Epigenetikens biokemi, eller Kemisk modifiering av DNA och histonproteiner för att styra genuttryck



Relevanta dokument
CELLKÄRNAN INNEHÅLL CELLKÄRNAN. cellkärnan

Molekylärbiologi: Betygskriterier

CELLKÄRNAN. kap 9 + fig 16.24, s , fig i 4th edition Chromatin: s , th edition. INNEHÅLL

DNA-molekylen upptäcktes DNA - varken protein, kolhydrat eller lipid.

Genetik. - cellens genetik - individens genetik. Kap 6

Mutationer. Typer av mutationer

Evolution i molekylärbiologiskt perspektiv

NUKLEINSYRORNAS UPPBYGGNAD: Två olika nukleinsyror: DNA deoxyribonukleinsyra RNA ribonukleinsyra

Gener, genom och kromosomer , 6.6 och sid

Chapter 5-7. Introduction. Content. Double helix, Watson and Crick + Maria Bolin + fig 5-2

Molekylärbiologins centrala dogma

Tidiga erfarenheter av arvets mysterier

Genetik I. Jessica Abbott

Genetik en sammanfattning

Lärarhandledning gällande sidorna 6-27 Inledning: (länk) Läromedlet har sju kapitel: 5. Celler och bioteknik

Kromosomer, celldelning och förökning

PROJEKTDIREKTIV. Genomizer. Dokumenthistorik version datum utförda förändringar utförda av granskad

Tentamen i Molekylär Cellbiologi 9 p Namn: Personnummer: Plats nr: Inlämnad kl: ID kollad: Poäng: Betyg:

Cellbiologi. Maria Ankarcrona Nov 2010

Genetik II. Jessica Abbott

Från DNA till protein, dvs den centrala dogmen

PROJEKTDIREKTIV. Genomizer. Dokumenthistorik version datum utförda förändringar utförda av granskad Utlagd version jp jem, jp

GENETIK - Läran om arvet

Transkription och translation = Översättning av bassekvensen till aminosyrasekvens

Kontroll av genuttrycket på transkriptionsnivå

Tomas Ekström är en av

Medicinsk genetik del 1: Introduktion till genetik och medicinsk genetik. Niklas Dahrén

Instuderingsfrågor avsnitten Molekylär genetik och Rekombinant DNA tekniker, MCB

Förökning och celldelning. Kap 6 Genetik

Tentamen. Lycka till! Medicin A, Molekylär cellbiologi. Kurskod: MC1004. Kursansvarig: Christina Karlsson. Datum Skrivtid 4h

IDENTITETSBLAD Dugga

Evolution. Hur arter uppstår, lever och försvinner

Kap 26 Nukleinsyror och proteinsyntes. Bilder från McMurry

RNA-syntes och Proteinsyntes

Lycka till! Tentamen. Kursens namn: Medicin C, Tumörbiologi Kursens kod: MC1728 Kursansvarig: Anna Göthlin Eremo. Lokal: L001

Ägg till embryo Dugga Platsnummer VIKTIGT ATT DU FYLLER I OCH LÄMNAR IN! TEXTA TACK. Efternamn. Förnamn. Personnummer

Sammanfattning Arv och Evolution

Transkriptionen. Niklas Dahrén

Från DNA till protein, dvs den centrala dogmen

Evolution. Hur arter uppstår, lever och försvinner

INSTITUTIONEN FÖR BIOMEDICIN

Epigenetiskt arv. Epigenetic inheritance

Lycka till! Omtentamen. Kursens namn: Medicin C, Tumörbiologi Kursens kod: MC1728 Kursansvarig: Anna Göthlin Eremo

tisdag 8 oktober 13 Carl Von Linné

BASÅRET KEMI B BIOKEMI VT GENETISK INFORMATION (sid )

Från gen till protein. Niklas Dahrén

KOMMENTARER TILL KAPITEL 7 OCH 8. Den centrala dogmen är gemensam för eukaryoter och prokaryoter.

Är prionproteiner lamarckistiska element?

VI MÅSTE PRATA MED VARANDRA CELLENS KOMMUNIKATION

Transkription och translation. DNA RNA Protein. Introduktion till biomedicin Jan-Olov Höög 1

DEN MINSTA BYGGSTENEN CELLEN

Facit tds kapitel 18

Använda kunskaper i biologi för att granska information, kommunicera och ta ställning i frågor som rör hälsa, naturbruk och ekologisk hållbarhet.

Grundläggande molekylära genetiska mekanismer Kap 4,

Nobelpriset i kemi 2006

Namn: Personnummer: Plats nr: Inlämnad kl: ID kollad: Poäng: Betyg: SKRIV NAMN PÅ ALLA SIDOR ÄVEN OM FRÅGAN LÄMNAS OBESVARAD.

