College 6 Flashcards

Question

waarvoor zorgt RNA polymerase?

Answer 1

RNA polymerase zorgt er voor dat er een volgend nucleotide aan de al gevormde keten (primer) wordt gezet. Hierbij wordt een ribosenucleotide trifosfaat gekoppeld onder afsplitsing van pyrofosfaat (PPi).

Answer 2

1,2,3 I is voor rRNA (ribosomaal RNA) II is voor mRNA (messenger) III is voor tRNA (transport)

Answer 3

in TATAA box

Answer 4

- de promotor - promotor proximal elements - enhancer sites (niet op dia) tot enkele kbp verwijderd van promotor

Answer 5

een stukje DNA rijk aan T en A ongeveer 25 basenparen upstream (in de richting van de 5’ end) van het eerste bp van het gen (+1) waar de daadwerkelijke transcriptie start.

Answer 6

transcriptie factoren die binden aan enhancer sites: stukjes DNA code die naar beide zijden tot enkele kilobp verwijderd kunnen liggen van de promotor (Engels: promoter). Bedenk dat DNA opgevouwen is dus dat de werkelijke (fysieke) afstand tussen enhancer sites en de promotor klein kan (en zal) zijn.

Answer 7

mediator complex eiwitten

Answer 8

Allerlei algemene Transcriptie Factoren (TFIIA, TFIID, TFIIH, B en E etc) en RNA polymerase (geel) vormen samen het transcriptie complex dat het DNA afloopt Bij de transcriptie zijn allerlei speciale eiwitten nodig de zgn. transcriptiefactoren (TF) die elk een eigen specifieke functie hebben. Bv. voordat RNA polymerase II zijn werk kan doen moet het eerst koppelen aan de promotor site: hiervoor zorgt TFIID dat zelf eerst aan de promotor bindt (paars). Zo is er ook nog TFIIH (van Helicase) die er voor zorgt dat de DNA helix ontwindt (dit kost overigens wel ATP). Veel transcriptie factoren verlaten het complex weer als transcriptie eenmaal op gang is (en komen dus weer beschikbaar om een volgend transcriptiecomplex te vormen), terwijl anderen juist pas binden na initiatie van de transcriptie (het paarse pijltje geeft bp +1 aan). TFIID en TFIIH zijn voorbeelden van algemene transcriptiefactoren. Daarnaast zijn er ook nog transcriptiefactoren die specifieker zijn: die dus de transcriptie van een specifieke (groep van) genen beïnvloeden: repressors en activators (zie slides regulatie transcriptie)

Answer 9

RNA polymerase

Answer 10

Deze vinden nog in de kern plaats. In geval van mRNA begint dat eigenlijk gelijk nadat het eerste nucleotide is afgeschreven: de trifosfaat aan de ‘5 prime end wordt chemisch veranderd:het krijg een beschermende ‘dop’ (Cap) en aan het 3 prime end komt een polyA-tail: beiden zorgen ervoor dat het mRNA beschermd wordt tegen exonucleasen (die RNA afbreken door phoshate verbindingen aan de uiteinden van RNA te verbreken), zonder deze post transcriptional modifications zou mRNA nog korter werkzaam zijn dan het nu al is (half life time 30 min). Bovendien hechten later bij de eiwitsynthese (translatie) de ribosomen aan de Cap.

