B. Radlińska:
1. Operon: definicja, omówić przykład, jak jest regulowany; regulacja pozytywna i negatywna na przykładach
operon  jednostka skoordynowanej ekspresji genów, grupa kilku genów wspólnie regulowanych; często geny tego samego
szlaku metabolicznego;
budowa: jeden promotor, jeden terminator transkrypcji, kilka genów strukturalnych transkrybowanych w postaci jednego,
policistronowego mRNA
Øð regulacja pozytywna  czynnik regulujÄ…cy zwiÄ™ksza poziom ekspresji (aktywator), np. operony degradacji cukrów
podlegajÄ…ce represji katabolicznej
Øð regulacja negatywna  czynnik regulujÄ…cy zmniejsza poziom ekspresji (represor)
o negatywna indukowalna  pod wpływem sygnału włączenie ekspresji (sygnał inaktywuje represor, w stanie wyjściowym
ekspresja jest wyłączona), np. operon laktozowy, operony kataboliczne
o negatywna reprymowalna  pod wpływem sygnału wyłączenie ekspresji, np. operon tryptofanowy, operony
anaboliczne
Mechanizmy regulacji
Pozytywna Negatywna Negatywna Antyterminacja Atenuacja
indukowalna reprymowalna
regulacja CRP-cAMP operon laktozowy operon tryptofanowy geny bakteriofagów operon tryptofanowy
operony biosyntezy aa
2. Terminacja + atenuacja - opisać
operon tryptofanowy  kontrola negatywna reprymowalna inicjacji transkrypcji oraz atenuacja (przedwczesna terminacja)
a) regulacja inicjacji transkrypcji: negatywna reprymowalna
represor = aporepresor (białko) + korepresor (tryptofan), represor aktywowany związaniem tryptofanu
b) atenuacja
możliwa dzięki temu, że u bakterii transkrypcja i translacja zachodzą w tym samym czasie, nierozdzielone przestrzennie
regulatorowa rola trpL  peptydu liderowego, zawiera dwa kodony tryptofanu
brak Trp  rybosomy zatrzymują się, może zwinąć się pętla antyterminatora 2-3, dzięki temu obszar 3 jest już zaangażowany w
strukturÄ™ II-rzÄ™dowÄ…, nie utworzy wiÄ™c pÄ™tli terminatora 3-4 Ä…ð kontynuacja transkrypcji dalszych genów (strukturalne)
obecny Trp  zwija siÄ™ pÄ™tla 1-2 (pauza) i 3-4 (terminator) Ä…ð wczeÅ›niejsze zakoÅ„czenie ekspresji
3. Operon laktozowy - opisać poziom transkrypcji przy braku/obecności glukozy i/lub laktozy
W środowisku z glukozą i laktozą, laktoza jest rozkładana jako druga w kolejności (diauxic shift). Ekspresja jest regulowana na
dwa sposoby.
a) regulacja pozytywna: aktywator CRP (aktywowany związaniem cAMP) wiąże się do CRP site (powyżej promotora Plac),
aktywując transkrypcję (zwiększenie siły promotora)
b) regulacja negatywna: represor lacI wiąże się do operatora operonu w nieobecności laktozy, w obecności induktora
(allolaktoza, IPTG) następuje inaktywacja represora i włączenie ekspresji
glukoza: jest represja kataboliczna, brak cAMP brak ekspresji
laktoza: brak represor wiąże się do operatora, brak ekspresji
glukoza: jest represja kataboliczna, brak cAMP brak ekspresji
laktoza: jest inaktywacja represora odłączenie represora, ale RNAP nie przyłącza się
glukoza: brak wzrost stężenia cAMP, zniesienie represji katabolicznej ekspresja operonu lac
laktoza: jest inaktywacja represora
4. Operon arabinozowy
AraC  regulator o podwójnej funkcji (represor i aktywator), ekspresja konstytutywna
brak arabinozy: AraC jako represor, wiąże się do miejsca I1 i O2  represja Pbad, reszta AraC hamuje własną ekspresję
(autoregulacja)
obecna arabinoza: ara wiąże się do AraC, który staje się aktywatorem  wiąże się z I1 i I2, ekspresja z promotora Pbad
Ekspresja operonu arabinozowego (genów AraBAD) nastąpi, gdy jest obecna arabinoza i brak glukozy (przyłączenie CRP-cAMP)
5. tmRNA - co to, budowa, funkcja, co by sie działo gdyby go zabrakło
tmRNA jest czÄ…steczkÄ… RNA Å‚Ä…czÄ…cÄ… cechy mRNA oraz tRNA
Budowa: posiada dwie domeny odpowiadające za te właściwości (MLD, TLD)
Funkcja:
Øð odblokowuje rybosomy, które zablokowaÅ‚y siÄ™ podczas translacji nieprawidÅ‚owego
transkryptu (bez kodonu STOP)
Øð tmRNA doÅ‚Ä…cza do rybosomu, sekwencja obecna w domenie MLD sÅ‚uży za matrycÄ™
do syntezy znacznika zakończonego kodonem stop  po zakończeniu syntezy
rybosom może zostać uwolniony
Øð powstaÅ‚a  Å‚atka na koÅ„cu biaÅ‚ka stanowi sygnaÅ‚ do degradacji, biaÅ‚ko jest
rozkładane, a aminokwasy można ponownie wykorzystać
Øð gdyby brakowaÅ‚o czÄ…steczki tmRNA, mutacje zachodzÄ…ce w kodonach stop mogÅ‚yby
blokować wszystkie rybosomy komórki, które jeden po drugim przyłączałyby się do
wadliwego transkryptu.
