Hoorcollege 1: From genomes to building blocks
The central dogma: DNA -- > mRNA -- > proteins
- DNA is a storage space for genetic information and can replicate but has
no enzymatic activity.
- Protein have enzymatic activity and structure but can not replicate.
Genomes vary in size between groups and within groups of organisms.
Central tendency: genome size increases with cellular and developmental
complexity. However, genome size does not predict organismal complexity.
Every DNA that is not an intron or an exon is called intergenic DNA. Bij het
vergelijken van de hoeveelheid coding DNA van verschillende takken komt naar
voren dat coding DNA vooral een rol speelt in de toename van de genome size.
Hoe meer coding DNA hoe groter de genome size. Maar dit zal stagneren en er
zal geen stijgende lijn maar zichtbaar zijn bij de takken van de dieren en planten.
Vanaf hier blijft de hoeveelheid coding DNA hetzelfde ondanks de toename in
genome size. Deze toename in genome size zal vanaf hier waarschijnlijk komen
door de toename van de hoeveelheid intron DNA en intergenic DNA.
Non-coding DNA contains regulatory sequences:
- Regulerende elementen, die de genexpressie aansturen, coderen niet voor
eiwitten.
- 10 – 20% van de het menselijk genoom bestaat uit deze regulerende
elementen. Deze zorgen bijvoorbeeld voor de start / eind van de genen,
hoeveelheid expressie bepalen, DNA replicatie etc.
- Deze worden voornamelijk gelokaliseerd in intragenic DNA en soms in
intron DNA.
De verwachte hoeveelheid menselijke genen ligt lager dan verwacht, mogelijk
door alternatieve splicing van RNA en post-translationele modificaties van
eiwitten waardoor er meer diversiteit is.
De grootste groep (12%) van transcripten van genen zijn transcriptie factoren.
House-keeping genes: always active in every celltype.
Tissue-specific genes: genes that are required for specific cellular function or
genes that drive tissue-specific gene programs (=transcription factor).
Er zijn verschillende componenten van genregulatie:
- Gene: (defined with a start and an end).
- Transcription machinery (RNA polymerase + complex)
- Transcription factors (repressor / activator)
- Regulatory DNA sequences (promoters / operators / enhancers
, Het probleem van trancriptie is dat een cel moet
bepalen welk deel van het genoom afgeschreven
wordt op het juiste moment. Hierbij moet er
bedacht worden waar de genen van interesse zijn
en daarna hoe deze juist worden afgeschreven.
Een prokaryoot gen heeft een promotor, RNA-
coderende sequentie en een terminator. De
promotor is erg belangrijk omdat het de start en
richting bepaald.
Stappen van transcriptie:
1. Promotor recognition: Er zijn drie core components, hieronder genoemd.
Mutaties hierin zal leiden tot verminderde trancriptie. Mutaties tusen deze
core components zal geen effect hebben maar deleties of inserties zullen
ook zorgen voor verminderde transcriptie omdat het leesraam hierdoor
veranderd.
a. Trancription start site (TSS)
b. TATAAT regio, 10 basenparen voor TSS
c. TTGACA regio, 35 basenparen voor TSS
2. Transcription initatiation
3. Trancription elongation
4. Transcription termination
RNA polymerase moet de start herkennen om hen gen te kunnen afschrijven. De
bacteriële RNA polymerase bestaat uit 5 sub-units met een core-enzyme en
sigma factor. Deze sigmafactor is verantwoordelijk voor het herkennen van de -
10 en -35 sequenties en zal hieraan binden. Hiermee wordt de positie en
oriëntatie van het polymerase bepaald.
Eiwitten kunen de DNA sequentie lezen aan de hand van de atomen in de major
en minor groeve van het DNA. Elk basenpaar heeft een specifieke signature
waaraan deze herkend wordt. Niet-covalente interacties tussen aminozuren,
atomen van nucleotiden en fosfaten van de backbonen verhogen de affiniteit van
de specifieke sequentie.
Frequentie van de RNA polymerase initiatie is afhankelijk van de variatie in de
sequentie van -10/-35 regios en welke sigmafactor wordt gebruikt. Echter is dit
niet genoeg voor het maken van beslissingen over de expressie. Hierdoor zijn er
additionele genetische switches aanwezig tussen den promotor om deze genen
aan en uit te zetten.
An operator influences gene activity. It is an regulatory element within promotors.
- They are recognized by regulatory proteins that activate / repress activity.
Activators promote RNA polymerase binding and repressors block RNA
polymerase binding.
Bacteriële transcripten zijn vaak polycistronisch waarbij een promotor wordt
gebruikt voor het afschrijven van mRNA’s, die coderen voor meerdere eiwitten.
Deze eiwitten worden tijdens de translatie gescheiden. Vaak zijn deze genen en
eiwitten aanwezig in dezelfde pathway om snel een pathway aan of uit te zetten.