Answer 11

``` Splicing, het verwijderen van niet coderende stukken RNA (introns) is ook een vorm van post transcriptional modification (ook in de kern). Hoewel deze figuur anders suggereert, is het waarschijnlijk zo dat splicing meestal plaatsvindt voordat de poly-a-tail er wordt aangezet. De intronen (geel) worden tijdens splicing verwijderd. De overgebleven exonen kunnen op verschillende manieren aan elkaar geplakt worden: ```

Answer 12

alternatieve splicing: met dezelfde genetische code krijg je dus verschillend mRNA en daarmee later tijdens de translatie anders gebouwde eiwitten. Bij dit plakken zijn zgn. plak-enzymen betrokken: ligasen.

Answer 13

Genen die coderen voor eiwitten die in alle cellen voorkomen (bv. de enzymen van de glycolyse) hebben sterke promotors. Deze promotors zijn makkelijk te herkennen door (algemene transcriptie factoren) TF en liggen oppervlakkig in het chromatine. Daarnaast vindt nog een regulatie plaats van de transcriptie via speciale activatie en repressie eiwitten (specifieke transcriptie factoren) die op hun beurt worden geactiveerd door signaal eiwitten( inducers ook wel ligands genoemd b.v. cAMP). N.B. De specifieke transcriptie factoren hebben in het algemeen niet de afkorting TF. Ze hechten b.v. ook aan promotor proximal region en enhancer sites.

Answer 14

Zo’n ligand kan bv. cAMP zijn (een signaaleiwit dat in de regulering van veel processen een rol speelt) maar ook het directe eindproduct van een bepaald metabool pad: is er al dan niet genoeg product (eiwit) dan bindt dit eiwit aan de repressor (d on next slide) of aan de activator (b on next slide).

Answer 15

Regulatie van de transcriptie Sommige genen coderen voor eiwitten die in bijna alle cellen (denk bv. aan de enzymen van de citroenzuur (TCA) cyclus en de glycolyse) voorkomen, deze ‘huishoudgenen’ hebben vaak sterke promotors (makkelijk en snel te herkennen door de TFs en het polymerase II) en de genen liggen ook minder diep verborgen in DNA. Bovendien bepaalt de staat (precieze chemische structuur) waarin het chromatine zich in de celkern bevindt of een gen beschikbaar is om afgelezen te worden. Genen die voor minder voorkomende eiwitten coderen hebben zwakke promotors en worden slechts af en toe afgelezen. Daarnaast worden sommige genen onder bepaalde omstandigheden meer afgelezen dan onder andere omstandigheden afhankelijk van of hun product (eiwit) in meer (bv. tijdens trainingsperiode) of mindere mate (bv. tijdens een periode van gedwongen bedrust) nodig is. Dit geeft aan dat transcriptie gereguleerd wordt. Je hebt in de celkern speciale eiwitten (die komen overigens vaak vanuit het cytosol als een soort boodschappers) die binden op speciale DNA sequenties en die ervoor zorgen dat de transcriptie geactiveerd wordt dan wel geremd wordt. Vaak worden dergelijke activator en repressor eiwitten op hun beurt weer geactiveerd door binding van een ligand (een zogenaamde inducer) Een dergelijke inducer (signaaleiwit b.v. cyclisch AMP) kan ervoor zorgen dat een activator aan het DNA bindt en het daarmee makkelijker maakt voor RNA polymerase om te binden. Het kan ook zo zijn dat de activator standaard aan het DNA gebonden zit (en dus standaard de transcriptie activeert) maar dat de ligand er voor zorgt dat de activator loskoppelt en de transcriptie vertraagd wordt. Zo kan een ligand er ook voor zorgen dat een repressor loskoppelt (en daarmee transcriptie wordt geactiveerd) of juist aankoppelt (remming van de transcriptie. Je kan de transcriptie dus remmen door te remmen of door minder gas te geven, en juist stimuleren door minder te remmen of meer gas te geven. Het is het uiteindelijke samenspel van vele transcriptie factoren die de mate waarin transcriptie plaatsvindt bepalen. Zo kan een ligand er ook voor zorgen dat een repressor loskoppelt (en daarmee transcriptie wordt geactiveerd) of juist aankoppelt (remming van de transcriptie. Je kan de transcriptie dus remmen door te remmen of door minder gas te geven, en juist stimuleren door minder te remmen of meer gas te geven. Het is het uiteindelijke samenspel van vele transcriptie factoren die de mate waarin transcriptie plaatsvindt bepalen.