6. Jakie mogą być funkcje końców 5' i 3' mRNA, w jaki sposób mRNA wpływa na
translacjÄ™ (generalnie o kontrolowaniu ekspresji na tym etapie)
Regulacja na poziomie potranskrypcyjnym:
a) regulacja z udziałem białek pośredniczących, tzn. białko oddziałuje z
transkryptem mRNA
b) ryboprzełączniki oraz termosensory
c) małe regulatorowe RNA, czyli sRNA  ryboregulacja
7. Ryboprzełączniki- co to jest, 3 mechanizmy działania, funkcja
Ryboprzełączniki domeny strukturalne położone na 5 lub rzadziej na 3 końcu mRNA, w rejonie niekodującym (UTR); regulują
ekspresję transkryptu w odpowiedzi na sygnał (związanie liganda). Działają na zasadzie przełącznika (system 0-1).
Budowa: aptamer (sensor) + platforma ekspresyjna (przenosi sygnał na zmiany w ekspresji)
Mechanizmy:
1. terminacja/antyterminacja regulacja terminacji transkrypcji; w stanie wyłączonej ekspresji tworzy się pętla
terminatora, a we włączonej: pętla antyterminatora; głównie u G+
2. maskowanie RBS kontrola inicjacji translacji; w stanie wyłączonej ekspresji obszar jest tak zwinięty, że
rybosom nie może się przyłączyć; głównie u G-
3. procesowanie RNA rybozym w 5 UTR genu glmS (syntetaza zwiÄ…zku budujÄ…cego mureinÄ™, Bacillus)
autokatalityczne wyciÄ™cie 5 UTR Fru-6-P + Gln Ä…ð GlcN-G-P + Glu
gdy GlcN-6-P akumuluje się (jest wytwarzane więcej , niż kom może zużyć), 5 UTR
ulega wycięciu. eksponując koniec 5 - stanowi substrat do degradacji dla RNazy J
4. termosensory termosensor spoH (alternatywny czynnik sigma, szok cieplny, Ã32)
stopienie struktury II-rzędowej w 42 stopniach, ekspresja regulonu szoku cieplnego
termosensor prfA, regulator patogenezy Listeria monocytogenes
uruchomienie ekspresji czynników wirulencji w 37 stopniach (udostępnienie RBS)
8. Ryboregulacja
Regulacja ekspresji z udziałem sRNA jako regulatora: długość 40-500 nt, kodowany przez oddzielny autonomiczny gen.
1. działają antagonistycznie na aktywność swoich białek, poprzez naśladowanie ich celów
molekularnych, czyli kwasów nukleinowych (mimikra)
sRNA oddziałujące z białkami 6S RNA  oddziałuje z RNAP, zmieniając powinowactwo polimerazy; 6S naśladuje otwarty
promotor Ã70 (6S naÅ›laduje DNA)
CsrB oddziałuje z białkiem CsrA, które reguluje zużycie węgla oraz mobilność komórki po
jej wejściu w fazę stacjonarną i inne deficytowe warunki;
2. symR/SymE  endonukleaza, toksyna indukowana przez system SOS;
symR wiąże SymE, blokująć inicjację translacji (konkuruje z rybosomami o wiązanie
transkryptu SymE), symR jest homologiczny do antytoksyny mazE; poza symR, ekspresja
asRNA  antysensowny,
symE jest reprymowana przez lexA i protezÄ™ Lon)
działający in cis, pełna
regulacja negatywna
komplementarność
asRNA gadY, mRNA gadXW (regulują odporność bakterii na kwasowe środowisko,
kodowane na bicistronowym mRNA  kotranskrypcja)
regulacja pozytywna
3. RyhE  sRNA regulujące ekspresję genów zw. z gospodarką jonami żelaza; w obecności
jonów żelaza, RyhB nie powstaje; w czasie deficytu, RyhB powstaje i wiąże się do
promotorów blokując translację, dwuniciowa RNA często jest kierowane do degradacji
przez RNazÄ™ E
kodowany w innym miejscu
regulacja RpoS (Ã38, warunki stresowe): OxyS  sRNA hamujÄ…cy;
sRNA - działający in trans,
sRNA aktywujące: DsrA, RprA (reg. pozytywna); DsrA przyłączając się do mRNA RpoS
niepełna komplementarność
uwalniajÄ… RBS zamaskowany przez utworzonÄ… spinkÄ™
DsrA: małe RNA regulujące rpoS i hns
rpoS: aktywacja, odsłania RBS
hns: inhibicja, tworzy wypętloną strukturę uniemożliwiającą translację
Hfq  chaperon RNA, uÅ‚atwia interakcje miÄ™dzy czÄ…steczkami RNA Ä…ð bardzo istotne dla regulacji ekspresji genów przez sRNA
działające in trans, kiedy komplementarność nt jest ograniczona
Øð stabilizacja RNA
Øð wzrost lokalnego zagÄ™szczenia substratów parowania
9. Potranskrypcyjne modyfikacje u bakterii na przykładach
1. Zwijanie biaÅ‚ek, Øð chaperony rozpoznajÄ… nieprawidÅ‚owoÅ›ci struktury, np. powierzchnie hydrofobowe
uzyskiwanie właściwej eksponowane na zewnątrz białka
konformacji Øð wprowadzanie mostków dwusiarczkowych (szlaki utlenienia oraz redukcji/izomeryzacji),
