BIO 42 Transcriptie

De plaats van transcriptie in de informatie route (het centrale dogma) in een cel. Prokaryoot Eukaryoot De synthese van RNA

De opbouw van DNA DNA bestaat uit 2 polynucleotide strengen (of poly-nucleine zuur ketens). Om elkaar heen gedraaid = α- helix. De strengen zijn opgebouwd uit een suiker-fosfaat ruggegraat met daaraan de stikstofbasen Waterstofbruggen 1 nucleotide

RNA RNA = afkorting van ................... ribonucleinezuur. Opgebouwd uit nucleotiden Stikstofbasen zijn: A, C, G, U en I U = Uracil = ipv T (bij DNA) I = Inosine Enkelstrengs poly-nucleinezuur (die wel intern kan vouwen).

2 verschillen RNA en DNA

Derde verschil DNA en RNA

Enkelstrengs en dubbelstrengs RNA

DNA-RNA binding DNA-RNA hybridisatie

Welke functie (s) heeft RNA? een mRNA wordt vertaald in een eiwit tRNA’s en rRNA’s helpen hierbij andere RNAs spelen een rol bij de regulatie van de genexpressie

Transcriptie Waar start de transcriptie? Wie voert de transcriptie uit? Waar vindt de transcriptie plaats? Hoe wordt de transcriptie geregeld? Wat wordt er voor soort RNA gemaakt? …………….

Transcriptie Het enzym DNA afhankelijk RNA polymerase leest 1 van promotor terminator gen Het enzym DNA afhankelijk RNA polymerase leest 1 van de DNA strengen af en maakt een enkelstrengs RNA molecuul Het RNA Polymerase start bij de promotor en eindigt bij de terminator (sequenties in het DNA).

Transcriptie RNA polymerase ontwindt de helix en maakt een RNA molecuul van 5’  3’ http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/molgenetics/transcription.swf

De promotor van een prokaryoot heeft altijd een bepaalde sequentie

Consensus sequentie genoemd. De Pribnow-box genoemd. Wat bedoelt men met een sterke promotor?

σ-factor RNA polymerase is voor de start van de transcriptie afhankelijk van een eiwit, de σ-factor (Prokaryoten). Bij eukaryoten zijn vele andere transcriptiefactoren (TF’s) actief.

De transcriptie Het RNA polymerase gebruikt 1 DNA streng als matrijs De synthese richting is van 5` naar 3`, net als de synthese richting van DNA. De nucleotiden A, C, G en U worden ingebouwd Het gebied van de helix dat tijdelijk ontwonden is, is maar heel klein.

Transcriptie op nt-nivo 5' - G T A A T C C T C - 3'      sense DNA strand | | | | | | | | |         3' - C A T T A G G A G - 5'    antisense DNA strand   | | | | | | | | |                      (template)           ppp 5' - G U A A U C C U C - 3'OH (messenger) RNA De transcriptie richting → De nt-volgorde van het nieuw gemaakte RNA heeft dezelfde nt-volgorde als de niet-template streng.

Terminatie van de transcriptie De transcriptie wordt beëindigd door een terminatie-signaal

Een EM-opname van de transcriptie van r-DNA (=ribosomaal DNA), waarbij rRNA wordt gemaakt. Op elk DNA zijn meerdere RNA polymerases tegelijk bezig. Aan de lengte van de RNA strengen kan je het begin en eind van een gen (transcriptie-unit) vinden.

Gekoppelde transcriptie-translatie bij prokaryoten vindt plaats in het cytoplasma.

Voorbeeld van regulatie van transcriptie; het lactose-operon

Transcriptie regulatie; het Lac-operon Een operon =..........

De werking van het lactose-operon

Voorbeeld van regulatie van transcriptie; het lactose-operon Geen lactose

Voorbeeld van regulatie van transcriptie; het lactose-operon Wel lactose

Voorbeeld van regulatie van transcriptie; het lactose-operon

Transcriptie bij eukaryoten Lijkt op de transcriptie bij prokaryoten

In eukaryoten zijn bij de transcriptie een aantal RNA polymerases actief; RNA Pol I maakt rRNA RNA Pol II maakt alle pre-mRNA’s RNA Pol III synthetiseert rRNA en de tRNA’s Elk RNA polymerase herkent zijn eigen promotor met de hulp van eigen transcriptie factoren

In een eukaryoot vindt de transcriptie plaats in de kern. In een eukaryoot wordt in de kern een primair transcript gemaakt. Dit wordt ook wel pre-mRNA of hnRNA genoemd. (hn = heterogeen nucleair). Het RNA moet geprocessed worden voordat het als mRNA de kern verlaat.

