase ribosyme.
Selfsplicing ribosomen Group 1

,Intron gaat er vanzelf uit via een hydroxyl attack buiten de cel als er een RNA molecuul aanwezig
was. Bij de mens heb je group 2 intronen en zit de nucleotide die de hydroxyl attack uitvoerd in het
intron.

Ribosomen bestaan voor groot deel uit RNA. Dit is de catalytische kern van een ribosome. In deze
kern worden peptide bindingen gecatalyseerd. Ook kunnen hier veel antibiotica binden.

Hammerhead ribozymes
Zitten in een RNA virus, dit virus repliceert door cirle replicatie. Zelf
cleavage van de viroids gebeurd door de hammerhead structuur.
Deze heeft enzymatische activiteit. Vouwing leid tot een catalytische
site.

Mogelijke condities in prebiotische wereld
Helpen mee om complexere moleculen te vormen:
- Koeling en opwarming
- Hydratatie en dehydratatie
- UV
- Elektrische ladingen
Ook op kometen zijn ingrediënten voor leven

Kopieëren RNA in de vroege RNA wereld (hoe kom je aan DNA?)
Selex (systematic evolution of ligands by exponential enrichment) ???
Start met veel RNA moleculen  selectie op functie  reverse transcriptase naar DNA 
amplificeren en mutagenese  transcriberen tot RNA  re-selecteren  winners

Ribozyme R18 evolutie in vitro
Selex toegepast  tC19Z uiteindelijk een betere versie  RNA molecuul dat zichzelf kan repliceren
(theoretisch)  amplificatie van RNA mogelijk bij RNA polymerase ribozyme
- Kunnen ook RNA repliceren naar DNA door dNTPs (deoxy nucleotides)

RNA Aptameren
RNA aptameren zijn oligonucleotiden die specifieke moleculen binden  kan gebruikt worden voor
medicijnen
- Bind bijvoorbeeld met anti-factor IXa  voorkomt dat bloed stolt

snoRNA in processing van rRNA
- Processing en modificatie vindt plaats in de nucleolus
- snoRNAs:
o klieven rRNA precursor
o methylatie van rRNA
o modificatie van uridine tot
pseudouridine
- meeste snoRNA hebben een functie in
ribonucleoeiwit
- D box interacteert met methylase,
eerste deel is label voor locatie
Synthese en transport van snoRNA

, - Gen wordt afgeschreven  intron wordt eruit gespliced  proccesing van intron leidt tot
snoRNA

Gen regulatie door RNA
- RNA of riboswitches
o Aanwezig in mRNA
o Responsive op metabolieten of signaal moleculen
- uORFs
- RNA interference
o siRNA
o microRNA
o piRNA

metaboliet binding Riboswitches
Zijn aptameren en kunnen invloed hebben op de
vertaalbaarheid van het RNA. Als er een effector is (bindt aan
riboswitch) veranderd de werking van aflezen en translatie 
terminatie en stop translatie
- Voorbeeld is de SAM riboswitch
o Aanwezig in 5’UTR van bepaalde mRNAs
o De aptameer sequentie bind een ligand (SAM)
uORF (na vragen)
- upstream van het ORF op het 5’ van de ORF
- uORF beinvloed de translatie  metabolieten reguleren stalling in het uORF

IncRNA  long non-coding RNA
Functie als RNA molecuul
- junk
- bij product
- scaffold  houdt bepaalde eiwitten bij elkaar
- guide  voor andere complexen
- effector  helpt eiwitcomplexen bij elkaar te brengen
- enhancer of activator  kan een boost geven aan bepaalde eiwitten

stappen in mRNA synthese (dikgedrukt al tijdens transcriptie)
- initiatie
o promotor wordt geactiveerd en komt los, modificaties op c terminale staart
activeren RNA polymerase
- elongatie
- capping
o begint al tijdens transcriptie
o beschermende functie en herkenningspunt voor ribosoom om te scannen
o GTP reageert om 5’-5’ bindingen te maken via guanylyl transferase  terminale
guanine wordt gemethyleerd en vormt de cap

- Polyadenylatie

, o Aanmaken van poly-a-staart  signaal sequentie wordt herkend door CPSF factor 
recruteert enzymen die poly-a-staart maken  klieving  poly(A) polymerase maakt
poly-a-staart
- Splicing
o Scheiden van exonen (bevatten de
informatie) en intronen (er zijn
verschillende intronen soorten)
o Via hydroxyl attack in intron zelf 
vrijgekomen exon sequentie voert
attack uit op andere kant van intron
o verschillende varianten van
transcripten van een gen 
alternative splicing 
 Exon skipping  Soms kan een exon in het midden overgeslagen worden
 Cryptic splice site  stuk van exon valt
eraf omdat hij in het midden pas
herkend wordt als exon
o Splicing gebeurd vaak door een spliceosoom 
U1-snRNP belangrijk  in U1 zit de 5’ splice site
herkenning  paart mooi met UG

- terminatie
o zodra polyadenylatie plaatsvind 
poly(A)staarten alleen terminatie voor RNA pol II
o ook andere terminatie signalen in sequentie 
voor RNA pol I (ribosomaal RNA) en pol III (tRNA
en andere kleine RNA genen)

GU – AG intron




Increasing protein diversity
- op RNA niveau
o alternative splicing
o meerdere transcriptie sites
o polyadenylatie
o pre-mRNA editing
- op eiwit niveau
o post-translationele modificaties

Problemen met wat een gen is

, - enhancers die ver weg zitten
- overlapping en spliced genes
o alternative splicing
o een DNA sequentie voor meerdere eiwitten
- alternatieve transcriptie start sites
- genen voor non-coderend RNA (ncRNA)

wat is een gen
- mendelian  genetische unit die gezien wordt door verschillen in phenotype die geasocieerd
worden met verschillende allelen op dezelfde locus
- molecular  stuk DNA dat codeerd voor RNA of polypetides met een bekende functie

week 2
Chromosomen in de kern
- lineair discrete unit
- elke soort specifiek aantal  zichtbaar in mitose
- bestaan uit chromatine
o DNA met eiwitten

Chromosoom structuur
Tijdens mitose metaphase heel dik  tijdens G1-S-G2 fase dun en ontwonden

Analyse van chromosomen
- Het makkelijkst tijdens delen of kort hiervoor
o Bloed, huid, tumor, feutale cellen
- Colcemid  houdt chromosoom in M fase  verbreekt spindle  makkelijk onderzoeken
- T-overschot  synchroniseren in S fase DNA synthese langzamer
- Giemsa staining

Fluorescentie methodes
FISH (fluorescence in situ hybridisation)
- Verbeterd de resolutie  labelen en denaturatie (zorgt voor enkelstrengs) fluorescente
stukje
Chromosoom painting
- Hele chromosoom kleuren
- Kijken naar chromosomen en bijvoorbeeld tumoren  kleur
kan je verlies of duplicatie zien
CML
Fusie 2 chromosomen  ongecontroleerde tyrosine kinase 
leukemie

De kern
Nucleolus (blauw)
- Centrum voor synthese en processing van rRNAs
Cajal bodies (geel)
- snRNP biogenese (voor splicing en processing
Splicing (rode vlekjes)
Chromosoom territories