białka Dsb
Øð PPIazy: izomerazy peptydyloprolilowe
2. Obróbka proteolityczna Øð niektóre biaÅ‚ka powstajÄ… po przeciÄ™ciu jednego polipeptydu
Øð odciÄ™cie sekwencji sygnalnej przez peptydazÄ™ sygnaÅ‚owÄ…
Øð autokatalityczne wyciÄ™cie inteiny
3. Modyfikacje chemiczne glikozylacja (białka powierzchniowe), fosforylacja (kinazy)
10. Opisać dwuskładnikowy system regulacyjny, funkcja, z czego się składa i przykłady.
Bezpośrednia aktywacja  sygnał wnika do wnętrza Pośrednia aktywacja  sygnał nie wnika do wnętrza
np. laktoza wnika do kom. i dezaktywuje represor operonu lac Sygnał wiąże się do receptora, który przekazuje coś dalej
TCSTS (two-component signal transduction system)  podstawowy system przekazu sygnału (bodz
ca) ze środowiska do wnętrza
komórki; sygnał wywołuje w komórce jakąś zmianę, tzn. wpływa na ekspresję genów
Budowa:
a) sensor: kinaza histydynowa (domena sensora N, domena fosforyzowania C)
b) regulator (response regulator) (domena fosforylowana N, domena efektora C)
Øð Kinaza histydynowa jest biaÅ‚kiem bÅ‚onowym (dimer). W odpowiedzi na okreÅ›lony sygnaÅ‚ ulega autofosforylacji (grupy
fosforanowe przyłączane są do reszt histydynowych)
Øð Ufosforylowana kinaza histydynowa przenosi grupÄ™ fosforanowÄ… na resztÄ™ asparaginianowÄ… biaÅ‚ka regulatorowego.
Regulator wywołuje zmianę aktualnej ekspresji (efektor)
Przykłady
1. EnvZ  kinaza his (sensor) EnvZ wyczuwa wysokÄ… osmolarność otoczenia Ä…ð
Osmoregulacja EnvZ-OmpR
OmpR  regulator wzrost % EnvZ-P Ä…ð represja ompF, aktywacja
OmpC  maÅ‚e pory Ä…ð wzrost osmol. ompC Ä…ð wiÄ™cej maÅ‚ych poryn
OmpF  duże pory Ä…ð spadek osm. Niska osmolarność Ä…ð spadek % formy
ufosforylowanej EnvZ Ä…ð zniesienie represji ompF
+ryboregulacja: micF blokuje ompF
Ä…ð wiÄ™cej dużych poryn Ä…ð zmniejszenie ciÅ›nienia
2. phosphorelay  wieloetapowa wiele sygnałów wewn. i zewn., wiele regulatorów
kaskada sygnałów HÄ…ðD Ä…ðH& negatywnych
Indukcja procesu sporulacji B.
CodY  globalny regulator układ Kin/SpoOA
subtilis
5 kinaz his (KinABCDE), sygnał (P) przekazywany
na SpoOF Ä…ð SpoOB Ä…ð SpoOA
11. Regulon CRP  represja kataboliczna
glukoza w podłożu:
glukoza Ä…ð de fosforylacja IIAglc Ä…ðinaktywacja cyklazy adenylanowej Ä…ð spadek
cAMP Ä…ð CRP nieaktywny
brak glukozy w podłożu:
brak glukozy Ä…ð wzrost formy ufosforylowanej IIAglc Ä…ð wzrost cyklazy
adenylanowej Ä…ð wzrost cAMP Ä…ð aktywuje CRP Ä…ð CRP wiąże siÄ™ do miejsc
wiązania aktywatora promotorów operonów rozkładu cukrów innych niż
glukoza Ä…ð wykorzystywanie innego dostÄ™pnego cukru (zgodnie z szeregiem
preferencji z
ródła węgla)
12. Alarmony - co to jest, w odpowiedzi na jaki sygnał się pojawiają, jakie
majÄ… funkcje, jakÄ… reakcjÄ™ org. powodujÄ…?
