H2: Eiwitsynthese Flashcards
Wat is mucoviscidose?
Een erfelijke aandoening die ontstaat als gevolg van een fout in het CFTR-gen
= taaislijmziekte
= cystic fibrosis
Gen van 190kb
Wat is het CFTR-gen?
= cystic fibrosis transmembrane regulator
Wat is de functie van het CFTR-eiwit?
Vouwt zich samen tot tunnel die zich verankert in celmembraan.
> Elektrolyten (vb. chloor, natrium) kunnen in & uit de cel
Wat gebeurt er bij een fout in het CFTR-gen?
CFTR-eiwit is defect door genetisch defect > ontplooit zich niet correct > kanaalfunctie geheel of gedeeltelijk verloren > elektrolytenbalans onevenwicht > opstapeling taaie slijmen in luchtwegen & maagdarmstelsel
DNA is …
… de blauwdruk voor de bouw van een organisme
Uit welke stappen bestaat de eiwitsynthese?
- Transcriptie
- Translatie
- Post-translationele modificatie
Waar vindt de eiwitsynthese plaats?
In het cytoplasma van elke cel. Ter hoogte van het ribosoom
Wat gebeurt er bij de transcriptie?
De code (DNA) wordt overgeschreven
Hoe gebeurt de transcriptie?
Dubbelstrengig DNA wikkelt zich gedeeltelijk uiteen > RNA-polymerase (enzym) gaat over de niet-coderende streng om een nieuw coderende streng te maken > ° mRNA (enkelstrengig)
Wat is mRNA?
= messenger RNA (ribonucleïnezuur)
Wat zijn de verschillen tussen DNA en mRNA?
- mRNA bevat een ribosesuiker
- mRNA is enkelstrengig
- bij mRNA Thymine is vervangen door Uracil
Wat zijn de gelijkenissen tussen DNA en mRNA?
Beide nucleïnezuren & dezelfde informatie als coderende streng
Waarom mRNA ontwikkelen & niet onmiddellijk DNA gebruiken voor de eiwtsynthese?
DNA is te groot en kan de celkern niet verlaten. mRNA gaat makkelijk door de opening in de kernmembraan naar het cytoplasma
Wat gebeurt er nog met de nieuwe mRNA-streng voor het de kern verlaat?
Splicing:
Onnodige, niet-coderende fragmenten (intronen) uitgeknipt & afgebroken + nodige, coderende (exonen) aan elkaar gehecht
< meer intronen dan exonen dus veel knipwerk
Wat gebeurt er bij splicing bij het CFTR-gen?
Slechts 27 exonen > na splicing °mRNA van 6500 bp (<=> DNA 190 kb) > 97% van het gen wordt weggeknipt!
Wat gebeurt er bij translatie?
= vertalen van de code
mRNA wordt thv ribosoom in cytoplasma gebruikt om aminozuren te selecteren
Waaruit bestaat een ribosoom?
rRNA (ribosomaal RNA) & eiwitten
Hoe gebeurt de translatie?
mRNA wordt afgelezen van 5’ naar 3’ triplet per triplet/codon (3basen) > aminozuren aan elkaar = proteïne
Wat is een codon?
= een triplet dat leidt tot de selectie van een aminozuur
Hoeveel verschillende codons zijn er?
3 basen per codon & 4 verschillende basen (A, U, G, C) => 64 verschillende codons mogelijk
Hoe worden de aminozuren aangevoerd?
De 22 mogelijke AZ worden door tRNA aangevoerd
Wat is tRNA?
= transfer-RNA
Bestaat uit 3 basen, specifiek voor hun gebonden AZ
> anticodon van codon op mRNA (tegengesteld)
Wat is het startcodon?
AUG
Met welk anticodon bindt het startcodon?
UAC
Wat zit er aan het einde van elk gen?
Een stopcodon (3 verschillende)
UAA - UAG - UGA
Antivirale vaccins bevatten normaal een stukje virus-eiwit dat herkend wordt door ons immuunsysteem.
Recente, antivirale vaccins bevatten geen eiwit, maar enkel mRNA. Hoe werkt zo’n vaccin?
Het mRNA wordt in de ribosomen van de ontvanger omgezet tot het virale eiwit. Het virale eiwit wordt dus in het
lichaam zelf geproduceerd (net zoals bij een geïnfecteerde patiënt). Het afweersysteem leert zo het eiwit kennen, om
vervolgens de specifieke afweer (antistoffen) op gang te brengen.
Denkvraag: stel, je krijgt een basesequentie gegeven van 1000 basen. Hoe zou je kunnen tellen hoeveel genen er
in die sequentie aanwezig zijn?
Je markeert alle start- en stopcodons. Deze geven weer waar een gen begint en eindigt. Zo kan elk gen in de sequentie geïdentificeerd worden.
Wat gebeurt er tijdens de post-translationele modificatie?
De aminozuren worden gevouwen tot een 3D-eiwit
Welke structuren onderscheiden we bij de modificatie?
- Primaire structuur
- Secundaire structuur
- Tertiaire structuur
- Quaternaire structuur
Hoe ziet de primaire structuur van een eiwit eruit?
= een aminozurenketting
vb. 145 AZ bij globine-eiwtten
Hoe ziet de secundaire structuur van een eiwit eruit?
= delen van de ketting nemen een spiraal- of plaatvorm aan + waterstofbrugjes gevormd
Hoe ziet de tertiaire structuur van een eiwit eruit?
= volledig eiwit vouwt en neemt een specifieke, driedimensionale vorm aan
vb. p. 31 globine-eiwit met inkeping met haem-lichaam en ijzeratoom > makkelijker O2 & CO2 binden
Hoe ziet de quaternaire structuur van een eiwit eruit?