Opbouw eukaryotisch gen

Door mRNA met DNA te hybridiseren kunnen de introns met de EM zichtbaar worden gemaakt. Een schematische weergave is hieronder te zien.

Splicing is het verwijderen van de introns (niet-coderende stukken DNA) Het splicen wordt (meestal) uitgevoerd door snRNPs= Small nuclear RiboNucleoProteins (Uitspreken als snurps)

Een actieve spliceosoom (met snRNPs) in detail.

Alternatieve splicing Fig. 18-11 Alternatieve splicing Exons DNA Troponin T gene Primary RNA transcript Figure 18.11 Alternative RNA splicing of the troponin T gene RNA splicing mRNA or

Processing bestaat uit 3 stappen: Splicing (= verwijderen van de introns) Capping (= het aanbrengen van een omgekeerde nucleotide aan het 5’-uiteinde). Poly-A-tail. Aan de 3’-kant wordt een A-tail aangebracht. Dit kunnen er honderden zijn!

Capping van het 5`-uiteinde Bij “capping” wordt een nucleotide achterstevoren aan het 5’-uiteinde van de eerste nt van het mRNA gebonden. Hieronder is dat in detail te zien. Functie = ..............

Poly-adenylering Poly-adenylering vindt plaats als het poly-adenyleringssignaal (= sequentie) is gepasseerd Er worden 50 – 300 A’s aan de 3’-kant van het RNA bevestigd. Poly-A polymerase is hiervoor verantwoordelijk.

(distal control elements) Fig. 18-8-3 Poly-A signal sequence Enhancer (distal control elements) Proximal control elements Termination region Exon Intron Exon Intron Exon DNA Upstream Downstream Promoter Transcription Primary RNA transcript Exon Intron Exon Intron Exon Cleaved 3 end of primary transcript 5 RNA processing Intron RNA Poly-A signal Coding segment mRNA 3 Figure 18.8 A eukaryotic gene and its transcript Start codon Stop codon 5 Cap 5 UTR 3 UTR Poly-A tail

Several transcription factors must bind to the DNA before RNA Fig. 17-8 A eukaryotic promoter includes a TATA box 1 Promoter Template 5 3 3 5 TATA box Start point Template DNA strand 2 Several transcription factors must bind to the DNA before RNA polymerase II can do so. Transcription factors 5 3 3 5 3 Additional transcription factors bind to the DNA along with RNA polymerase II, forming the transcription initiation complex. RNA polymerase II Transcription factors 5 3 3 5 5 RNA transcript Transcription initiation complex

Hoe kan de transcriptie van eukaryotische genen worden beïnvloed Fig. 18-9-2 Promoter Activators Gene DNA Enhancer Distal control element TATA box General transcription factors DNA-bending protein Group of mediator proteins Hoe kan de transcriptie van eukaryotische genen worden beïnvloed

Promoter Activators Gene DNA Enhancer Fig. 18-9-3 Promoter Activators Gene DNA Distal control element Enhancer TATA box General transcription factors DNA-bending protein Group of mediator proteins RNA polymerase II Figure 18.9 A model for the action of enhancers and transcription activators RNA polymerase II Transcription initiation complex RNA synthesis

RNA’s In een eukaryotische cel worden bij transcriptie verschillende RNA’s gemaakt: mRNA speelt een rol bij de translatie tRNA speelt een rol bij de translatie rRNA speelt een rol bij de translatie snRNA splicing siRNA regulatie genexpressie

Genen Een gen is een stukje DNA dat codeert voor messenger RNA (mRNA), ribosomaal RNA (rRNA) of transfer RNA (tRNA). Wij hebben ± 30.000 genen die verspreid liggen over onze 46 chromosomen. Ze nemen slechts 1% van al ons DNA in beslag !!

Worden alle delen van een chromosoom gebruikt voor transcriptie en translatie?? Heterochromatine is de meer gecondenseerde vorm van chromatine. Deze vorm is niet actief! Er is geen transcriptie!! Euchromatine is de minder gecondenseerde vorm van DNA… deze vorm is wel actief!

Sommige gebieden (telomeren en centromeer) zijn nooit actief. In andere gebieden kan het Chromatine ge-activeerd en ge-inactiveerd worden. Hierbij spelen methylatie en acetylatie een belangrijke rol.

(b) Generation and function of miRNAs Fig. 18-13 Hairpin miRNA Hydrogen bond Dicer miRNA miRNA- protein complex 5 3 (a) Primary miRNA transcript miRNA’s blijken een grote rol te spelen bij de regulatie van genexpressie. Figure 18.13 Regulation of gene expression by miRNAs mRNA degraded Translation blocked (b) Generation and function of miRNAs

Tot slot Zie de vragen, opdrachten en eindeisen van week 3 in de reader.