Hand-out bij de oefen- en zelftoets-module bij hoofdstuk 7 van 'The Molecular Biology of the Cell', Alberts et al.

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Hand-out bij de oefen- en zelftoets-module bij hoofdstuk 7 van 'The Molecular Biology of the Cell', Alberts et al."

Fanny van der Linden
6 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Centraal Dogma Hand-out bij de oefen- en zelftoets-module bij hoofdstuk 7 van 'The Molecular Biology of the Cell', Alberts et al., 6e druk Mei 2016 Van DNA naar mrna Hier zie je een deel van de sequentie van een menselijke DNA-streng, het 5 -deel van het menselijke BMP6-gen (bone morphogenetic protein, zorgt voor kraakbeen- en beenvorming). Dit is de sense-streng (5' 3'), en de transcriptie start bij het basepaar op positie 1 (GCAA...). Vraag 1. Bindingssites (BMP6) In dit DNA bevinden zich een aantal sequenties die belangrijk zijn voor de initiatie van transcriptie. Hieraan binden eiwitten. De samenstelling van de sequenties vind je door te bepalen welke nucleotiden op die plaatsen het meeste voorkomen. A. Hoe noemt men dergelijke sequenties? Vooral in het deel voorafgaande aan de startsite voor transcriptie bevinden zich veel bindingssites die van belang zijn voor het gen. B. Wat zijn dit voor eiwitten die aan dergelijke sequenties binden? In dit 5'-deel van het DNA bevindt zich voor het gen een bindingssite (GATTGG) op positie De CCAAT-transcriptiefactor bindt hieraan (vetgedrukt in bovenstaande figuur). C. Waarom is CCAAT zo afwijkend van GATTGG? 1

2 De consensus-sequentie voor de bindingssite voor TFIIB is: G/C G/C G/A C G C C Deze BRE-sequentie is op meerdere plekken te vinden, zoals: 1. GGGCGCC: GGACGCC: CCGCGCC: GCGCGCC: GGGCGCC: CCACGCC: D. Welke van deze plekken is de meest waarschijnlijke TFIIB-site? Vraag 2. Start transcriptie (BMP6) A. Wat verwacht je ongeveer 30 nucleotiden vóór de transcriptiestart? B. Kun je deze vinden? Zoja, waar? C. Wat is hiervoor de mogelijke verklaring? Vraag 3. Eerste deel mrna (BMP6) A. Welke kant op beweegt RNA-polymerase vanaf G bij de transcriptie? 5'-TTCGCCACCT CTCTAGCCTG GCAACTGGGG GCGCCCCGGA-3' B. Geef de eerste 30 nucleotiden van de sequentie van het mrna voor dit eiwit, zoals het mrna in het cytoplasma komt. 2

3 Vraag 4. Enhancer- en promotorsequenties Hierboven staat een deel van de sequentie van het gamma-globuline gen. De transcriptie start waar de nucleotiden zijn aangegeven met hoofdletters. Een aantal plaatsen zijn onderstreept: dit zijn enhancer- of promotor-sequenties. A. Zet de namen van de herkenningssequenties op de juiste plaats onder de strepen. Bedenk dat transcriptiefactoren aan dubbelstrengs DNA binden. (CAAT, GATA, TATAA, CACCC) B. Afhankelijk van de 5-3 of 3-5 sequentie worden deze strepen meestal als pijlen aangegeven. - een pijl naar rechts als de sequentie in sense-richting is te lezen, en - naar links als de sequentie in de antisense-streng is te lezen. Maak van alle strepen een pijl naar links of naar rechts. Vraag 5. Splicing Bekijk de sequentie van het gamma-globuline gen. De transcriptie start waar de nucleotiden zijn aangegeven met hoofdletters. Rond -70 lees je polypyrimidines, gevolgd door AGG. Is dit een potentiële splice-site? Vraag 6. Transcriptie-efficiëntie In het 5'-deel van de DNA-sequentie voor het gamma-globuline gen (vraag 4) zijn een aantal stukken onderstreept. A. Wat wordt hiermee aangegeven? B. Welke factoren zijn van belang voor een efficiënte transcriptie? C. Welke van deze factoren zijn aanwezig? En waar? Geef dat aan bij de sequentie bij vraag 4. 3

4 D. Wordt dit gen sterk getranscribeerd? Van mrna naar eiwit Vraag 7. Efficiëntie translatie Dit is weer het 5'-deel van de DNA-sequentie voor het gamma-globuline gen. A. Welke factoren zijn van belang voor een efficiënte translatie? B. Welke van deze factoren zijn aanwezig? En waar? C. Zal er waarschijnlijk een efficiënte translatie zijn? Vraag 8. Start translatie (BMP6) Bekijk nogmaals de sequentie van de sense-streng van het BMP6-gen bij vraag 1. Hieronder zijn de eerste zestig nucleotiden gegeven van de sequentie van het mrna voor dit BMP6-gen. 7mG-GCAACUGGGGGCGCCCCGGACGACCAUGAGAGAUAAGGACUGAGGGCCAGGAAGGGAAG A. Waar begint het ribosoom met de eiwitsynthese? BMP6 bestaat uit honderden aminozuren. Als het ribosoom bij deze AUG start, treedt er een probleem op waardoor er geen BMP6 gemaakt kan worden. B. Geef het codon aan waar het probleem ontstaat. C. Geef de positie van de nucleotide in het DNA waar de translatie van het BMP6-eiwit zal starten. 4