= meerdere tertiaire structuren werken samen een groter geheel te vormen
Wat is het belangrijkste voor de post-translationele modificatie? Waarom?
Een correcte, primaire eiwitstructuur
Fouten in de DNA-code kunnen eiwitstructuur ernstig verstoren > 1 AZ gewijzigd > secundaire, tertiaire en quaternaire structuur falen > eiwit werkt niet
Wat gebeurt er bij denaturatie van eiwitten?
De secundaire, tertiaire en quaternaire structuur gaat verloren.
vb. bakken of kloppen ei-wit kippenei
Wat zijn verschillende eiwitfuncties?
- Enzym
- Structuureiwit
- Transporteiwit
- Transcripteiwit
- Signaalmolecule
- Kanaal
- Immunoglobuline
- Hormonen
- Receptoren
5 kunnen opsommen
Wat doet een enzym?
Vervult een metabole taak
vb. omzetting, afbraak van een stof
Wat doet een structuureiwit?
Steun geven
vb. collageen & keratine vormen steunvezels in de huid
Wat doet een transporteiwit?
Vervoeren van stoffen
vb. transferrine voor ijzer of hemoglobine voor O2 & CO2
Wat doet een transcriptiefactor?
Regelt de expressie van genen
Bepaalt de identiteit van de cel
Wat doet een signaalmolecule?
Brengt een signaal over
vb. van celoppervlak naar kern van de cel
Wat doet een kanaal?
Creëert een opening doorheen de celmembraan naar de buitenwereld of een tunnel naar een andere cel > cellen elektrisch verbonden
vb. glucose, Na+ CL- naar buiten
gap junctions voor Ca2+ in spiercellen
Wat doen immunoglobulines?
Antistoffen, die binden met ziekteverwekkers
Wat doen hormonen?
Stimuleren de activiteit van weefsels door te binden op receptoren
Wat doen receptoren?
Binden signaalmoleculen of hormonen
Wat is het genoom?
= alle erfelijke informatie samen
Wat is het centrale dogma van de moleculaire biologie?
= centrale wet= basiswet van de genetica
“DNA maakt mRNA maakt eiwit”
Wie beschreef het centrale dogma?
Francis Crick
Voorbeeld centrale dogma
DNA: CFTR-gen > RNA-polymerase over niet-coderende streng > ° mRNA van CFTR gen > na transcriptie (tRNA), translatie & moderatie > ° CFTR-eiwt
Wat is een genotype?
= het deel van het genoom dat de info bevat voor een bepaalde functie of kenmerk
In praktijk = gen
Wat is een fenotype?
= het kenmerk of functie die aanwezig is in het organisme
Wat is genexpressie?
= tot uiting laten komen van erfelijke informatie door eiwitproductie
Waarom zijn er regelmechanismen voor genexpressie?
Niet elke cel produceert alle eiwitten, enkel de eiwitten die nodig zijn om hun functie te vervullen
Genen moeten kunnen aan- en uitgeschakeld worden
Welke regelmechanimsen zijn er voor genexpressie?
- Promotor
- Transcriptiefactor (bepaalt silencing of bevorderen transcriptie)
Wat doet een promotor?
Een promotor bevindt zich aan het 5’-uiteinde en dient als aanhechtingsplaats voor RNA-polymerase
Zelf wordt het niet overgeschreven
Wat doet een transcriptiefactor?
- Een transcriptiefactor bindt aan de promotor om transcriptie stil te leggen of bevorderen
- Zorgt voor het ontrollen van stukjes DNA helix, zodat RNA polymerase makkelijker kan binden op de promotor
- Sommigen zijn hoofdschakelaars voor andere transcriptiefactoren
Hoe frequent gebeurt het aan- en uitschakelen van genen?
Soms definitief
vb. eiwitten die na embryogenese niet meer nodig zijn
Vaak tijdelijk
vb. voldoende voorraad geproduceerd van een bepaald eiwit
Concreet voorbeeld van genexpressie:
schildklier-stimulerend hormoon TSH
Aanschakelen genexpressie:
Eiwit wordt geproduceerd door cellen van de hypofyse > in de bloedbaan stimuleert dit hormoon de schildklier om schildklierhormoon (T4) aan te maken.
Uitschakelen: Als er voldoende T4 circuleert in de bloedbaan wordt de synthese van TSH afgezwakt => veel te veel T4 circuleert in de bloedbaan
> synthese van TSH zelfs volledig stilgelegd
Wat is genome sequencing?
Dit is het bepalen van de nucleotidevolgorde van DNA of RNA
Wat is een sequentie?
De volgorde van nucleotiden
Wat houdt het Humane Genome Project in?
Dit is een internationale inspanning om het volledige genoom van één mens te sequencen
13 jaar lang
Welke informatie werd door het HGP ontdekt?
- Een stafkaart van het menselijk genoom > vergelijken van elk nieuw genoom met deze stafkaart als referentie
- Het menselijk genoom bevat 20 687 genen > 40% nog onbekende eiwitfunctie
- Alle genen aan elkaar = 2% van ons DNA <=> 98% junk DNA
Wat houdt het ENCODE project in?
= Encyclopedia of DNA elements
De betekenis van het junk DNA nagaan
Wat leerde de wetenschap uit ENCODE?
80% van het DNA heeft een functie
vb. tRNA, rRNA, RNA die niet overschreven worden tot eiwitten,…
Wat is genomics?
= onderzoek naar alle facetten van het menselijk genoom, inclusief de mogelijkheden om aanpassingen uit te voeren
