T3 H2: Genregulatie

• Biologie
• Secundair onderwijs

Thema 3, Hoofdstuk 2:

 Genregulatie

Mevr. C. De Bremaecker

1. Genregulatie bij prokaryoten

Operon =  2 of + genen onder controle van één promotor

Functie? groep genen als geheel tot expressie brengen

(als de leefomstandigheden daarom vragen)

Voorbeeld: LAC-operon

Lac-operon: bevat 3 genen die coderen voor 3 enzymen die in rol spelen in het lactosemetabolisme

- LacZ: lactose --> glucose en galactose

- LacY: opname lactose 

- LacA: detoxificatie  schadelijke stoffen 

De 3 genen staan onder controle van één promotor. 

Vóór de genen ligt een sequentie waarop regeleiwitten binden --> OPERATOR

Voorbeeld: LAC-operon

- Lacl: regulatorgen: codeert voor de repressor & heeft eigen promotor

Repressor = regeleiwit, bindt op operator die voor de lac-genen zit

Voorbeeld: LAC-operon

Wanneer er  ENKEL GLUCOSE is: 

repressor bindt met operator: geen transcriptie: geen aanmaak enzymen (3) 

Voorbeeld: LAC-operon

Wanneer er GLUCOSE EN LACTOSE is:

lactose bindt met repressor --> repressor komt los van operator --> RNA-polymerase start transcriptie van lac-operon genen --> aanmaak 3 enzymen

Voorbeeld: LAC-operon

Wanneer er ENKEL LACTOSE is:

- - - glucose : cAMP +++ :  bindt aan activatoreiwit

complex bindt op promotor: transcriptie op hoger tempo

cyclischAMP: cyclisch nucleotide afgeleid van ATP, "hongersignaal"

2. Genregulatie bij eukaryoten

Elk celtype heeft zijn eigen expressiepatroon --> celdifferentiatie

V

Epigenetica?

Tak van de  biologische wetenschappen. 

Houdt zich bezig met het bestuderen van omkeerbare veranderingen in de activiteit van genen die niet het gevolg zijn van veranderingen in de basenvolgorde. 

2.1 EPIGENETISCHE MODIFICATIES

DNA-methylering: extra methylgroep op cytosine die net voor guanine komt (+++ in promotor)

Methylering en acetylering DNA

Methylering van Cytosine wordt beïnvloed door invloeden van buitenaf (stress/ eetpatroon). 

Methylering en acetylering DNA

Methylering van Cytosine wordt bij de DNA replicatie meegenomen dus erft het kind het mythileringspatroon van de ouders -> eigenschappen van een kind zijn deels beinvloed door de milieufactoren van de ouders.

2.1 EPIGENETISCHE MODIFICATIES

Modificatie van histonen: 

2.1 EPIGENETISCHE MODIFICATIES

Chromatine remodeling: door eiwitcomplexen

2. Genregulatie bij eukaryoten

Elk celtype heeft zijn eigen expressiepatroon --> celdifferentiatie

V

2.2 Transcriptiefactoren

activatoren <=> repressoren

Genregulatie in volwassen organismen

Belangrijk om RNA-transcriptie te reguleren.

Activator: binden aan enhancers. Bij binding, buigt het DNA en kunnen transcriptiefactoren en DNA-polymerase binden.

2. Genregulatie bij eukaryoten

Elk celtype heeft zijn eigen expressiepatroon --> celdifferentiatie

V

2.3 Nabewerkingen op RNA

Alternatieve splicing van het pre-mRNA

2.3 Nabewerkingen op RNA

Alternatieve startplaatsen voor transcriptie

2. Genregulatie bij eukaryoten

Elk celtype heeft zijn eigen expressiepatroon --> celdifferentiatie

V

2.4 RNA-interferentie

miRNA: 

Bouw: 20tal nucleotiden

Functie: blokkeren/activeren van

 transcriptie/translatie

2.4 RNA-interferentie

2.4 RNA-interferentie

X-inactivatie= Om ervoor te zorgen dat bij mannen en vrouwen de genen op het X-chromosoom in gelijke mate tot expressie komen, wordt één X-chromosoom in de lichaamscellen van een vrouwelijk embryo geïnactiveerd.

2.4 RNA-interferentie

X-inactivatie:

- X-inactivatie gebeurt wanneer het vrouwelijke embryo uit ongeveer honderd cellen bestaat.

- Welk X-chromosoom  (moeder/vader) in welke cellen wordt geïnactiveerd, wordt willekeurig gekozen.

WEETJE: X-gebonden overerving

Bij de mens komt een aandoening voor waarbij de zweetklieren in de huid onvoldoende ontwikkeld zijn. De oorzaak ligt in een mutatie op het X-chromosoom. 

Mannen met die mutatie bezitten geen goed functionerende zweetklieren in hun huid. 

Vrouwen...?

X-gebonden overerving

Bekende aandoeningen: kleurenblindheid en hemofilie (bloedstollingsziekte)

Er bestaan ook afwijkingen gebonden aan het Y-chromosoom, maar die worden minder frequent overgeërfd. Ze gaan namelijk vaak gepaard met mannelijke infertiliteit. 

Een mRNA dat snel wordt afgebroken, kan maar weinig keer vertaald worden, terwijl een stabiel mRNA vaak opnieuw kan dienen als sjabloon voor translatie en dus meer eiwitten oplevert.