Alarmony sygnały głodu aminokwasowego: pppGpp (pentafosforan
guanozyny), ppGpp (tetrafosforan). SÄ… syntetyzowane przez enzymy RelA (zw. z
rybosomom) i SpoT (cytoplazmatyczny)
Mechanizm głodu aminokwasowego:
1) deficyt aminokwasów
2) akumulacja nienaładowanych tRNA
3) nienaładowane tRNA wiążą się do miejsca A rybosomu, ale nie mogą
przesunąć się dalej
4) blokada rybosomów
5) RelA rozpoznaje zablokowany rybosom
6) synteza pppGpp i oddysocjowanie RelA od rybosomu
7) uwolniony RelA przyłącza się do innego rybosomu i znów syntezuje
pppGpp  rozprzestrzenianie sygnału o deficycie naładowanych tRNA
8) wysokie stężenie pppGpp indukuje odpowiedz
ścisłą
Skutki:
Øð regulacja bezpoÅ›rednia: promocja transkrypcji genów biosyntezy aminokwasów: promotory takich genów majÄ…
dyskryminator o wysokiej zawartości AT, wiązanie do takich promotorów jest faworyzowane w czasie odpowiedzi ścisłej
dzięki wiązaniu DskA i alarmonów do RNAP
Øð zahamowanie transkrypcji genów rRNA (dyskryminator GC-rich)
Øð regulacja poÅ›rednia: stymulacja transkrypcji genów zależnych od alternatywnych czynników sigma Ä…ð katabolizm innych
cukrów, glikoliza, białka odpowiedzi na stres osmotyczny i oksydacyjny
Øð proteoliza biaÅ‚ek Ä…ð odzysk aminokwasów
1. Alarmony pppGpp, ppGpp  sygnały głodu aminokwasowego
2. RelA syntetyzuje alarmowy, zwiÄ…zane z rybosomom
3. SpoT syntetyzuje alarmowy, cytoplazmatyczne
4. DskA białko zaangażowane w kontrolę transkrypcji regulowanej przez odpowiedz
ścisłą;
nie wiąże sięz DNA, lecz z RNAP
13. Regulon SOS = regulon Lex
1) pojawienie się uszkodzeń DNA, przede wszystkim jednoniciowych odcinków DNA
2) zwiÄ…zanie do ssDNA biaÅ‚ka RecA Ä…ð kompleks nukleoproteidowy RecA-ssDNA
3) autoprotoliza białka LexA (LexA jest represorem genów regulonu SOS, wiąże się do ich promotorów w sekwencji SOS-box)
Efekty (im dłużej utrzymuje się stan SOS, tym więcej mechanizmów jest uruchamiane):
Øð uruchomienie biaÅ‚ek wycinajÄ…cych niesparowane nukleotydy (UvrA, UvrB, UbrD)
Øð dziaÅ‚alność Polimerazy DNA II (wys. wiarygodność)
Øð wÅ‚Ä…czenie inhibitorów podziałów
Øð uruchomienie polimeraz error-prone: pol IV (dinB) i Pol V (umuC, umuD)
Należy unikać mutacji, ale mutacja może skutkować pojawieniem się adaptacyjnego fenotypu.
14. Autoinduktory: co to jest, gdzie to występuje, co robi i jakie są efekty;
Autoinduktory to cząsteczki sygnałowe uczestniczące w mechanizmie Quorum sensing. To za ich pośrednictwem możliwe jest
 wyczuwanie liczebnoÅ›ci Ä…ð ekspresja genów zależna od stężenia komórek w populacji
Quorum sensing dotyczy także wszelkich innych kontaktów między komórkami za pomocą dyfundujących cząsteczek
G- acylowane laktony homoseryny (AHL)
G+ oligopeptydy
1. system LuxS Vibrio fisheri bioluminescencja tylko przy wysokiej gęstości komórek.
