Hvordan kan modifisering av histoner påvirke kromatin? - PowerPoint PPT Presentation

hvordan kan modifisering av histoner p virke kromatin n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Hvordan kan modifisering av histoner påvirke kromatin? PowerPoint Presentation
Download Presentation
Hvordan kan modifisering av histoner påvirke kromatin?

play fullscreen
1 / 64
Hvordan kan modifisering av histoner påvirke kromatin?
183 Views
Download Presentation
aricin
Download Presentation

Hvordan kan modifisering av histoner påvirke kromatin?

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. Hvordan kan modifisering av histoner påvirke kromatin? • Tradisjonell forklaring: Modifisering vil påvirke histonenes ladning, noe som igjen vil kunne gi en endret nukleosomstruktur og endrede egenskaper • Nyere forklaring: Modifiserte aminosyrerester i histonene utgjør bindingsseter for andre proteiner som så avgjør kromatinets videre skjebne

  2. Histoner og histongener • Pattedyr har 10-20 kopier av hvert histongen, Drosophila rundt 100 • Sære gener, vanligvis uten introner • Ingen polyadenylering av histon-mRNA • Histonene kan foreligge i flere varianter i en organisme

  3. Den repeterende enhet i histongen-clusteret hos en rekke organismer Page 1441

  4. Acetylation Methylation Phosphorylation Ubiquitination ADP-ribosylation Halene på histonene modifiseres som signaler til transkripsjon

  5. Aktivt og inaktivt kromatin • Actively transcribed chromatin • is euchromatic, • has particular histone amino groups acetylated, • is less methylated than inactive chromatin, and • has sites that are hypersensitive to DNase I digestion. • Inactive chromatin associated with: • a morphologically condensed state (heterochromatin) • deacetylated, methylated histones, • methylated DNA, • resistance to DNase I.

  6. Histonhalemodifikasjoner i eukromatin og heterokromatin

  7. Histonmodifisering, enzymer, gjenkjenningsdomener

  8. Kombinasjoner av modifikasjoner forbundet med aktivt og inaktivt kromatin

  9. Synergistiske og antagonistiske modifikasjoner i halen av H3 og H4

  10. ”Skriving” og ”lesing” av histonmodifikasjoner

  11. Hvordan histonkoden oversettes

  12. Gene silencing

  13. Genaktivering

  14. Proteolytisk modell for fjerning av stabil metylering fra histon H3

  15. K9-metylering av histon H3 og HP1-protein i heterokromatin

  16. Telomerer, heterokromatin og eukromatin

  17. MeCP2 – et protein som bindes til metylert DNA • Bindes spesifikt til metylert DNA via et metyl-CpG-bindende domene • Rekrutterer transkripsjonsrepresjonskom-plekset mSin3A/HDAC • Kan ”invadere” kromatin på en metyleringsavhengig måte og forskyve histon H1 fra kromatin in vitro • Mutasjoner i mSin3A kan føre til Retts syndrom, en nevrologisk sykdom som stort sett rammer jenter Symptoms:Girls with Rett Syndrome appear to develop normally until 6 to 18 months of age. They then enter a period of regression, losing speech and hand skills they had acquired. Most girls develop seizures, repetitive hand movements, irregular breathing and motor-control problems. A slowing of the rate of head growth may also become apparent. The girls can live to adulthood, but most never regain the ability to use their hands or to speak.

  18. RNA interference Animation

  19. Dicer og RISC

  20. Modell for hvordan RNAi virker

  21. Kobling transkripsjon-translasjon • Koblet translasjon /transkripsjon i prokaryoter • Adskilt i eukaryoter

  22. Tre typer endringer • Spalting, fjerning av sekvenser • Ekso- eller endo-nukleolytisk spalting • Spleising • Påsetting av nukleotid(er) • 5´-ende og 3´-ende • Modifikasjon av spesifikke nukleotider

  23. Tre grupper RNA å modifisere • Pre-mRNA • Påsetting • Spleising • Ribosomal RNA • Spalting • Påsetting • tRNA • Spalting • Modifikasjon

  24. Pre-mRNA prosessering Prokaryoter: primær transkript = mRNA Eukaryoter: transkripsjon/ translasjon adskilt, mRNA modifisert i kjernen før translasjon i cytosol

  25. Pre-mRNA (hnRNA) AAAAAAAAAAAAA cap mRNA Transkripsjon - prosessering Koblede prosesser

  26. Påsetting i 5´-ende:capping • Cap: 3 modifikasjoner • 7-Me-guanosin koblet til 5´-ende • Kobling via 5´-5´trifosfatbro • Skjer kotranskripsjonelt • O2´-metylering av ribose • Cap2, Cap1 (multicellulær), Cap0 (unicellulær) • N6-metylering av adenin Cap-1 Cap-2

  27. Enzymer som deltar • Capping skjer når RNA bare er 25-30 baser langt - altså kotranskripsjonelt • cap bindes til et ”Cap binding complex” CBC • CBC stimulerer spleising og 3´-endeprosessering • 3 enzymer deltar • 1.Trifosfatase fjerner et fosfat • 2. Guanylyl transferase kobler på GMP • 3. 7-metyltransferase modifiserer terminalt guanosin • Fosforylert CTD rekrutterer capping enzym

