Genexpressie en Genregulatie

Leerdoelen

• Beschrijven van manieren van genregulatie bij prokaryoten en eukaryoten.
• Belang van genexpressie bij zelfregulatie van organismen.
• Uitleggen hoe RNA translatie van mRNA kan voorkomen.

Basisdefinities

• Genregulatie: Het aan- en uitzetten van genen.
• Genexpressie: Het proces waarbij een gen wordt getranscribeerd en getransleerd tot een eiwit.

Genexpressie bij Prokaryoten

• Prokaryoten: Geen celkern, DNA in het cytoplasma.
• Structuurgenen: Genen die eiwitten of RNA vormen en vaak naast elkaar liggen op het DNA.
• Operon: Groep samenwerkende structuurgenen die als een eenheid worden gereguleerd.

Voorbeeld E. Coli & Lactose

• E. Coli leeft in de dikke darm en verteert lactose m.b.v. het enzym β-galactosidase.
• Zonder Lactose:
  • Regulatorgen produceert een repressor.
  • Repressor bindt aan het operatorgebied en voorkomt transcriptie door RNA-polymerase.
• Met Lactose:
  • Lactose (inductor) bindt aan de repressor en verandert de vorm.
  • Repressor kan niet meer binden aan het operatorgebied.
  • RNA-polymerase kan nu de structuurgenen aflezen, enzymen worden geproduceerd.

Voorbeeld E. Coli & Tryptofaan

• E. Coli kan tryptofaan produceren, maar doet dit niet als tryptofaan in de omgeving aanwezig is.
• Zonder Tryptofaan:
  • Repressor is inactief, structuurgenen worden afgelezen, tryptofaan wordt geproduceerd.
• Met Tryptofaan:
  • Tryptofaan (co-repressor) bindt aan de repressor en activeert deze.
  • Actieve repressor bindt aan het operatorgebied en blokkeert transcriptie.

Genexpressie bij Eukaryoten

• Histonen: Eiwitten waar DNA omheen is gewikkeld.
• DNA Methylering: Het aanbrengen van methylgroepen aan DNA waardoor genen minder goed afgelezen kunnen worden.

Transcriptiefactoren en Promotoren

• Transcriptiefactoren: Moleculen die binden aan specifieke DNA-segmenten en de transcriptie reguleren.
  • Kunnen activators of repressors zijn.
• TATA-box: Specifiek deel van promotor waar RNA-polymerase aan bindt.
• Enhancers: DNA-segmenten waar activators binden en de transcriptie verhogen.
• Silencers: DNA-segmenten waar repressors binden en de transcriptie verlagen.

Fijnafstelling van Genexpressie

• Genen kunnen in verschillende mate aan- of uitstaan, afhankelijk van de interactie tussen activators en silencers.

RNA Interferentie bij Eukaryoten

• RNA Interferentie: Voorkomen van genexpressie door translatie te stoppen.
  • MicroRNA (miRNA): Kan mRNA afbreken of blokkeren.

Vorming van microRNA

• miRNA begint als een lange streng RNA die dubbelvouwt.
• Enzym Dicer knipt de dubbelgevouwen RNA in kleinere stukjes.
• miRNA bindt aan eiwitcomplex, complementaire mRNA-deel wordt afgebroken of geblokkeerd.

Samenvatting

• Genregulatie: Aan- of uitschakelen van genen.
• Genexpressie: Het daadwerkelijk vormen van een eiwit uit een gen.
• Beheersing van genexpressie is cruciaal voor de efficiëntie en functionaliteit van een organisme.