symbioza z rybami i kałamarnicami
operon Lux I C DAEB
LuxI  syntaza OHHL (autoinduktora z kategorii AHL), wydzielane na zewnÄ…trz
czÄ…steczki
LuxR  aktywator transkrypcji, reaguje na odpowiednie stężenie
autoinduktorów
aktywacja LuxR Ä…ð aktywacja ekspresji operonu Ä…ð wzrost produkcji
autoinduktora oraz innych genów operonu związanych z bioluminescencją
2. LasI/LasR i RhlI/RhlR Pseudomonas Regulacja ekspresji czynników wirulencji i tworzenia biofilmu
aeruginosa (wielowarstwowy biofilm chroni przed antybiotykami i in.),
autoregulacyjne pętle
duże stężenie AI Ä…ð synchroniczny start wytwarzania czynników wirulencji
C. Jerzmanowski: wpływ inicjacji i elongacji transkrypcji na modyfikacje pierwotnego transkryptu.
Capping: Splicing: Poliadenylacja
- stabilizuje mRNA  zapobiega - wypętlenie intronu i wycięcie
degradacji przez egzonukleazy - alternatywny splicing: wzrost
- transport do cytoplazmy transkryptu różnorodności
- promuje wycięcie pierwszego intronu
- poczÄ…tek translacji zw. z capem
Opisz funkcje niekodujących RNA. Niekodujące RNA  sekwencje nie kodujące białek
tRNA
rRNA
snRNA
scRNA
RNAi
MicF  niekodujący RNA E. coli, sRNA antysensowny, kontroluje syntezę poryn OmpF; wiążąc się z mRNA ompF blokuje translację
i naznacza do degradacji;
Transpozony
odkryte przez BarbarÄ™ McClintock w kukurydzy
1. podział DS / AC DS. (Dysociation) nieautonomiczny
AC (Activation) autonomiczny
2. IS sekwencje inercyjne, tylko transpozaza
3. Tn złożone dwie kopie IS otaczające segment DNA ulegający mobilizacji
4. Tn niezłożone segment DNA otoczony IR-ami, ale bez IS
5. Mechanizmy Øð transpozycja konserwatywna
Øð transpozycja replikacyjna
inicjacja, elongacja i terminacja transkrypcji u Eucaryota
1) Inicjacja
Sekwencyjny model składania kompleksu preinicjacyjnego (PIC)
1. wiązanie ogólnych czyn. tr.: TFIID (zaw. TBP wiąże TATA box)
2. kolejne czynniki TFII
3. przyłączenie polRNA
4. poczÄ…tek syntezy RNA, fosforylacja CTD, uwolnienie promotora
2) Elongacja
3) Terminacja
Obróbka transkryptu
1) Capping
2) Splicing
3) Poliadenylacja
Chromatyna
materiał nukleoproteinowy, struktura upakowania DNA
D. Staroń:
wykres Ramachandrana (co pokazuje, kąty fi i psi,jak się mają do glicyny i proliny i innych aa., jak leżą poszczególne motywy);
Wykres Ramachandrana
obrazuje dozwolone i niedozwolone rotacje w łańcuchu peptydowym
oś X: kąt dwuścienny Ś: wartość rotacji między atomami N a Calfa
oÅ› Y: kÄ…t ¨: wartość rotacji miÄ™dzy Calfa a C karbonylowym
wartoÅ›ci Åš i ¨ decydujÄ… o strukture II-rzÄ™dowej, którÄ… przyjmujÄ….
dla niedozwolonych wartoÅ›ci Åš i ¨wystÄ™puje przestrzenna zawada.
Øð Ä…-helisa:
Wykres dla glicyny
dla glicyny występuje więcej obszarów o dozwolonych parach kątów,
ponieważ glicyna nie posiada rozbudowanego łańcucha bocznego (atom
wodoru), który mógłby ograniczać struktury.
Rozmieszczenie obszarów dozwolonych jest bardzo symetryczne.
Wyróżniamy obszary struktury ą-helisy prawoskrętnej, ą-helisy
lewoskrętnej oraz B-kartki.
Øð lewoskrÄ™tna: ¨ = 0, Åš = 90
Wykres dla proliny
mniej możliwych konformacji, prolina zawiera wewnątrzcząsteczkowy
pierścień, który usztywnia jej strukturę.
Øð kÄ…ty ppl (helisa peptydyloprolilowa): ¨ = 0, Åš = 90
kąty takie występują także w skrętach, pętlach (struktury poza helisą ppl)
Prolina często występuje w takich strukturach białkowych jak skręt, pętla
Helisa poliPro: bogata w prolinÄ™ (co czwarty aa = Pro) w tej samej
płaszczyz
nie Ä…ð zagÅ‚Ä™bienie dla innych hydrofobowych aa
ubikwitynacja, sumoilacja, neddylacja => co robiÄ…, jak to robiÄ… i po co to robiÄ….
9. - poliubikwitynacja (Lys grupy µ NH2)  1. CiÄ™cie prekursora Ubi Ä…ð Ubi 72 aa
Ubikwitynacja naznaczenie do degradacji 2. ZwiÄ…zanie przez E1, aktywacja
- kontrola jakości białek (degradacja z
le zwiniętych) 3. Związanie przez E2
- regulacja: aktywacja transkrypcji 4. Przeniesienie Ubi na ligazÄ™ ubikwitynowÄ…: RING E3 lub HECT
- domeny wiążące ubikwitynę 5. Dołączenie Ubi do białka substratowego przez ligazę
Ubi ulega recyklingowi po użyciu. 6. Skierowanie do degradacji
10. SUMO  small ubiquitin-like protein izopeptydazy  odcinajÄ… SUMo
SUMOilacja zachodzi podobnie jak ubikwitynacja (enzymy E1,
E2, ligaza) zw. z ruchem białek w jądrze: ruch między jąderkiem a
- zanik oddziaływania między białkami nukleoplazmą
- umożliwienie jakiegoś oddziaływania segregacja pęcherzyków egzocytotycznych
- indukcja zmian konformacyjnych w białku sumoilacja kanałów jonowych
