Sessie 7 Transcription and Translation PDF

Sessie 7 Transcriptie en Translatie Copyright © Garland Science 2010 1  Overzicht van DNA naar RNA naar eiwit naar transport – structuur RNA – transcriptie in eukaryoten polymerase...

Sessie 7 Transcriptie en Translatie Copyright © Garland Science 2010 1  Overzicht van DNA naar RNA naar eiwit naar transport – structuur RNA – transcriptie in eukaryoten polymerase transcriptie factoren modificaties splicing – translatie door ribosomen 2  Waarom belangrijk? fouten in genexpressie / RNA moleculen (bijv. splicing) en vertaling naar eiwit kunnen resulteren in veel verschillende ziekten! Bijvoorbeeld: Spinale musculaire atrofie Progeria-syndroom (o.a. HGPS) Myotonische dystrofie Kanker Bjorn Nabuurs de enige in NL met HGPS 3  Zie : Video_7_1_Central Dogma Filmpje van DNA naar Eiwit Video_7_1 Central Dogma http://www.youtube.com/watch?v=D3fOXt4MrOM&feature=fvwrel 4 Hoofdstuk 7 Transcriptie Copyright © Garland Science 2010 5  Zelfstudie Genen kunnen met verschillende efficiëntie tot expressie komen 6 Figure 7-2 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Zelfstudie Kenmerken genexpressie Amplificatie = 1 gen veel product Eiwit Eiwit Eiwit Eiwit RNA Eiwit Eiwit Eiwit DNA sequentie RNA RNA RNA Eiwit Eiwit Regulatie = tijd en plaats afhankelijk Eiwit Gen DNA sequentie RNA ‘aan’ Eiwit Gen DNA sequentie RNA ‘uit’ Dit gaan we later uitgebreider bespreken 7  Zelfstudie Bouw RNA Suiker Fosfaat Nucleotide Base paring 5' – 3' synthese Ribose vs Deoxyribose Uracil vs Thymine Enkelstrengs vs Dubbelstrengs 8 Figure 7-3 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Zelfstudie Uracil vs. Thymine Base paring A:U Thymine Uracil 9 Figure 7-4 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Zelfstudie RNA: Enkelstrengs, maar kan zichzelf opvouwen door complementaire binding 10 Figure 7-5 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Zelfstudie Transcriptie RNA streng complementair aan DNA streng Geen proofreading! 11 Figure 7-6 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Zelfstudie Verschillende typen RNAs messenger ribosomaal non-messenger micro transfer 12 Table 7-1 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  RNA transcriptie Transcriptie door RNA polymerase Synthese RNA in de 5’-3’richting RNA is complementair aan de template streng (template DNA wordt afgelezen in 3’-5’richting) Het wordt dus een kopie van de coderende streng 13  In welke richting bewegen de RNA polymerase moleculen? Hersenmomentje! 1µm 14 Figure 7-8 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Kenmerken RNA transcriptie RNA polymerase in eukaryote cellen zijn er verschillende RNA polymerasen voor de synthese van verschillende typen RNAs Meerdere transcripten van 1 gen Gekoppelde transcriptie-translatie (prokaryoten) Gekoppelde transcriptie-processing (eukaryoten) 15  Transcriptie door RNA polymerase II Eukaryoot! 16 Figure 7-7 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Initiatie: Oriëntatie van RNA polymerase Promotor bepaalt aan welke zijde wordt afgelezen! 17 Figure 7-11 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Generieke transcriptiefactoren 18 Figure 7-12 Essential Cell Biology 5th ed. (© Norton NY-London 2019)  Promotor regio: TATA box TATA binding protein (TBP onderdeel van TFIID) bindt aan TATA box en maakt knik in DNA Trekt andere generieke transcriptiefactoren aan 19 Figure 7-13 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023) Initiatie transcriptie 20  Bewerking RNA Deel wordt tijdens transcriptie uitgevoerd Verhoogt stabiliteit mRNA Helpt export kern naar cytoplasma Identificatie: “Dit is mRNA” Signaalfunctie kop-staartcompleet eiwit Enzymen zitten op staart RNA polymerase II – RNA Capping 5’ met guanine + methylgroep – Polyadenylering poly-A-tail – Splicing 21 Figure 7-17 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Posttranscriptionele processen 22 Figure 7-18a Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Eukaryoot: RNA splicing van intronen 23 Figure 7-19 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023) Speciale sequenties geven begin & eind intron aan Startpunt lus R = A of G Y = C of U N = iedere base mogelijk 24 Figure 7-21 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Zie : Video_7_2_RNA Splicing Filmpje RNA splicing Video_7_2 RNA splicing http://www.youtube.com/watch?v=aVgwr0QpYNE 25  Alternatieve splicing = meer variatie 26 Figure 7-25 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Alleen correct gesynthetiseerd mRNA mag naar het cytosol 27 Figure 7-27 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Eukaryoot vs Prokaryoot 28 Figure 7-28 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Samenvatting RNA transcriptie van 5’-3’ RNA verschilt