Answer 16

De basenpaarvolgorde in het DNA bepalen die in het mRNA en het mRNA brengt de code over naar het cytosol waar aan de ribosomen eiwitten worden aangemaakt. Het proces van omzetten van de code in mRNA naar eiwitten wordt translatie genoemd.

Answer 17

Nu weten we al dat eiwitten bestaan uit ketens van aminozuren, dat de aminozuurvolgorde de functie van het eiwit bepaalt en dat er 20 verschillende aminozuren zijn. Er zijn echter maar vier verschillende basen in DNA en RNA, dus heb je minstens groepjes van drie basen nodig om voor alle aminozuren te kunnen coderen: dat levert je namelijk 4x4x4=64 mogelijke combinaties (tripletten) op. Nu heb je wel een overschot aan combinaties, maar dat is niet erg want sommige belangrijke aminozuren worden door meerdere tripletten (codons) gecodeerd, en bovendien zijn er ook nog drie tripletten die coderen voor het stoppen van de translatie (stopcodons).

Answer 18

t(ransfer)RNA vormt de sleutel tussen de genetische code (die uit DNA is overgenomen door mRNA) en de eiwitsynthese aan de ribosomen tRNA heeft nl: 1.een anticodon dat complementair is aan het codon in mRNA 2. een bindingsplaats voor een aminozuur dat specifiek bij het anticodon (en dus codon) hoort tRNA wordt natuurlijk net als mRNA (en rRNA) in de celkern gemaakt en ook daarbij vinden er posttranscriptionele modificaties plaats, zie groen geel blauw

Answer 19

tRNA is enkelstrengs maar de keten vouwt op zichzelf terug: tussen complementaire basenparen ontstaan H-bruggen. tRNA is hierdoor stabieler dan mRNA.

Answer 20

Op het onderste blad zit het anticodon en aan de 3’ end kan het specifieke aminozuur worden gebonden De oplettende lezer zal zijn opgevallen dat in deze figuur het anticodon IGC is en niet (GGC). De I staat voor inosine (wat je krijgt als je guanosine deamineert=een NH2 groep eraf), echter terwijl G alleen een basenpaar met C kan vormen kan I koppelen met U,A en C. Dit heeft als voordeel dat er slecht 1 tRNA voor alanine nodig is: IGC is het anticodon voor drie van de codons die voor alanine coderen : GCU, GCC en GCA (zie tabel 5.4 drie slides terug). RNA en DNA en dus ook codons en anticodons worden altijd van 5’ naar 3’ genoteerd.

Answer 21

De concentraties tRNA zonder aminozuur zijn heel laag dat komt omdat er in het cytosol heel actieve aminoacyltRNA synthases (voor elk aminozuur een apart enzym) zitten, die razendsnel (en met een heel laag foutenpercentage; 0.001 %) het goede aminozuur aan het bijpassende tRNA koppelen.

Answer 22

Elke koppeling kost het equivalent van 2ATP. Een tRNA met daar aangekoppeld een aminozuur wordt een activated (er waren immers 2 ATP voor nodig) aminoacyl tRNA (aa-tRNA) genoemd. De energie die als het ware ligt opgeslagen in dit aa-tRNA wordt later gebruikt om de peptide binding te vormen (als het aminozuur aan de ribosomen aan andere aminozuren wordt gekoppeld).

Answer 23

In het cytosol zit dus enkelstrengs mRNA (indien er transcriptie plaatsvindt) en aa-tRNAs en er zijn honderdduizenden ribosomen.

Answer 24

De RNA componenten (roze en rood) van de subunits worden ook in de nucleolus (speciaal deel van de nucleus) gevormd met behulp van RNA polymerase I en daar wordt het rRNA ook aan de andere eiwitten gekoppeld en worden de 60S en 40 S subunits gevormd, deze subunits vormen tijdens de translatie het 80 S zware ribosoom (dus in het cytosol) dat deel uit maakt van het translatiecomplex

Answer 25

Initatie Elongatie Terminatie

Answer 26