- represja transkrypcji przez sumoilację fuzja i podział mitochondriów
- udział w cyklu glikozydazy tymidyny
11. - zanik oddziaływania między białkami (degradacja kulina
Neddylacja z
le zwiniętych) epidermalny czynnik wzrostu (EGF)
- umożliwienie jakiegoś oddziaływania
- indukcja zmian konformacyjnych w białku
wiązania i oddziaływania utrzymujące strukturę białek - jak się tworzą,
miedzy jakimi ugrupowaniami, czy łańcuch główny czy grupy boczne
1. wiÄ…zanie kowalencyjne wiÄ…zanie peptydowe (grupa aminowa  grupa karbonylowa)
2. oddziaływanie elektrostatyczne + - między aminokwasami obdarzonymi ładunkami
3. wiązania wodorowe między grupą donorem wodoru i akceptorem wodoru
4. hydrofobowe między łańcuchami bocznymi hydrofobowych aa (L, I, V, F, M, W, A, C, P, Y)
5. van der Waalsa wszystkie atomy
6. między aromatykami ugrupowania boczne F, W, Y
7. aromatyk  grupa aminowa donor wodoru N  ugrupowania boczne F, W, Y
8. mostki dwusiarczkowe między cysteinami  S  S 
- fosforylacja - co to, jakie aminokwasy, mechanizm specyficzności, biologiczna funkcja
1. Jakie aa sÄ… fosforylowane Seryna, Treonina, Tyrozyna
2. Funkcje biologiczne Øð aktywacja / inaktywacja enzymów
Øð przekazywanie sygnałów (kaskady kinaz)
Øð udziaÅ‚ kinazy CK2 w apoptozie
Øð różnorodne funkcje regulatorowe
3. Kinazy serynowo-treoninowe
4. swoistość wzglÄ™dem sekwencji Øð wzglÄ™dem sekwencji
kinazy ser/thr  fosforylujÄ… ser i thr
kinazy tyrozynowe  fosforylujÄ… thr
Øð wzglÄ™dem kontekstu aminokwasowego
CK2 posiada sekwencjÄ™ kanonicznÄ…
Øð strukturalna
rozpoznawanie kształtu substratu
5. mechanizmy odpowiadajÄ…ce za swoistość Øð bruzdy dokujÄ…ce (wgÅ‚Ä™bienie w strukturze kinazy) kinazy Ser/Thr
strukturalną zróżnicowane schematy ewolucji bruzdy
mniejsza lub więks
Øð domeny rozpoznajÄ…ce substrat (kinazy Tyr)
domeny SH2, SH3 kinazy tyrozynowej
6. kinaza histydynowa składnik bakteryjnego systemu dwuskładnikowego, sensor
autofosforylacja reszt histydyny, przeniesienie fosforanu na grupÄ™
asparaginianowÄ… efektora
Białka z modyfikacjami wielomiejscowymi
1. CTD polimerazy Øð fosforylacja i defosforylacja seryn i tyrozyn w domenie C-karboksylowej wyznacza rytm elongacji
RNA II transkrypcji;
Øð gdy polRNA przyÅ‚Ä…cza siÄ™ do kompleksu inicjacyjnego na matrycy, nie jest ufosforylowana
domena CTD;
Øð wzór podlega zmianom w trakcie transkrypcji
2. p53 Øð fosforylacja i sumoilacja treonin i seryn domeny N-koÅ„cowej;
3. histon H3 kod histonowy różne kombinacje modyfikacji histonów wywołują odmienne efekty
modyfikacje ogonka histonowego
Øð modyfikacjom podlegajÄ… reszty konkretnych aminokwasów
Øð jeden aminokwas może być modyfikowany w wiÄ™cej niż jeden sposób
Øð np. K (Lizyna): -Met, -Ubi, -Sumo
Øð
4. JÄ™zyk biaÅ‚ek Øð ogromna ilość biaÅ‚ek wprowadzajÄ…cych modyfikacje oraz towarzyszÄ…cych biaÅ‚kom modyfikujÄ…cym
Øð rozmowa modyfikacji:
1. jedna modyfikacja wyklucza drugÄ…,
2. albo umożliwia drugÄ…, np. ufosforylowanie seryny w miejscu n+3 Ä…ð nadanie ujemnego
Å‚adunku (udaje kwasowy aminokwas) Ä…ð może ulec fosforylacji seryna w miejscu n
3. modyfikacja związana z funkcją białka, np. moduł rozpoznawany tylko po metylacji
4. dwie modyfikacje wpływające na siebie
Øð przeÅ‚Ä…czniki molekularne bliskiego sÄ…siedztwa
bromodomena rozpoznaje acetylowany histon, jedna modyfikacja może ułatwiać mod. w innyn
Fronk:
Sekwencjonowanie metodą Shotgun. Jak przygotować DNA? DNA fragmentujemy mechanicznie na małe fragmenty: lepki
roztwór DNA przepuszczamy szybko przez strzykawkę, szatkujemy go w losowych miejscach
fragmenty DNA Ä…ð klonowanie do wektorów Ä…ð sekwencjonowanie (chain termination) Ä…ð skÅ‚adanie wyników na zakÅ‚adki
konieczne wielokrotne pokrycie genomu
problematyczne jest samo składanie (konieczna duża moc obliczeniowa komputerów)
Mechaniczna fragmentacja, cięcie endonukleazami rzadkimi/ częstymi, trawienie pełne/ niepełne
wielkość genomu ilość genów długość genu ilość informacji
kodująćej
S. cerevisiae 12-13 Mpz 6 tys. 2 kb 70%
C. elegans 97 Mpz 18 tys. 5 kb 30%
D. melanogaster 139 Mpz 15 tys.
H. sapiens 3200 Mpz 25 tys. 27 kb 2%
Genom:
S. cerevisiae < C. elegans < D. melanogaster < H. sapiens
Øð C. elegant : tylko 3x wiÄ™cej genów niż drożdże, chociaż genom kilkanaÅ›cie razy wiÄ™kszy
Øð
Escherichia coli Saccharomyces Caenorhabditis Arabidopsis Homo sapiens
wielkość genomu 4,6 Mpz 12 Mpz 97 Mpz 115 Mpz 3200 Mpz
ilość genów 4-5 tys. 6 tys. 19 tys. 28 tys. 22 tys.