van DNA in structuur: heeft U i.p.v. T RNA is enkelstrengs, maar kan door complementaire bindingen gedeeltelijk dubbelstrengs zijn: functie er zijn verschillende typen RNA 29  Samenvatting RNA transcriptie begint bij de promoters hiervoor zijn generieke transcriptiefactoren nodig intronen worden verwijderd door splicing, hierdoor kunnen van 1 gen meerdere mRNA transcripten ontstaan mRNAs worden gemodificeerd (post-transcriptioneel) door capping, splicing en polyadenylering 30 Pauze 31 Hoofdstuk 7 Translatie Essential Cell Biology Third Edition Copyright © Garland Science 2010 32  Transcriptie compleet en nu? Het RNA verlaat de kern! Van RNA naar eiwit en de rol van… – Codons – tRNA – Ribosomen – Eiwitafbraak 33  Codons De genetische code – triplet code (codon) – 4 basen geeft 64 mogelijke codons – 20 aminozuren (21e aminozuur is selenocysteïne, dit kent geen uniek codon) – ‘speciale’ codons: start en stop Schrijfwijze codons: – doorgaans van 5’ links en 3’ rechts 34  Translatie: van mRNA naar Eiwit Stop kent 3 codons Start = 1 codon AUG (Methionine) 64 verschillende tripletten voor 20 aminozuren en 1 stopeiwit 35 Figure 7-29 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Translatie: van mRNA naar Eiwit 3 Reading frames: L-S-V-T S-A-L-P Q-R-Y-H Notatie mRNA = 5' – 3' 36 Figure 7-30 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  tRNA: transfer RNA RNA molecuul dat een aminozuur koppelt aan codon dihydrouridine pseudouridine 37 Figure 7-33 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Aminozuur moet matchen met anticodon van het tRNA Aminoacyl-tRNA synthetase koppelt het aminozuur aan tRNA We kennen 31 verschillende tRNAs Aminoacyl-tRNA Wobble base: derde base hoeft geen perfecte match te zijn synthetase wordt ook wel tRNA ligase genoemd 38 Figure 7-35 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Beschrijf eens… Hersenmomentje! Functie tRNA… Hoeveel soorten aminoacyl-tRNA synthetases er minimaal in een cel te vinden zijn? Hoe herkent een tRNA een complementair stukje mRNA? Waar komen mRNA en tRNA elkaar tegen? 39  Translatie in ribosomen 40 Figure 7-36 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023) Ribosoom is een groot complex vooral door lange stukken rRNA 3 RNA moleculen 1 RNA molecuul 28 S, ~5070 nucleotiden 18 S, ~1869 nucleotiden 5.8 S, ~156 nucleotiden 5 S, ~121 nucleotiden 41 Figure 7-37 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Structuur Ribosoom 42 Figure 7-38 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  De Start: AUG – (Met) op P-plaats 43 Figure 7-41 (eerste deel) Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Zoeken op mRNA vanaf 5' 44 Figure 7-41 (tweede deel) Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Binding grote ribosomale subunit 45 Figure 7-41 (derde deel) Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Binding tRNA aan volgende codon aa = amino acid 46 Figure 7-41 (vierde deel) Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Eerste peptide binding gevormd 47 Figure 7-41 (vijfde deel) Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Peptideketen vorming En dan…. worden de stappen 1 tot 4 herhaald 48 Figure 7-39 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Einde peptideketen vorming bij stopcodon Eiwit! dus géén tRNA! 49 Figure 7-43 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Zie : Video HC3_3_Translatie Filmpje Translatie Video HC3_3 Translatie http://www.youtube.com/watch?v=5bLEDd-PSTQ&feature=related 50  Transcriptie en translatie samengevat 51 Figure 7-48 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Van peptideketen naar functioneel eiwit Aanvullende modificaties noodzakelijk om volledig functioneel te worden Vouwen in 3D structuur Cofactoren binden Non-covalente bindingen ‘driving force’ Maar ook covalente bindingen (o.a. fosforylering en glycosylering) 52 Figure 7-47 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  RNA kan zowel informatie opslaan… 53 Figure 7-50 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  …als reacties katalyseren: Ribozym 54 Figure 7-51 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Afbraak eiwitten: in proteasome Afbraak eiwit is manier om hoeveelheid eiwit te reguleren en ‘verkeerde’ eiwitten op te ruimen Proteolyse door proteasen (enzymen) In cytosol, lysosomen en celkern Geholpen door ubiquitine (soort markering) 55 Figure 7-45 Essential Cell Biology 6th ed. (© Norton NY-London 2023)  Samenvatting translatie vindt plaats in het cytoplasma en begint bij de ‘AUG’ als startcodon Voor translatie is tRNA nodig ribosoom eiwit complex valt uiteen bij stopcodon de levensduur en kwaliteit van eiwitten wordt streng gecontroleerd eiwitten kunnen in het cytosol en in proteosomen worden afgebroken 56 Nog vragen? 57