genregulatie

• structurele genen bevatten de genetische informatie voor de synthese van eiwitten en enzymen.
• De activiteit en eigenschappen van een cel worden bepaald door de eiwitten die ze bevat
• Genregulatie wordt gencontrole genoemd
• Een cel 'weet' wanneer en welk stuk DNA overgeschreven moet worden door een signaal naar de kern af te geven op het moment dat een bepaald eiwit of enzym nodig is
• Het genregulatiesysteem is een ingewikkeld terugkoppelingssysteem
• Negatieve terugkoppeling vindt plaats door regulatorgenen die de enzymvorming onder controle houden
• Er zijn verschillende soorten genen aanwezig in het genetisch materiaal:

  • Structurele genen: bevatten genetische informatie voor de synthese van eiwitten en enzymen
  • Promotor-gen: dient om het DNA-afhankelijk RNA-polymerase te binden
  • Operator-gen: plaats waar de repressor zich kan binden om de expressie van genen te voorkomen
  • Regulator-gen: bevat genetische informatie voor de synthese van het repressor-eiwit
• Organismen groeperen genen die coderen voor samenwerkende eiwitten in een operon voor efficiëntie
• Het lac-operon in de bacterie Escherichia coli is een bekend cluster van genen voor de afbraak van lactose
• Het lac-operon bevat:

  • β-galactosidase (Z-gen)
  • β-galactoside permease (Y-gen)
  • β-galactoside transacetylase (A-gen)
• Negatieve controle van het lactose-operon:

  • Lac repressor bindt aan het operatorgen als er geen lactose aanwezig is
  • Bij toevoeging van lactose wordt de repressor inactief en kan de synthese van enzymen voor lactose-afbraak plaatsvinden
• Positieve controle van het lactose-operon:

  • Bij aanwezigheid van lactose en geen glucose wordt het lac-operon tot expressie gebracht
  • Activatoreiwit is nodig voor expressie van het lac-operon
  • RNA-polymerase kan niet binden als glucose aanwezig is
• Het lac-operon vertoont leaky expression, waarbij zelfs bij afwezigheid van lactose een beetje eiwit wordt aangemaakt
• Genregulatie = de sturing van de genexpressie
• De activiteit en eigenschappen van een cel worden bepaald door de eiwitten die ze bevat
• Hoeveelheid eiwit wordt bepaald door:

  • Concentratie specifiek mRNA
  • Frequentie waarmee het mRNA vertaald wordt
  • Stabiliteit van het mRNA en het eiwit
• Genetisch materiaal bevat verschillende soorten genen:

  • Structurele genen = bevatten de informatie voor de productie van enzymen/eiwitten
  • Promotor-gen = controleert de structurele genen, fungeert als bindingsplaats voor RNA-polymerase (aanmaak mRNA)
  • Operator-gen = bindingsplaats voor de repressor
  • Regulator-gen = produceert het repressoreiwit (bevat een eigen promotor) kan zich binden op de operator om de transcriptie van de structuurgenen te blokkeren
  • Operon = groep genen die samenwerken voor een specifiek metabolisch reactieschema
  • Junk DNA
• Voorbeeld genregulatie: lac-operon

  • Negatieve controle:
  • In afwezigheid van lactose: Lac repressor zet zich vast op de operator, het operon kan niet afgelezen worden, er worden geen enzymen voor de afbraak van lactose gevormd
  • In aanwezigheid van lactose (en het isomeer allolactose):
  • Lac repressor moet weggehaald worden!
  • Bij binding met allolactose: repressor lost operatorgen, start synthese mRNA van het lac-operon
  • Allolactose is een inductor of antirepressor, induceert de transcriptie door het blokkeren van de repressor
• Voorbeeld genregulatie: lac-operon

  • Positieve controle:
  • Activatoreiwit nodig voor de expressie van lac-operon
  • Zolang er glucose aanwezig is, is er geen vorming van een activatorcomplex en kan RNA-polymerase zich niet gemakkelijk binden op de promotor, geen/weinig expressie
  • Leaky expression