College 6: Regulatie van gen expressie

Presentatie over: "College 6: Regulatie van gen expressie"— Transcript van de presentatie:

1 College 6: Regulatie van gen expressie
Eukaryoten: Chromatine (Nucleosomen) Regulatie van genexpressie Two-Hybrid systeem DNA-bindingsmotieven in eiwitten RNA processing (post transcriptionele processing)

2 Celcyclus

3 Interfase chromosomen
Verschillende vormen van chromatine waarneembaar: Heterochromatine - compacte structuur - 10% van totaal chromatine - transcriptioneel inactief - centromeren; telomeren Euchromatine - minder compacte vorm - rest van chromatine - meeste transcriptioneel actief

4 Chromatine bestaat uit DNA en eiwit (histonen)

5 Histonen 5 klassen (H1b, H2a, H2b, H3 en H4)

6 Eigenschappen van histonen

7 DNA winding rond Histoncomplex: nucleosoom (10 nm)
Nucleosoom omvat 200 bp DNA waarvan 147 bp DNA is gewikkeld om 1 histoncomplex (octameer)

8 DNA winding rond Histoncomplex (vervolg)
- Histonen binden het DNA niet random maar lijkt afhankelijk van de aanwezige hoeveelheid A=T paren. - Een cluster van 2 of 3 A=T paren vergemakkelijkt compressie van de kleine groeve. - Verwijdering van 1 helix draai - Nucleosoom = 7-voud condensering

9 Histoncomplex

10 Post translationele modificatie Histon N- en/of C- terminale “staarten”: Histoncode
(Lys en Arg)

11 Condenseren van eukaryotisch genomisch DNA (vervolg)

12 Condenseren van eukaryotisch genomisch DNA (vervolg)
Histonstaarten maken condensatie mogelijk: Belangrijke rol Lys 16 van Histon 4 interactie met H2A en H2B van volgende nucleosoom Nucleic Acids Res March; 39(5): 1680–1691. The effects of histone H4 tail acetylations on cation-induced chromatin folding and self-association Abdollah Allahverdi, Renliang Yang, Nikolay Korolev,* Yanping Fan, Curt A. Davey, Chuan-Fa Liu,* and Lars Nordenskiöld*

13 Nucleosomen draaien in tot een 30 nm fiber: 100-voud condensering

14 Verdere condensering tot chromosoom structuur

15 Condensering DNA tot 700 nm structuur
Mogelijke rol van Condensines in de condensering van DNA

16 Genexpressie Prokaryoten: RNA pol. toegang tot promotoren
pos. en neg. regulatie (activatoren/repressoren) Regulatie eiwitten weinig complex - Transcriptie en translatie gekoppeld Eukaryoten: RNA pol. toegang tot promotoren beperkt chromatine structuur vnl. pos. regulatie (activatoren) Regulatie eiwitten complex (multimeren) Transcriptie en translatie niet gekoppeld

17 Transcriptie activatie
Transcriptie verandering chromatine structuur (“remodelling”) rol van enzymen I. Covalente modificatie histonen: Activatie van transcriptie: HATs (histon acetyltransferases) acetyleren Lysine residuen in Histonen, hierdoor reductie van affiniteit van nucleosoom voor DNA Inactivatie van transcriptie: Deacetylering

18 Decondenseren van eukaryotisch genomisch DNA
Acetylering van Lysine 16

19 Transcriptie activatie (vervolg)
II. ATP afhankelijke “remodelling” Eiwitcomplexen die zorgen voor verwijderen of verplaatsen van nucleosomen SWI/SNF chromatin “remodelling” complex: zorgt voor hypersensitieve plaatsen op DNA en binding van transcriptiefactoren

20 Transcriptie activatie (vervolg): yeast HO gene

21 Regulatie van genexpressie in eukaryotische cellen

22 Regulatie van genexpressie in eukaryotische cellen (vervolg)
- domein voor DNA binding - 1 of meer domeinen voor eiwit interactie (leucine zippers; helix-loop-helix)

23 Regulatie van genexpressie in eukaryotische cellen (vervolg)

24 Regulatie van genexpressie in eukaryotische cellen: repressor

25 Galactose metabolisme in gist: regulatie GAL genexpressie
GAL genen liggen verspreid over 3 chromosomen: vglb promotoren en UAS 6 enzymen *: galactose import en metabolisme: galactose glucose In gist is glucose kataboliet repressor van expressie GAL genen *

26 Galactose metabolisme in gist: regulatie GAL genexpressie (vervolg)
Start: galactose afwezig

27 Two-Hybrid systeem: studie naar eiwit-eiwit interactie
Gebaseerd op Gal4p Gal4p bevat DNA bindingsdomein en activatiedomein:

28 Two-Hybrid systeem: Gal4p uit gist

29 Two-Hybrid systeem: Gal4p uit gist

30 Two-Hybrid systeem: Gal4p uit gist

31 Regulatie eiwitten: DNA bindingsdomeinen
Zink vinger-achtig motief in Gal4P

32 Regulatie eiwitten: DNA bindingsdomeinen (vervolg)
Helix-turn-helix Homeodomein

33 Regulatie eiwitten: domein voor eiwit-eiwit interactie
Leucine zippers

34 Regulatie eiwitten: domein voor eiwit-eiwit interactie (vervolg)
Helix-loop-helix

35 Post-transcriptionele modificatie

36 Typen introns Vier typen Type I en II: - zelfsplitsend geen ATP nodig
nucleofiel nodig voor uitknippen van intron Meeste introns niet zelfsplitsend kost ATP Spliceosoom nodig (groot eiwit complex) (type III) Endonuclease nodig (type IV in tRNA)

37 Type I intron

38 Type II intron

39 Type III intron / Spliceosoom
Rol Spliceosoom bij verwijderen van type III introns Spliceosoom is opgebouwd uit: - 5 snRNAs (U1, U2, U4, U5 en U6) eiwitten Ribozym (aanwijzingen hiervoor) UG 5’ AU 3’ 3’ splice site: poly pyrimidines (U en C)

40 Alternatieve processing van primair RNA transcript (1)
1. Keuze polyA plaats

41 Alternatieve processing van primair RNA transcript (2)
2. Alternatieve “verbind” patronen Een combinatie van 1 en 2 komt ook voor.