Proteinsyntesen. Anders Liljas Biokemi och strukturbiologi Lunds universitet

Biologi breddning (mikrobiologi och immunologi) Kurskod: BI 1203-A Poäng: 50 Program: Förkunskapskrav: Biologi A och Biologi B

Lycka till! Tentamen. Sal: T143. OBS! Ange svaren till respektive lärare på separata skrivningspapper om inget annat anges

Hjärnan, genetiken och epigenetiken. Hur vet hjärnan hur stor den ska bli? Ola Hermanson, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden

LPP Nervsystemet, hormoner och genetik

Kodnummer: 1) Beskriv processerna som sker i replikationsgaffel (eng. replication fork)? (3)

GENETIK. Martina Östergren, Centralskolan, Kristianstad

Delprov l, fredag 11/11,

Klinisk genetik en introduktion

Arvet och DNA. Genetik och genteknik

Epigenetik cellens minne påverkar utvecklingen av sjukdom

I FYSIOLOGI ELLER MEDICIN gemensamt till

INSTITUTIONEN FÖR MARINA VETENSKAPER

Tentamen i Molekylär Cellbiologi 9 p Namn: Personnummer: Plats nr: Inlämnad kl: ID kollad: Poäng: Betyg:

RNA och den genetiska koden

Undersökning av global epigenetisk metyleringsstatus hos juvertumörer på hund

DNA-ordlista. Amplifiera: Att kopiera och på så sätt mångfaldiga en DNA-sekvens med hjälp av PCR.

Genetik. Gregor Mendel onsdag 12 september 12

Biologi hösten år 9 Genetik läran om ärftlighet Tornhagsskolan den 21 augusti 2017

IDENTITETSBLAD Dugga

Biologi hösten år 9 Genetik läran om ärftlighet Tornhagsskolan den 14 oktober 2016

Lycka till! Omtentamen. Kursens namn: Medicin C, Tumörbiologi Kursens kod: MC1728 Kursansvarig: Anna Göthlin Eremo

BIMA46, Biomedicin: Molekylär cellbiologi, 10 högskolepoäng Biomedicine: Molecular Cell Biology, 10 credits Grundnivå / First Cycle

Tentamen. Kurskod: MC1004. Medicin A, Molekylär cellbiologi. Kursansvarig: Christina Karlsson. Datum Skrivtid 4h

Biologi hösten år 9 Genetik läran om ärftlighet Tornhagsskolan den 17 september 2016

Medicinsk genetik del 2: Uppkomst och nedärvning av genetiska sjukdomar. Niklas Dahrén

NUKLEINSYRORNAS UPPBYGGNAD: Två olika nukleinsyror: DNA deoxyribonukleinsyra RNA ribonukleinsyra

Genetik/Avel Grundkurs Handledning, målbeskrivning, råd och anvisningar

GENKOMB - en metod att hitta målprotein för läkemedel.

Poäng: Godkänt 35 p. Max 70 p.

Schema för BL3008 Cell- och molekylärbiologi 27 hp, HT 2018

5. Förmåga att använda kunskaper i biologi för att kommunicera samt för att granska och använda information.

En bioinformatisk genjakt

STOCKHOLMS UNIVERSITET. Institutionen för biologisk grundutbildning. Tentamen i Molekylär cellbiologi 10 p Namn: _.. Personnummer:.

Naturvetenskaplig fakultetsnämnd

Mitos - vanlig celldelning

Cellen och vävnader. Innehåll. Cellernas storlekar SJSE11 Människan: biologi och hälsa

Genetik - Läran om det biologiska Arvet

Kompletterande material Biologi I HT12 Innehåll

Schema för BL3008 Cell- och molekylärbiologi 27 hp, HT 2014

Schema för BIR200: Cellbiologi 15hp vt 2016

Lokal pedagogisk planering för arbetsområdet genetik i årskurs 9

Genetik. Ur kursplanen. Genetik

Biologi hösten år 9 Genetik läran om ärftlighet Tornhagsskolan den 14 november 2017

Transkript:

Epigenetikens biokemi, eller Kemisk modifiering av DNA och histonproteiner för att styra genuttryck Astrid Gräslund Inst. för biokemi och biofysik Stockholms Universitet Föreläsning, Värnamo, 131016

Epigenetik studier av ärftliga förändringar i genuttryck eller genfunktion som inträffar utan förändring av själva DNA-sekvensen epi från grekiskan, betyder över, ovanför

Molekylärbiologins dogm och centrala processer. DNA bär det genetiska arvet, som förmedlas av RNA och cellens funktioner ombesörjs av proteinerna Cellkärnan: transkription Ribosomen: translation DNA RNA protein DNA Cellkärnan: replikation

