BIOLOGIA MOLEKULARNA - Seminarium

LISTA 6

Kontrola ekspresji genów u Prokaryota

1. Które z poniższych stwierdzeń, dotyczących β-galaktozydazy u E.Coli są prawdziwe?

1. Jest ona obecna w różnych stężeniach, zależnie od źródła węgla użytego do wzrostu

2. Jest produktem jednostki ekspresji genów, zwanej operonem

3. Hydrolizuje disacharyd połączony wiązaniem β-1,4 (laktozę) do produkcji galaktozy i glukozy

4. Tworzy disacharyd połączony wiązaniem β-1,6 (allolaktozę)

5. Jest aktywowana allosterycznie przez niemetabolizowany składnik - izopropylotiogalaktozyd (IPTG)

6. Jej poziom wzrasta koordynacyjnie wraz z permeazą galaktozydową i transacetylazą tiogalaktozydową

2. Połącz każdą cechę lub funkcję z prawej kolumny z odpowiednim elementem sekwencji DNA w operonie lac z lewej kolumny

1. i

2. p

3. o

4. z

5. y i a

6. miejsce wiążące białko CAP

1. zawiera specyficzną sekwencję wiążącą dla represora lac

2. koduje permeazę galaktozydową

3. zawiera sekwencję wiążącą dla kompleksu cAMP-CAP

4. koduje białko, które zakłóca aktywację polimerazy RNA

5. koduje białko wiążące allolaktozę

6. zawiera specyficzną sekwencję wiążącą dla polimerazy RNA

7. koduje β-galaktozydazę

8. jest genem regulatorowym

9. jest promotorem lac

10. koduje transacetylazę tiogalaktozydową

11. jest operatorem lac

12. koduje represor lac

3. Kiedy bakteria E.Coli jest dodawana do kultury zawierającej zarówno laktozę, jak i glukozę, który z cukrów jest metabolizowany preferencyjnie? Jaki jest mechanizm tej selektywności?

4. Co dzieje się po tym, gdy pierwszy użyty cukier zostanie zużyty w eksperymencie z poprzedniego pytania?

5. Które z poniższych stwierdzeń o kompleksie cAMP-CAP są poprawne?

1. chroni sekwencję operonu lac od -87 do -49 od strawienia nukleazą

2. chroni sekwencję operonu lac od -48 do +5 od strawienia nukleazą

3. chroni sekwencję operonu lac od -3 do +21 od strawienia nukleazą

4. oddziałuje na aktywność polimerazy RNA poprzez liczbę operonów

6. Niektóre ze znanych mutacji konstytucyjnych operonu laktozowego występują (pojawiają się) bardziej w sekwencji operatorowej niż w genie regulatorowym.

1. Czy spodziewałbyś się, że taki mutant o^C będzie dominujący czy recesywny względem swojego allelu o⁺ dzikiego typu?

2. Czy mutacja konstytucyjna w efektach w operatorze jest typu cis czy trans?

3. Zaprojektuj doświadczenie angażujące geny i⁺, o^C, o⁺ i z⁺, które potwierdzi twoją odpowiedź z punktu (b). