College 6; 2-12 (hoofdstuk 7; controle van gen-expressie; reguleren van transcriptie)
In ons lichaam bevinden zich zowel de neuron cel als de lymfocyt
(bloedcel). Deze cellen hebben beide een andere levensduur,
functie en vorm; de neuron is groot en strek vertakt terwijl de
lymfocyt klein is. Toch bevatten deze cellen dezelfde genetische
informatie. Hoe is het mogelijk dat dan de ene cel zich ontwikkelt
tot een neuron en de ander tot een bloedcel?
Bij een experiment werd er uit een cel, die al
gedifferentieerd is (hier een huidcel van een kikker)
de kern gehaald; de genetische informatie wordt
overgebracht. Deze wordt in een eicel geplaatst,
waarvan het DNA kapot is gemaakt. Deze eicel zal
zich dan ook ontwikkelen tot een kikkervisje. De
genetische informatie, die in de kern zit, bevat dus
alle informatie die nodig is om een kikkervisje te
ontwikkelen. De omgeving in verschillende cellen is
anders, hier komen andere eiwitten in voor, deze beïnvloeden de manier waarop een cel zich
ontwikkelt.
We beginnen ons leven allemaal als een eicel; deze eicel kan zich differentiëren tot ongeveer 200
typen andere cellen. Wanneer je in zon volledig gedifferentieerde cel een aantal eiwitten brengt,
waaronder veel transcriptie factoren. Deze eiwitten zorgen ervoor dat de cel op een andere manier
wordt uitgelezen en dus een ander gedrag gaat vertonen. Zo kan deze cel weer terug veranderen
naar een stamcel.
Verschillende cellen uit verschillende organen heeft genomen. Bij iedere cel de aanwezigheid van
bepaalde genen gecheckt. Bij cellen uit hetzelfde orgaan is er de meeste overeenkomst; zij hebben
dezelfde cellen up-gereguleerd en down-
gereguleerd. In cellen worden bepaalde
genen meer uitgelezen dan andere. Ook
verschilt de eiwit-expressie in
verschillende organen. Ze zijn gescheiden
op zowel grootte en lading. Uit één gen
kun je veel verschillende eiwitten maken.
Op het traject van DNA naar een actief
eiwit, zijn er vele controle mechanismen
(zie afbeelding).
Transcriptie controle
Hiervoor moet het DNA herkend worden, wat bestaat uit vier verschillende basen. Hoe
kan er een onderscheid worden gemaakt zodat je weet dat het ene gen wordt uit gelezen
en de andere niet? Er wordt gekeken naar moleculaire verschillen in het DNA. De
waterstofbruggen, waarmee de basen verbonden zijn, zitten aan de binnenkant van de
helix; zijn niet te zien aan de buitenkant van de helix, behalve wanneer je deze uit elkaar
trekt door de RNA polymerase. De waterstofbruggen worden dus niet gebruikt voor
herkenning. Aan de buitenkant van het DNA verschillen de major en minor groove; hier
verschillen de basenparen. Verschillen in de minor groove zijn minimaal; wordt weinig
gebruikt om de sequenties te herkennen. In de grote groeve is er meer moleculaire
diversiteit. Gen regulerende eiwitten herkennen de code van de basenparen aan de
, buitenkant in de grote groeve van de
DNA dubbel helix. Bepaalde gen
regulerende eiwitten herkennen bepaalde codes; hoe langer de
code, hoe meer selectief de herkenning. De Lac repressor bindt
normaal gesproken op het DNA en zorgt ervoor dat er geen gen
transcriptie plaatsvindt (=repressor). Wanneer er in de cel veel
lactose is
gemaakt, dan
bindt lactose aan de lac repressor en dan zal deze
los laten van het DNA. Hierdoor worden de
genen dus wel uitgelezen; deze zijn belangrijk
voor de metabolisme van lactose (kapot maken).
Dus bij weinig lactose worden de genen niet
uitgelezen -> geen metabolisme, maar bij veel
lactose wel. De lac repressor gaat dus interacties
aan met de basenparen van het DNA in de grote
groeve, wanneer het gebonden is. Bijvoorbeeld
met de zijstaart van een van zijn aminozuren
(hier asp); deze heeft een amide binding
(waterstof acceptor en donor) waardoor hij
waterstofbruggen kan vormen met het TA
basenpaar. De aminozuren moeten in een
bepaalde structuur aangeboden worden aan het DNA voor de
binding. Ze worden, in vele gevallen, gepositioneerd op een α-
helix. Deze helix past precies in de grote groeve van de DNA
dubbel helix. Eén helix geeft vaak niet voldoende herkenning
en stabiliteit, kan maar 6 basenparen herkennen. Daarom
wordt er een dimeer gebruikt, die beide worden
gepositioneerd op een bepaalde afstand van 3.4 nm (=10
basenparen = 1 draaiing van een helix). Daardoor een grotere
selectiviteit en een hogere affiniteit door meerdere secundaire
interacties.
Leucine zipper; 2 alfa helices draaien in elkaar waardoor ze op
een gegeven moment uit elkaar gaan. Daardoor genereer je
twee alfa helices die precies in de groeve passen van het DNA en dit kunnen herkennen.
Door gebruik te maken van verschillende combinaties, kun je meerdere sequenties
herkennen. Twee elementen nodig voor een sterke affiniteit.
Zn-vinger; de secundaire structuur wordt gestabiliseerd met een metaalion, zink.
Coördineert aan de zijstaarten van cysteïne en histidine, maakt een viervoudige omringing
van die zijstaarten. Dit zorgt voor een vouwing met een korte stabiele alfa helix en een sheet
structuur. Op deze alfa helix komen weer aminozuren voor die DNA sequenties kunnen
herkennen. Ook deze worden vaak als dimeer ingebouwd in de grote groeve. Bij een vlieg,
muis en mens zijn de zelfde manieren van herkenning
In ons lichaam bevinden zich zowel de neuron cel als de lymfocyt
(bloedcel). Deze cellen hebben beide een andere levensduur,
functie en vorm; de neuron is groot en strek vertakt terwijl de
lymfocyt klein is. Toch bevatten deze cellen dezelfde genetische
informatie. Hoe is het mogelijk dat dan de ene cel zich ontwikkelt
tot een neuron en de ander tot een bloedcel?
Bij een experiment werd er uit een cel, die al
gedifferentieerd is (hier een huidcel van een kikker)
de kern gehaald; de genetische informatie wordt
overgebracht. Deze wordt in een eicel geplaatst,
waarvan het DNA kapot is gemaakt. Deze eicel zal
zich dan ook ontwikkelen tot een kikkervisje. De
genetische informatie, die in de kern zit, bevat dus
alle informatie die nodig is om een kikkervisje te
ontwikkelen. De omgeving in verschillende cellen is
anders, hier komen andere eiwitten in voor, deze beïnvloeden de manier waarop een cel zich
ontwikkelt.
We beginnen ons leven allemaal als een eicel; deze eicel kan zich differentiëren tot ongeveer 200
typen andere cellen. Wanneer je in zon volledig gedifferentieerde cel een aantal eiwitten brengt,
waaronder veel transcriptie factoren. Deze eiwitten zorgen ervoor dat de cel op een andere manier
wordt uitgelezen en dus een ander gedrag gaat vertonen. Zo kan deze cel weer terug veranderen
naar een stamcel.
Verschillende cellen uit verschillende organen heeft genomen. Bij iedere cel de aanwezigheid van
bepaalde genen gecheckt. Bij cellen uit hetzelfde orgaan is er de meeste overeenkomst; zij hebben
dezelfde cellen up-gereguleerd en down-
gereguleerd. In cellen worden bepaalde
genen meer uitgelezen dan andere. Ook
verschilt de eiwit-expressie in
verschillende organen. Ze zijn gescheiden
op zowel grootte en lading. Uit één gen
kun je veel verschillende eiwitten maken.
Op het traject van DNA naar een actief
eiwit, zijn er vele controle mechanismen
(zie afbeelding).
Transcriptie controle
Hiervoor moet het DNA herkend worden, wat bestaat uit vier verschillende basen. Hoe
kan er een onderscheid worden gemaakt zodat je weet dat het ene gen wordt uit gelezen
en de andere niet? Er wordt gekeken naar moleculaire verschillen in het DNA. De
waterstofbruggen, waarmee de basen verbonden zijn, zitten aan de binnenkant van de
helix; zijn niet te zien aan de buitenkant van de helix, behalve wanneer je deze uit elkaar
trekt door de RNA polymerase. De waterstofbruggen worden dus niet gebruikt voor
herkenning. Aan de buitenkant van het DNA verschillen de major en minor groove; hier
verschillen de basenparen. Verschillen in de minor groove zijn minimaal; wordt weinig
gebruikt om de sequenties te herkennen. In de grote groeve is er meer moleculaire
diversiteit. Gen regulerende eiwitten herkennen de code van de basenparen aan de
, buitenkant in de grote groeve van de
DNA dubbel helix. Bepaalde gen
regulerende eiwitten herkennen bepaalde codes; hoe langer de
code, hoe meer selectief de herkenning. De Lac repressor bindt
normaal gesproken op het DNA en zorgt ervoor dat er geen gen
transcriptie plaatsvindt (=repressor). Wanneer er in de cel veel
lactose is
gemaakt, dan
bindt lactose aan de lac repressor en dan zal deze
los laten van het DNA. Hierdoor worden de
genen dus wel uitgelezen; deze zijn belangrijk
voor de metabolisme van lactose (kapot maken).
Dus bij weinig lactose worden de genen niet
uitgelezen -> geen metabolisme, maar bij veel
lactose wel. De lac repressor gaat dus interacties
aan met de basenparen van het DNA in de grote
groeve, wanneer het gebonden is. Bijvoorbeeld
met de zijstaart van een van zijn aminozuren
(hier asp); deze heeft een amide binding
(waterstof acceptor en donor) waardoor hij
waterstofbruggen kan vormen met het TA
basenpaar. De aminozuren moeten in een
bepaalde structuur aangeboden worden aan het DNA voor de
binding. Ze worden, in vele gevallen, gepositioneerd op een α-
helix. Deze helix past precies in de grote groeve van de DNA
dubbel helix. Eén helix geeft vaak niet voldoende herkenning
en stabiliteit, kan maar 6 basenparen herkennen. Daarom
wordt er een dimeer gebruikt, die beide worden
gepositioneerd op een bepaalde afstand van 3.4 nm (=10
basenparen = 1 draaiing van een helix). Daardoor een grotere
selectiviteit en een hogere affiniteit door meerdere secundaire
interacties.
Leucine zipper; 2 alfa helices draaien in elkaar waardoor ze op
een gegeven moment uit elkaar gaan. Daardoor genereer je
twee alfa helices die precies in de groeve passen van het DNA en dit kunnen herkennen.
Door gebruik te maken van verschillende combinaties, kun je meerdere sequenties
herkennen. Twee elementen nodig voor een sterke affiniteit.
Zn-vinger; de secundaire structuur wordt gestabiliseerd met een metaalion, zink.
Coördineert aan de zijstaarten van cysteïne en histidine, maakt een viervoudige omringing
van die zijstaarten. Dit zorgt voor een vouwing met een korte stabiele alfa helix en een sheet
structuur. Op deze alfa helix komen weer aminozuren voor die DNA sequenties kunnen
herkennen. Ook deze worden vaak als dimeer ingebouwd in de grote groeve. Bij een vlieg,
muis en mens zijn de zelfde manieren van herkenning