gęstość genów ~ 1 / 1 kb ~ 1 / 2 kb 1 / 5 kb 1 gen / 4 kb 1 / 140 kb
długość genu 1 kb 2 kb 2 kb 27 kb (50 kb)
średnie białko 300 aa 480 aa ~430 aa 434 aa 447 aa (średnie)
350 aa (przeciętne)
średni intron - 264 nt 170 nt 3500 nt
średni ekson - 228 nt 250 nt 145 nt
intronów / gen - <1 / gen 5 / gen 8-9 / gen
eksonów / gen - 2 6 5,2 9-10 / gen
e) wykres porównawczy dwóch bakterii - która z nich ma wyspę genomową, skoro tylko nią się pomiędzy sobą różnią?
ta, która ma mniejszy genom (mniejszy o wielkość wyspy genomowej)
wykres zawartości ortologów w 2 szczepach bakterii, roznią się tylko 100000pz wyspą patogenności
1. Wykres i dwa gatunki, część punktów się pokrywała, ale nieznacznie. Świadczy to o tym, że
a) Gatunki są wyraznie spokrewnione  widać, że te bakterie są spokrewnione, ponieważ mają wiele podobnych
genów, tylko występują one w różnych miejscach genomu; są spokrewnione, ale bardzo odlegle
b) MajÄ… inne wyspy GpC
c) Zaszła duplikacja genomu u któregoś
d) Zaszła duplikacja genomu a potem rozejście
Geny oznaczone kropkami na osiach nie mają rozpoznawalnych homologów w drugim genomie. Są to geny
unikatowe. Pozostałe geny podlegały intensywnemu tasowaniu w toku ewolucji.
2. Sekwencje powtórzeniowe  stanowią 50% genomu ludzkiego.
Sekwencje powtórzeniowe
występujące tandemowo
rozproszone
kilka %
klasa II  brak etapu RNA,
klasa I  z RNA jako etapem
tylko DNA
Øð LINEs (aut) 21%
SSR STR
Øð SINEs (nieaut) 12%
(simple seg) (short tandem)
Øð retrowirus-like elements szczÄ…tki transpozonów DNA
8% (aut: z pol, nieaut: bez
pol)
Sekwencje powtórzone: 50% sekwencji genomu ludzkiego (rozproszone + tandemowe)
Rozproszone. LINEs SINEs Retrovirus-like
% 21% 13% 8%
długość, ilość 6-8 kpz, / 850 tys. kopii 0,3-0,6 kpz / 1,5 mln kopii 6-11 kpz / 540 tys.
wybierają rejony ubogie w GC, same są ubogie w GC bogate w GC, same też są
bogate w GC
autonomiczne: własna RT i polimeraza nieautonomiczne
nie kodujÄ… polimerazy
Mikrosatelity  tandemowo występujące powtórzenia o długości 2-6 nt, np. (CATG)n
SSR (Simple segment repeats) STR (Short tandem repeats)
dominujÄ… AC, AT, AG
GC są szybko eliminowane z genomu, ponieważ są etylowane
rozmieszczenie głównie wśród intronów
wstawienie w ekson psuje gen
1. SSR i STR ( b.rzadkie sekw.powt) i tu było o zależności GC ( to jest na jego wykł str. 15 )
2. Genom prokariotyczny
Wielkość genomu prokariotycznego mieści się od & do & od 0,5 Mpz do ponad 10 Mpz
490 kpz Nanoarchaeum equitans  pasożyt wewnątrzkom. Archaea
580 kpz Mycoplasma genitaliom
815 kkpz Mycoplasma pneumoniae
9 Mpz Streptomyces coelicolor
Ile jest genów 1 gen / 1000 pz (około),
ORF  przeciętna długość ok. 300 aminokwasów (brak intronów, dł. genu ~ dł. ORF)
Ile jest sekwencji kodujÄ…cych Ponad 90% genomu Ä…ð niewiele sekwencji niekodujÄ…cych,
międzygenowych
wyjÄ…tki: M. leprae (30% pseudogeny)
2) wyizolowano i zsekwencjonowano odcinek genomu "typowej" bakterii i pozaznaczac, po ile mniej więcej
Øð Å›redni genom: 0,5-10 Mpz
Øð Å›redni gen: 1000 nt
Øð Å›rednio 1 gen / 1000 nt
Øð sekwencji kodujÄ…cych: ok. 90% genomu
Øð Å›rednie biaÅ‚ko: 300 aminokwasów
Różnice między genomem bakteryjnym i drożdżowym:
·ð Å›rednia dÅ‚ugość genu u drożdży to 2 kbp, u bakterii trochÄ™ ponad 1kbp
·ð u drożdży genom nie jest aż tak intensywnie wykorzystywany jak u bakterii. U bakterii 90% koduje biaÅ‚ka; u drożdży jest
to 65-70% (w zależności od tego, czy do części kodującej zaliczmy rDNA)