- Operon = promotor + operator / regulator + genes
The central dogma: DNA -- > mRNA -- > proteins
- DNA is a storage space for genetic information and can replicate but has
no enzymatic activity.
- Protein have enzymatic activity and structure but can not replicate.
Genomes vary in size between groups and within groups of organisms.
Central tendency: genome size increases with cellular and developmental
complexity. However, genome size does not predict organismal complexity.
Every DNA that is not an intron or an exon is called intergenic DNA. Bij het
vergelijken van de hoeveelheid coding DNA van verschillende takken komt naar
voren dat coding DNA vooral een rol speelt in de toename van de genome size.
Hoe meer coding DNA hoe groter de genome size. Maar dit zal stagneren en er
zal geen stijgende lijn maar zichtbaar zijn bij de takken van de dieren en planten.
Vanaf hier blijft de hoeveelheid coding DNA hetzelfde ondanks de toename in
genome size. Deze toename in genome size zal vanaf hier waarschijnlijk komen
door de toename van de hoeveelheid intron DNA en intergenic DNA.
Non-coding DNA contains regulatory sequences:
- Regulerende elementen, die de genexpressie aansturen, coderen niet voor
eiwitten.
- 10 – 20% van de het menselijk genoom bestaat uit deze regulerende
elementen. Deze zorgen bijvoorbeeld voor de start / eind van de genen,
hoeveelheid expressie bepalen, DNA replicatie etc.
- Deze worden voornamelijk gelokaliseerd in intragenic DNA en soms in
intron DNA.
De verwachte hoeveelheid menselijke genen ligt lager dan verwacht, mogelijk
door alternatieve splicing van RNA en post-translationele modificaties van
eiwitten waardoor er meer diversiteit is.
De grootste groep (12%) van transcripten van genen zijn transcriptie factoren.
House-keeping genes: always active in every celltype.
Tissue-specific genes: genes that are required for specific cellular function or
genes that drive tissue-specific gene programs (=transcription factor).
Er zijn verschillende componenten van genregulatie:
- Gene: (defined with a start and an end).
- Transcription machinery (RNA polymerase + complex)
- Transcription factors (repressor / activator)
- Regulatory DNA sequences (promoters / operators / enhancers
, Het probleem van trancriptie is dat een cel moet
bepalen welk deel van het genoom afgeschreven
wordt op het juiste moment. Hierbij moet er
bedacht worden waar de genen van interesse zijn
en daarna hoe deze juist worden afgeschreven.
Een prokaryoot gen heeft een promotor, RNA-
coderende sequentie en een terminator. De
promotor is erg belangrijk omdat het de start en
richting bepaald.
Stappen van transcriptie:
1. Promotor recognition: Er zijn drie core components, hieronder genoemd.
Mutaties hierin zal leiden tot verminderde trancriptie. Mutaties tusen deze
core components zal geen effect hebben maar deleties of inserties zullen
ook zorgen voor verminderde transcriptie omdat het leesraam hierdoor
veranderd.
a. Trancription start site (TSS)
b. TATAAT regio, 10 basenparen voor TSS
c. TTGACA regio, 35 basenparen voor TSS
2. Transcription initatiation
3. Trancription elongation
4. Transcription termination
RNA polymerase moet de start herkennen om hen gen te kunnen afschrijven. De
bacteriële RNA polymerase bestaat uit 5 sub-units met een core-enzyme en
sigma factor. Deze sigmafactor is verantwoordelijk voor het herkennen van de -
10 en -35 sequenties en zal hieraan binden. Hiermee wordt de positie en
oriëntatie van het polymerase bepaald.
Eiwitten kunen de DNA sequentie lezen aan de hand van de atomen in de major
en minor groeve van het DNA. Elk basenpaar heeft een specifieke signature
waaraan deze herkend wordt. Niet-covalente interacties tussen aminozuren,
atomen van nucleotiden en fosfaten van de backbonen verhogen de affiniteit van
de specifieke sequentie.
Frequentie van de RNA polymerase initiatie is afhankelijk van de variatie in de
sequentie van -10/-35 regios en welke sigmafactor wordt gebruikt. Echter is dit
niet genoeg voor het maken van beslissingen over de expressie. Hierdoor zijn er
additionele genetische switches aanwezig tussen den promotor om deze genen
aan en uit te zetten.
An operator influences gene activity. It is an regulatory element within promotors.
- They are recognized by regulatory proteins that activate / repress activity.
Activators promote RNA polymerase binding and repressors block RNA
polymerase binding.
Bacteriële transcripten zijn vaak polycistronisch waarbij een promotor wordt
gebruikt voor het afschrijven van mRNA’s, die coderen voor meerdere eiwitten.
Deze eiwitten worden tijdens de translatie gescheiden. Vaak zijn deze genen en
eiwitten aanwezig in dezelfde pathway om snel een pathway aan of uit te zetten.
- Operon = promotor + operator / regulator + genes
