REGLERING AV EUKARYOT GENEXPRESSION
description
Transcript of REGLERING AV EUKARYOT GENEXPRESSION
REGLERING AV EUKARYOT GENEXPRESSION
Molekylärbiologi T3, Ht-10Biomedicinska analytikerprogrammet, Karolinska Institutet
Annica Nordvall Bodell
TBP binder TATA-box
Kunskapsmål för detta avsnitt
Från kursplan:• beskriva och jämföra uppbyggnad, struktur och innehåll i eukaryota och
prokaryota genom samt utförligt förklara principerna för genexpression och dess reglering.
Lite mer utförligt:
•De olika stegen i genexpression i eukaryota celler (från DNA till protein)
•Varför genexpressionen måste regleras i eukaryota celler
•Olika nivåer som reglering kan ske på
•Olika regleringsmekanismer som kan reglera mängden protein
•Olika regleringsmekanismer som kan reglera formen på protein
•Hur en signal utifrån kan påverka expressionen av en gen
•Terminologi (t ex promotor, enhancer, epigenetik etc)
Vad kan vara anledningen till att våra celler behöver
reglera sin genexpression?
Varför uttrycks olika proteiner i olika celler?
http://www.mplnet.com/photos/IHC/index.html
Uttryck av CD8 i vävnad
Uttryck av p53 i vävnad
Nästan alla celler i en människa innehåller en fullständig uppsättning av genomet
I en vuxen människa finns ca 200 olika celltyper
Anledningen är att olika gener är påslagna i olika celler
Humana genomet innehåller 20.000 - 25 000 gener
• Vissa uttrycks hela tiden i alla celler; ”Housekeeping genes”
• Vissa uttrycks i celler som ska differentieras
• Vissa uttrycks hela tiden i celler som har differentierats på visst sätt
• Vissa uttrycks bara som svar på yttre påverkan t.ex. vid hormonpåverkan, infektion mm
• Det finns möjlighet att reglera både mängd och form av ett protein i en cell
På vilka nivåer kan genexpression regleras?
Proteinkinaset NEK2, som har en viktig funktion vid celldelning, förekommer i två olika former (NEK2A och NEK2B).
NEK2A förekommer framförallt i kärnan. NEK2B saknar 30 aminosyrar i den C-terminala delen av proteinet, och förekommer i cytoplasman.
a)Förklara de tänkbara mekanismer som kan ligga bakom denna skillnad i form.
b) Skulle samma mekanismer kunna vara förklaringen om skillnaden istället skulle ligga i den N-terminala delen av proteinet? Motivera.
Ex. tentafråga
Kromatin strukturenKan ändras av Chromatine remodeling factors
Epigenetiska mekanismer kan påverka kromatinstrukturen
• ärftliga men reversibla förändringar i DNA som är oberoende av förändringar i DNAt’s nukleotidsekvens
DN 28/10-08
Svält ger avtryck i fosters generMödrar som var gravida under den holländska svältvintern 1944-1945 fick barn som än i dag har märken av den hårda tiden i sina gener. Det visar en ny studie från Nederländerna och USA.
Ett paradigmskifte har ägt rum inom biologin (Karin Bojs)
Förvärvade egenskaper kan faktiskt ärvas! Lamarcks och Lysenkos förhånade påståenden verkar trots allt innehålla ett litet korn av sanning.
Epigenetiska mekanismer påverkar kromatinets struktur
Videolänk
Acetylering av histoner ökar genexpressionen
The Cell 7.34
Transkriptionsaktivering av steroid hormon
Steroidhormoner kan aktivera transkription genom att gå in i cellen och binda steroidhormon receptor. Den aktiverade receptorn (dimer) fungerar som en transkriptionsfaktor
The Cell 15.3
Nedärvning av histonmodifiering
Metylering av DNA kan tysta genexpression
The Cell 7.39, 7.41
Metyleringsmönstret nedärvs till dottercellerna
Reglering vid transkriptionsinitiering
Transkriptionsfaktorer som binder regulatoriska sekvenser i eller i anslutning till genen
Transkriptionsfaktorer; • Aktivator; underlättar/ möjliggör transkription
• Repressor; förhindrar transkription
Regulatoriska sekvenser ;(cis-sekvenser /upstream regulatory element)
• Promotor;– DNA sekvens uppströms (el inom genen) på ca 200
bp.– Binder transkriptions faktorer (TF) och RNA
polymeras.– Kan delas in i Core promotor (-45 - +40) och Proximal
promotor (-50 - -200).
• Enhancer; – Ökar transkription av närliggande gen vid bindning
av TF. Orienterings och positionsoberoende
• Responselement;– Modulerar transkription som svar på externa
stimuli vid bindning av TF
En basal eukaryot promotor är normalt 100-200 bp lång och binder det basala transkriptionskomplexet samt andra generella transkriptionsfaktorer
Eukaryota cis-sekvenser kan se väldigt olika ut
Förutom den basala promotorn så ingår mer genspecifika sekvenser som tex enhancers, responselement etc.
Enhancersekvenser kan kan ligga långt ifrån transkriptionsstart och innehålla cissekvenser för flera olika transkriptionsfaktorer
The Cell kap 7
Uppbyggnad av det basala transkriptions transkriptionskomplexet
C-terminalen av RNA-polymeraset fosforyleras när transkriptionen sätter igång
Transkriptionsfaktorer
Exempel på DNA bindande domäner
IN: N1
Transkriptionsfaktorer binder till olika cissekvenser och påverkar det basala
transkriptionskomplexet
Repressorer
Transkriptionselongering
Posttranskriptionell reglering
• Alternativ splicing
• Alternativa polyA signaler
• RNA editing
• mRNA stabilitet och åtkomlighet
• Posttranslationella modifieringar
Alternativ splicing
Alternativ splicing ex
The Cell 7.53
RNA editing
The Cell 7.55
mRNA stabiliteten och åtkomlighet kan påverkas
• Proteiner kan binda till mRNA och öka stabiliteten
• Proteiner kan binda till mRNA och förhindra translation
• Antisense RNA (eller andra typer av små RNA molekyler) kan leda till blockering, nedbrytning av mRNA (seminarium) eller metylering av DNA
Degradering av mRNA
The Cell 7.55
Blockering av translationen
Reglering via mikro RNA
kromatinstruktur
Transkriptionsinitiering
Alternativa promotorer
Alternativ splicing
Alternativ polyadenylering
Stabilitet/åtkomlighet av mRNA
Modifiering av mRNA
Posttranslationell modifiering
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/01/Gene_Expression.gif
Postranskriptionell reglering
Reglering vid translation
Proteinkinaset NEK2, som har en viktig funktion vid celldelning, förekommer i två olika former (NEK2A och NEK2B).
NEK2A förekommer framförallt i kärnan. NEK2B saknar 30 aminosyrar i den C-terminala delen av proteinet, och förekommer i cytoplasman.
a)Förklara de tänkbara mekanismer som kan ligga bakom denna skillnad i form.
b) Skulle samma mekanismer kunna vara förklaringen om skillnaden istället skulle ligga i den N-terminala delen av proteinet? Motivera.
Ex. tentafråga