·ð u drożdży wystÄ™pujÄ… introny, ale jest ich maÅ‚o: tylko 4% genów ma introny i na jeden gen przypada najwyżej 1 intron
·ð na 6 tysiÄ™cy genów okoÅ‚o 240 ma introny
·ð w genomie drożdży jest bardzo niewiele sekwencji ruchomych (Ty, LTR) - tylko ok. 3% genomu
·ð Å›rednie biaÅ‚ko bakteryjne ma ponad 300 aminokwasów; Å›rednie biaÅ‚ko drożdżowe ma 483 aminokwasy
Porównanie chromosomu X i Y XX XY (płeć heterogametyczna)
chromosom X chromosom Y
size 155 Mpz,1098 genów 60 Mpz
losowa inaktywacja jednego z chromosomów u kobiet wszystkie geny z X i Y ujawniają się u mężczyzn, żadne
XX Ä…ð ciaÅ‚ko Barra nie sÄ… recesywne
chromosomy X rekombinują ze sobą zupełnie normalnie konwersja genów  rekombinacje między obszarami
w trakcie oogenezy palindromów
X zawsze ulega ekspresji u mężczyzn, stąd nabywał wiele
ważnych cech, bo mężczyzna może mieć więcej
potomstwa
5. Podczas jakiego procesu chromosom X ulega w całości crossing-over.
a) Mitoza
b) Spermatogeneza
c) oogeneza  tworzenie i dojrzewanie komórek jajowych
d) Nigdy
6. Podczas jakiego procesu chromosom Y ulega w całości crossing-over
e) Mitoza
f) Spermatogeneza
g) Sam ze soba (nie można tego zaznaczyć, bo on sam ze soba rekombinuje a nie crossing-over )
h) Nigdy
7. Tendencje +/ -
jak jest dużo intronów w genomie to ich długość Fałsz, intronów jest coraz więcej i są coraz dłuższe (Drożdże: najwyżej 1
maleje, intron w genie, nicień: 5 / gen, 264 nt (introny i eksony podobnej długości);
jak jest mało intronów to ich długość jest większa człowiek: 8-8 intronów / gen, po 3500 nt długości
ze wzrostem liczby eksonów, ich długość maleje Tak; u drożdży są najwyżej dwa eksony, u nicienia introny i eksony są
podobnej wielkości (6ex/gen), u człowieka 9-10ex/gen, mają długość ok.
145 nt (stała długość w różnych obszarach genomu GC, zmienia się długość
intronów)
im bardziej skomplikowany org. tym bardziej A
ańcuchy białkowe zawsze są skomplikowane, ale w eukariontach pojawia
skomplikowane łańcuchy białkowe się coraz więcej produktów białkowych z tej samej ilości sekwencji kwasu
nukleinowego, dzięki zjawiskom splicingu oraz potranslacyjnej obróbki
białek (modyfikacje chemiczne)
im bardziej or. złożone o większych genomach Tak (bakterie: brak intronów, drożdże: najwyżej 1 intron / gen, nicień: 5
tym maja więcej intronów intronów / gen,
Arabidopsis: średnio 5,2 eksona / gen (mniej intronów, geny są krótsze, za
to jest ich dużo więcej: 25 tys. genów)
Homo sapiens: introny są najdłuższe w obszarach, gdzie jest mało GC; eksony są stałej długośći, ok. 150 nt. Intronów i eksonów
jest mniej więcej tyle samo, w obszarach o wys. zaw. GC introny są jednak krótsze.
10. Mamy dany gatunek bakterii i jej genom. Mając genom o np. wielkości 200 000 pz jakie wielkości uzyskujemy w wyniku
shotgun?:
ale odp prawidlowa to to ze nie mozmy tej bakterii ciÄ…c, bo jest to genom kolisty
Ä…ð Ä…ð
E. coli Ä…ð Saccharomyces Drosophila Ä…ð Caenorhabditis H. sapiens Ä…ð Arabidopsis
4 tys. 6 tys. 15 tys. 19 tys. 22 tys. 28 tys.
w genomie człowieka jest: i wpisac ile % czego, np. sekwencji LINES, SINES, powtórzeń tandemowych, intronow, egzonow&
50% sekwencje powtórzeniowe
Øð Rozproszone
o LINEs 21%
o SINEs 13%
o Retrovirus-like 8%
o DNA transpozony szczÄ…tki 3%
Øð Tandemowe
STR, SSR kilka %
50% sekwencje unikatowe 50%
Øð eksony 1,5%
Øð introny 24%
Øð niekodujÄ…ce DNA unikatowe 15%
bakterie:
geny tRNA: 26 (M. genitalium)  129 (V. parahaemolyticus), a kodonów jest 61
eukarya:
geny tRNA: 170-570 genów