Den berömda dubbelhelixen - DNA The Nature publication about DNA structure by Watson and Crick, based on fiber X-ray diffraction data by Wilkins and Franklin from 1953 Nobel Prize to Watson, Crick and Wilkins in 1962

Cellkärnan i närbild Spagetti with meatball -modellen för nukleosomen

Nukleosomen i cellkärnan består av ett proteinkomplex av histoner på vilket DNA är upplindat. Klassisk molekylärbiologi: Transkriptionen (avläsningen av DNA till RNA) styrs av specifika transkriptionsfaktorer (proteiner) och signaler. Nukleosomen, röntgenkristallografisk struktur

Epigenetik Viktiga begrepp: Epigenetik studier av ärftliga förändringar i genuttryck eller genfunktion som inträffar utan förändring av själva DNA-sekvensen DNA-metylering: addition av metylgrupper främst till basen cytosin i DNA, genom aktivitet av enzymet DNA-metyltransferas. DNAmetylering reglerar genexpression. Histon-modifiering: addition av acetyl- eller metylgrupper till histonproteiner (lysin-sidokedjor), genom aktivitet av enzymer såsom histonacetyltransferaser eller histondeacetylaser. Reglerar genexpression. Kromatin-remodellering: hur DNA-kedjan är upplindad på histonerna kan förändras och påverka genexpression.

Epigenetisk styrning av celldifferentiering i eukaryota celler

Det epigenetiska mönstret, både för DNA och för histonerna, är ofta starkt förändrat i cancerceller. Det epigenetiska mönstret hos en cell är av stor betydelse för bl.a. reglering av transkriptionen, när DNA avläses för att bilda RNA. Epigenetiska förändringar består när celler delar sig. Nedärvning mellan generationer: de flesta av de epigenetiska förändringarna återställs vid meios (men barnbarnen i Överkalix, vars far-och morföräldrar överlevde en svältkatastrof på 1800- talet visades vara påverkade av denna!!).

Fig. 2. DNA methylation is an equilibrium of methylation and demethylation, the direction of the reaction is determined by chromatin structure. A gene is found in either a methylated state, which is associated with inactive chromatin or an unmethylated state associated w Histone DeACetylas transkription av gen CLOSE Histone Acetyl Transferase Enzymer som medverkar vid reglering av genuttryck

För medicinutveckling har intresset riktats mot Histone Acetyltransferase (HAT) och Histone deacetylase (HDAC). En inhibitor till HDAC, Vorinostat, används kliniskt mot viss slags cancer. I motsats till mutationer är epigenetiska förändringar i princip reversibla och kan därför påverkas av medicinering.

Epigenetiska förändringar ärvs vid celldelning.

Histonerna och deras potentiella ställen för modifiering

Ett DNA-metylas, DNMT1, metylerar särskilt den nysyntetiserade DNAsträngen efter replikation, så att båda dotter-dna-molekylerna blir lika.

Alltför kraftig DNA-metylering associeras med tystande av genuttryck. Förekommer t.ex. i cancerceller, där promoterregionen med CpG-öar hos tumör-suppressorgener är kraftigt metylerad och genen tystad.

Exempel på epigenetisk styrning: X-kromosom-inaktivering: en av de två kvinnliga X-kromosomerna inaktiveras genom speciell packning i kromatinet. I högre organismer avgör slumpen vilken av de två som inaktiveras.

XIC (X inactivation center) på X-kromosomen har 4 ej translaterade RNA-gener, bland den Xist. Xist kodar för X-inactive specific transcript, en stor RNA. Xist RNA klär in hela sin X-kromosom, som inaktiveras. Den inaktiva X-kromosomen har kraftig DNA-metylering, låg H3-K4-metylering, och kraftig H3-K9-metylering, alla epigenetiska markörer för tystade gener.

Ytterligare epigenetiska aktörer: 1. Små icke-kodande RNA kan reglera genuttryck, och deltar troligen i epigenetiska processer. 2. Funktionella prioner, som särskilt har studerats i jästsvampar, ändrar fenotypen hos jästen utan att dess genom har ändrats. Ett protein, Sup35, bildar prioner och tappar sin vanliga funktion att terminera translation. Sup35-prioner kan ärvas mellan generationer av jästceller. PRION= PRoteinaceous Infectious particle.

Frågor och mina försök till svar: Finns det en epigenetisk kod? Nej, inte strikt! Är vi på väg att formulera en ny molekylärbiologisk dogm? Kanske, delvis! Har Lamarck s teorier om miljöns påverkan på arvet fått ny aktualitet? Nja!? Inlägg i pågående debatt om vad som styr genuttryck: -Core concepts: Epigenetics, av S.C.P. Williams, Proc. Nat. Sci. US, 110 (2013) 3209. -Epigenetics: Core misconcept, av M. Ptashne, Proc. Nat. Sci. US, 110 (2013) 7101-03.