5 D. In dit BMP6-RNA bleek een uaug en uorf aanwezig, dat de translatie-efficiëntie negatief beïnvloedt. Noem minstens twee van de drie andere elementen die van invloed zijn op de efficiëntie van translatie van een bepaald leesraam. Vraag 9. Start ribosomen Hier zie je het begin van het mrna voor het BMP6-eiwit. Ook zie je de 40S- en de 60S-subunit van een ribosoom dat dit moet gaan aflezen. 7mG-GCAACUGGGGGCGCCCCGGACGACCAUGAGAGAUAAGGACUGAGGGCCAGGAAGGGAAG A. Geef in een tekening aan welk deel van het ribosoom het eerst bindt aan het mrna, en waar. B. Geef aan door middel van pijlen wat de volgende stap is. De translatie die begint bij AUG stopt al na 4 codons bij UGA. Toch kan met dit mrna een werkend eiwit geproduceerd worden, met als startcodon een AUG op 179. C. Wat is hiervoor de mogelijke verklaring? o Startcodon is deel van intron en wordt verwijderd o UGA resulteert niet altijd in stoppen van translatie o 40S landt op het tweede startcodon 40S-en herkennen eerste AUG niet als startcodon o Vraag 10. Scenario's bij twee startcodons Hieronder zie je het begin van het BMP6-mRNA, waarin zich twee potentiële startcodons bevinden, met daartussen een stopcodon. Alleen het tweede startcodon geeft het BMP6-eiwit. 7mG-NNNNNNNNNNNNN-AUG-NNN-NNN-NNN-NNN-NNN-UGA- NNNNNNNNNNNNNNNN-AUG-NNN-NNN-NNN-NNN-NNN NNNNNNN_ Hoe kan dit eiwit gevormd worden? Er zijn verschillende scenario's bedacht: 1. 40S start bij de cap maar initieert pas bij 2 e startcodon 2. 40S start bij de cap, scant tot 1 e AUG, translatie start, bij UGA valt 60S + peptide eraf maar 40S scant door naar 2 e AUG 3. 40S stopt bij 1 e AUG, translatie start, bij UGA valt alleen het gemaakte peptide eraf en ribosoom gaat door tot 2 e AUG 4. Er verdwijnt een deel van de 5 UTR dat het eerste starten stop-codon bevat, en normale translatie vindt plaats. A. Is scenario 1 een mogelijke verklaring? 5

6 B. Is scenario 2 een mogelijke verklaring? C. Is scenario 3 een mogelijke verklaring? D. Is scenario 4 een mogelijke verklaring? E. Welk scenario is de meest waarschijnlijke verklaring? Vraag UTR (BMP6) Bekijk nogmaals de sense-streng van het BMP6-gen uit vraag 1. A. Hoe lang is de 5'UTR van het gevormde transcript? B. Meestal is een 5'UTR van humaan mrna nucleotiden lang. In welk geval zou de 5 UTR van dit transcript korter kunnen zijn dan de genoemde nucleotiden? Bij splicing in het precurser-rna kan de 5'UTR korter worden, en wordt wellicht het AUG-codon op +25 verwijderd. Hiervoor moeten consensus splice-sequenties aanwezig zijn: C. Zijn die te vinden rond het AUG-codon op +25? Vraag 12. Negatieve regulatie (BMP6) De initiatie van de eiwitsynthese (ook scanning) van het 5'UTR van het mrna wordt negatief gereguleerd door: - een upstream startcodon, waardoor initiatie van het hoofd open leesraam vermindert, of onmogelijk wordt, - een veel langere dan gebruikelijke 5 UTR, en - een hoog GC-gehalte (in ons voorbeeld >75%), waardoor het interne baseparing zal hebben. Wat zou de fysiologische grondslag hiervoor kunnen zijn? 6

7 Vraag 13. Functie meerdere startcodons Bij sommige mrna's zijn meerdere functionele startcodons aanwezig (...AUG...AUG...). Ribosomen die bij een van beiden initiëren, maken in beide gevallen een eiwit, de ene iets langer aan de N-terminus dan de andere. Wat kan het voordeel zijn van zo'n extra stukje dat er niet altijd aan zit? Eigenschappen 5 UTR Vraag 14. Eigenschappen 5 UTR De 5 UTR is van belang voor een efficiënte initiatie van de eiwitsynthese. Welke vijf eigenschappen zijn hierbij van belang? Dit is de DNA-sequentie van de sense-streng van een humaan gen, van 5' naar 3'. Het hoofd open leesraam start op de aangegeven ATG (AUG) op positie +54. Vraag 15. Lengte 5 UTR Hoe beïnvloedt de lengte van deze 5 UTR de efficiëntie van translatie-initiatie? 7

8 Vraag 16. GC-gehalte 5 UTR Beïnvloedt het GC-gehalte van deze 5 UTR de efficiëntie van translatie-initiatie? Vraag 17. uaug Kozak Hoe beïnvloedt de Kozak consensus-sequentie van het upstream AUG (+34) de efficiëntie van initiatie van translatie van BMP6? Vraag 18. uaug Heeft deze 5 UTR een upstream AUG die de efficiëntie van translatie-initiatie beïnvloedt? Vraag 19. uorf Heeft deze 5 UTR een upstream ORF? Vraag 20. Kozak Hoe beïnvloedt de Kozak consensus-sequentie van het hoofd open leesraam de efficiëntie van initiatie van translatie van dit mrna? Vraag 21. Eerste drie aminozuren ribosoom Geef de namen van de eerste drie aminozuren die gekoppeld worden door het ribosoom. Vraag 22. Eerste drie aminozuren hoofd open leesraam Wat zijn de eerste drie aminozuren van het hoofd open leesraam? 8

Vergelijkbare documenten

94 Transcriptie en vorming van mrna bij prokaryoten en eukaryoten

94 Transcriptie en vorming van mrna bij prokaryoten en eukaryoten Transcriptie bij prokaryoten: Prokaryoten hebben geen celkern, waardoor het DNA los in het cytoplasma ligt. Hier vindt de transcriptie