  28. AAAAAAAAAAAAA cap Modifisering av 3´- ende:poly-adenylering • Definert 3´-ende dannes ikke via terminering, men via prosessering • Pre-mRNA heterogene 3´-ende, • mRNA veldefinert 3´-ende • Poly(A) haler påsettes i 3´-ende • 20-50x A-strekk i en egen prosess • dvs poly(A) ikke genkodet

  29. cap Upresis terminering 0 0 Presis ende via Spalting og polyadenylering AAAAAAAAAAAAA cap Trimming av 3´-ende

  30. Poly-adenylering - to-trinns prosess • Spalting 15-25 nedenfor AAUAAA • Innen 50 nt før et mindre konservert (G)U-rikt område • Poly(A) hale lages av poly(A) polymerase • Koblet: • AAUAAA binder CPSF • Cleavage and polyadenylation specificity factor • Bundet CPSF stimulerer poly(A) polymerase

  31. Kotranskripsjonellprosessering

  32. Prosessering i 3´-ende:Kotranskripsjonelle prosesser • Når RNAPII nærmer seg 3´-enden av transkriptet, skjer flere koblede prosesser • Spleising av terminalt intron • spalting ved poly(A)-setet, • påkobling av poly(A)-hale, • terminering nedstrøms for poly(A)-setet og frigjøring av RNAPII • Disse prosesser avhenger av CTD • ”Cleavage-polyadenylation specificity factor” CPSF og ”cleavage stimulation factor” CstF binder spesifikt til CTD og finnes assosiert med holoRNAPII.

  33. Hvorfor poly(A)?Klippekort-hypotesen PABP AAAAAAAAAAAAA • Poly(A) beskytter mRNA mot degradering i cytosol • Poly(A) bindes til PABP • Poly(A) forkortes ettersom mRNA translateres cap AAAAAAAAAA cap AAAAAAA cap AAAA cap A cap ustabil

  34. Spleising • Kodende sekvens er i eukaryoter oftest stykket opp • avbrutt av ikke-kodende regioner • Heterogent nukleært RNA • hnRNA 2 - 20 kb • Større enn proteinet skulle tilsi • Rask turnover • 1977: pre-mRNA har introns • Som blir fjernet ved spleising

  35. Eksempel: ovalbumin • Presisjon - leseramme beholdes • Rekkefølge av eksoner beholdes • Introner er som oftest større enn eksoner

  36. Et typisk humant gen

  37. Sekvenssignaler som definerer introner • Invariant GU i 5´-spleisesete (5´ss) • Invariant AG i 3´- spleisesete (3´ss) • Forgreningspunktsekvens (BPS) • Polypyrimidinstrekk (Py tract) Poly-Y tract Likevel så degenerert at dataprogram bare klarer 50% treff i prediksjon

  38. Mekanisme:via 2 trans-forestringer • Trinn 1 - dannelse av lassostruktur (lariat) • Ekson-intron (5´)- brudd og ekson release • Bro 2´-5´-fosfodiester • A i forgrening: • CURAY konsensus • 20-50 foran 3´-spleisesete

  39. 2´-5´-fosfodiesterforgrening

  40. Mekanisme:via 2 trans-forestringer • Trinn 2 - fusjon av eksoner • Fri 3´-OH fra ekson N danner fosfodiester binding med 5´-fosfat i ekson (N+1) • Avspaltet lariat-intron blir raskt degradert • Uten tilførsel av fri energi

  41. ”Snurps”Hvert signal binder en snRNP • Small nuclear RNA • snRNAs binder protein • og danner: • Small nuclear ribonucleoproteins • Disse gjenkjenner ulike splice-signaler, noen via base-paring

  42. Spleisosomet utfører spleising • Spleisosomet = 5 snRNP + proteiner = 50-60S • U1, U2, U4, U5 og U6 snRNP • Mange andre non-snRNP proteiner • Trinnvis assembly • 5´ss bindes av U1 snRNP (E kompleks) • Poly-Y + 3´ss bindes av U2AF • Forgrenings-A bindes av U2 snRNP • ATP-avhengig trinn • U4/U6-U5 tri-snRNP assosieres og et kompetent spleisekompleks dannes

  43. Bro-dannelse: over ekson og over intron • SR-proteiner deltar

  44. Fortsatt mye ukjent

  45. Hvorfor spleising? • Genetiske fossiler eller … • ….nyttig mekanisme?

  46. Nytte:Alternativ spleising • En måte å øke proteindiversitet uten å øke antall gener • Drosophila Dscam-genet genererer 38016 isoformer • 576 alternativt spleisede former av K+-kanal i fugleøre-reseptorer (rolle i gjenkjenning av lydfrekvenser) • Genomsammenligning • Humane genom bare 30-40 000 gener • Mer alternative spleising enn i lavere organismer • 3.2 alternative spleiseformer pr humant gen • 1.34 alternative former pr gen i C.elegans

  47. Eksempel: a-tropomyosin • 7 Celletypespesifikke varianter

  48. Mange måter å variere på • Alternative 5´-spleiseseter (a) • Alternative 3´- spleiseseter (b) • Ekson skipping/inklusjon (c) • Alternativ eksonbruk (d) • Intronretensjon (e)

  49. Alternative initieringsseter(alternative 1. eksoner) • Alternative 1. eksoner ≈ alternative promotere • Benyttes hvor separat regulering/nivå er nødvendig • -amylase