Cruciaal is natuurlijk de initiatie van de translatie: 1 basenpaar verkeerd starten levert vervolgens door de tripletcodering een ‘onzin eiwit’ op.

Answer 27

Het startcodon op RNA is AUG dit is ook codon voor het aminozuur methionine (Met). Elke cel heeft op zijn minst 2 verschillende typen van Met- tRNA. Een type is exclusief betrokken bij de initiatie: initiatie tRNA (tRNAiMet) het andere type herkent interne Met codons.

Answer 28

De initiatie begint met binding van de 40S subunit aan het mRNA. Dat lukt alleen met behulp van speciale hulpeiwitten de zogenaamde initiatie factoren (eukaryotische InitiatieFactoren: eIFs). eIF-3 voorkomt bijvoorbeeld dat de 60S subunit (vroegtijdig) aan de 40 S unit koppelt. eIF2 zorgt ervoor dat tRNAiMet aan de 40S subunit wordt gekoppeld. Een andere belangrijke factor is eIF-4 ook wel Cap Binding Protein genoemd (CBP). Deze bindt specifiek aan de cap die op het 5’ van ieder mRNA molecuul aanwezig is. Samen met enkele andere eIFs maakt eIF-4 het mogelijk dat de 40S unit en het initiatie tRNA aan het mRNA binden: een zogenaamd pre-initiatiecomplex is gevormd.

Answer 29

Dit pre-initiatiecomplex scant de mRNA keten af (dat kost ook weer ATP) opzoek naar het eerste AUG (startcodon) als dat gevonden wordt koppelt tRNAiMet aan AUG.

Answer 30

Vervolgens en verlaat eIF3 het complex daardoor bindt ook het de 60S subunit. Hiermee is het 80S initiatie complex compleet en verlaten alle andere eIFs het complex ook. (Het loskoppelen van eIF2 kost een GTP).

Answer 31

Er heeft zich een translatiecomplex gevormd: een ribosoom (dat het vormen van een peptide binding katalyseert) heeft zich gevormd uit beide subunits en moet koppelen met een aantal hulpeiwitten, met een mRNA (met de code) en met de aatRNAs (met de geactiveerde aminozuren). Ribosomen schuiven over het mRNA van de 5’ naar de 3’ waardoor het eiwit gesynthetiseerd wordt van het N-einde naar het C-einde. Het eiwit komt als kralen aan een groeiende ketting te voorschijn uit het ribosoom. In elke cel zitten een paar honderdduizend ribosomen! Elk mRNA molecuul kan meerder malen afgelezen worden door ribosomen die vaak met meerdere tegelijk het mRNA aflopen. In dit opzicht is de eiwitsynthese efficiënt te noemen (al kost het wel veel energie: ATP en GTP)

Answer 32

aa-tRNA zorgt er samen met allerlei Elongation Factors voor dat er aan het ribosoom een keten van gekoppelde aminozuren ontstaat (eiwitketen van N naar C-terminal) De peptide keten wordt gevormd van het N uiteinde naar het C einde. Herinner je dat de aminozuren onderling verschillen door de Rest groepen die ze hebben.

Answer 33

AatRNA site Peptide site Exit site

Answer 34

‘GTP afhankelijke’ Elongation Factor (eEF1α) nodig Ieder geactiveerd aa-tRNA doorloopt de drie verschillende bindingsplaatsen voor tRNA die er in elk ribosoom zijn waarbij peptidyltransferase de reeds gevormde eiwitketen overdraagt op het nieuwe aa-tRNA. Deze bindingsplaatsen zitten op de overgang van de 2 subunits van het ribosoom en worden achtereenvolgens de A, P en E sites genoemd van Aminoacyl, Peptidyl en Exit. De groeiende polypetideketen zit covalent gebonden aan een tRNA in de P-site, het volgende aminozuur komt binnen met een aa-tRNA dat bindt aan de A-site, het aminozuur wordt aan de keten gekoppeld, neemt hierbij de keten over en verplaatst vervolgens naar de P-site (waardoor de A-site weer beschikbaar komt voor het volgende aa-tRNA). De tRNA die eerst de peptide keten droeg (in de P-site) wordt tijdens dit proces ‘weggedrukt’ in de E-site en verlaat vervolgens het ribosoom en heeft op dat moment dus geen aminozuur meer aan zich gebonden. Echter dit zal niet lang duren want vrijwel onmiddellijk zal dit tRNA weer geactiveerd worden (geladen worden) met een aminozuur door 1 van de vormen van het zeer actieve enzym aminoacyl-tRNA-synthase.

Answer 35

