Kapittel 14: Det eukaryote genom og dets uttrykksregulering

Transkript

1 Kapittel 14: Det eukaryote genom og dets uttrykksregulering Innhold: 1. Det humane genom 2. Struktur av protein-kodende gener 3. RNA processering 4. Transkripsjonell kontroll 5. Posttranskripsjonell kontroll 6. Translasjonell og posttranslasjonell kontroll

2 1. Det humane genom -det humane genom er fullstendig kartlagt! (se Nature 409, (15 February 2001) ( brukernavn: MBIS, passord: MBIS) -90% av basesammensetningen er kjent, se omtale -genom størrelse: 3,2 Gb, -kodende/ikke-kodende DNA: 95% junk (ikke-kodende) -antall gener: ca. 31,780 mindre enn 1/3 av tidligere antatt ( ), arabidopsis: 25,500; rundorm: 19,099 -ingen sammenheng mellom en organismes kompleksitet og antall gener -omtrent 12 gener pr. 1 Mb, mens 221 i arabidopsis -intronsekvenser i humane gener mye større enn i andre eukaryoter, lang avstand mellom genene (intron på opptil 10 kb) -stor fragmentering av humane gener tillater konstruksjon av mange protein ved å kombinere exons på flere måter -om lag 35% av de humane genene kan leses på flere måter, noe som tillater genomet å kode for 5x så mange proteiner som genomet i rundorm ->50% av det humane genom, inkludert 47 gener består av transposable element -det humane genom er rikere på repetert sekvenser og transposable element enn noe annet genom selv om tettheten varierer -opprinnelsen til disse sekvensene er virus og bakterier som er blitt integrert i genomet for millioner av år siden -minst 223 gener i det humane genom er av bakteriell opprinnelse -repeterte sekvenser, teknikk:hybridisering 5-50 bp lang, transkriberes ikke, ofte rundt centromer, bidrar til kromosom struktur og spindelfesting (mitose)

3 moderat repeterte sekvenser transkriberes, trna og rrna lite repeterte sekvenser: i protein-kodende gener -telomer - kromosomers repeterte endesekvenser (TTAGGG x2500), hindrer ufullstendig replikasjon, økt telomerase-aktivitet i kreftceller -genom stabilitet: -evolusjonær drivkraft: mutasjoner, exon stokking, transponering

4 2. Struktur av protein-kodende gener -proteinkodende gener inneholder ikke-kodende interne og flankerende sekvenser -exon: kodende sekvenser, intron: ikke-kodende sekvenser

5 3. RNA processering -struktur av et eukaryot gen -processering: hnrna, snrnp, spliceosom, konserverte baser i exon/intron-overganger -modifisering av et primærtranskript til modent mrna 5`-cap, kodende region, polya-hale

6 4. Transkripsjonell kontroll -omlag 7% av genomet er uttrykt! -kromatinstruktur DNA pakking inn/ut, kromatin kondensasjonsnivå kondensert kromatin transkriberes ikke, Høykondensert DNA: heterokromatin Konstant heterokromatin: nær centromer, inneholder ikke gener Skiftende heterokromatin: kondenserings-tilstand kan skifte, inneholder gener Eukromatin: mindre kondensert enn heterokromatin, inneholder gener men tillater ikke transkripsjon, må dekondensere DNA metylering: kjemisk modifisering av cytosin i DNA (om lag 5%), affiserer ikke baseparring men transkripsjon, effekt på kromatinstruktur eller binding av transkripsjonfaktorer? -struktur av eukaryot gen: figur! ikke-kodende DNA: enhancer, silencer, promoter (regulatoriske sekvenser) transkripsjonsfaktorer: proteiner som binder til regulatoriske sekvenser transkripsjonsfaktorer: generelle og spesielle -transkripsjonskontroll RNA polymerase gjenkjenner ikke promotor uten hjelp av transkripsjonsfaktor Transkripsjonsfaktorer binder og til enhancer (= forsterker) regioner

7 Enhancer regioner kan være i promotorområdet, i intron eller flere kb fra genet Mekanisme for transkripsjonsfaktorers binding til DNA Helix-turn-helix Leucine glidelås domene Zinc finger domene helix-loop-helix

8 5. Posttranskripsjonell kontroll -alternativ spleising: forskjellige mrna kan lages fra samme gen -RNA processering og transport -regulering av mrna nedbryting

9 6. Translasjonell og posttranslasjonell kontroll -mrna translasjon kan kontrolleres -translasjon i eukaryoter er avhengig av tilstedeværelse av flere initieringsfaktorer -posttranslasjonell kontroll: protein funksjon og levetid kan reguleres etter translasjon kløyving (insulin, proteaser) modifisering (sukker, myristylering) og transport selektiv degradering og regulering av enzymatisk aktivitet