``` GTP afhankelijke Elongation Factor (eEF2) nodig ```

Answer 36

tRNAiMet bezet de P-site in het ribosoom en vervolgens moet het volgende activated a-tRNA de A-site gaan bezetten (zie boven) A-tRNA kan dat niet zelfstandig maar doet dat met behulp van eEF-1α (eukaryotic Elongation Factor-1α). Bijna alle aa-tRNA zitten in vivo gebonden in een complex met EF-1α en GTP . Als zo’n complex het juiste anticodon op de A-site herkent koppelt aa-tRNA vindt hydrolyse van GTP naar GDP plaats (kost dus energie) en daarna verlaat het GDP- EF-1α complex het ribosoom weer. In dit complex moet GDP weer vervangen worden door GTP (voordat de volgende aa-tRNA gebonden kan worden) en hierbij is EF-1ß betrokken.

Answer 37

Dus eiwitsynthese kost veel energie. Per aminozuur (!) in elk geval: 2ATP om het aminoacyl-tRNA te vormen 2GTP om het aminozuur aan de eiwitketen te koppelen in het ribosoom

Answer 38

GTP= guanosinetrifosfaat (lijkt erg op ATP: adenosinetrifosfaat)

Answer 39

Translatie stopt indien het ribosoom een stopcodon (slide 30) tegenkomt. Hierbij zijn verschillende release factors (RFs) betrokken.

Answer 40

Terwijl en nadat de eiwitketen uit een ribosoom komt begint hij zich vaak al te vouwen richting zijn definitieve structuur, daarbij worden er vaak (co-translationeel en post-translationeel) nog chemische veranderingen aangebracht: er worden fosfaatgroepen of suikergroepen aangehangen, of vetten of er worden b.v. zwavelbruggen gevormd. Dergelijke modificaties spelen zich vaak af binnen allerlei membraanstructuren in de cel zoals in het endoplasmatisch reticulum (ER) dat ook voor transport van de nieuw gevormde eiwitten in de cel zorgt (een groot deel van de ribosomen zit al gekoppeld aan het ER, met name voor eiwitten die uitgescheiden worden naar extra cellulair) . Herinner je ook de chaperone eiwitten die bij dit vouwen een belangrijke rol spelen. Bij uitscheiding van eiwitten is vooral ook in het Golgi apparaat (dat eiwitten verder modificeert) betrokken (in deze figuur gaat het om een stof die uitgescheiden wordt door de cel b.v. insuline in de alvleesklier)

Answer 41

Transcriptie (hoeveel mRNA wordt er gemaakt) en/of Translatie (daarbij kunnen initiatie,elongatie en terminatie beïnvloed worden)

Answer 42

Bij bacteriële infecties krijgen we soms antibiotica voorgeschreven. Streptomyosine b.v. bindt aan de kleine subunit van de ribosomen van de bacteriën en voorkomt de initiatie van translatie, wat zal leiden tot het sterven van de bacteriën. Chloramphenicol bindt aan de grote ribosomale subunit en voorkomt dat peptidyl transferase zijn werk kan doen. Tetracycline blokkeert de A-site van de ribosomen in bacteriën.

College 6 Flashcards

(67 cards)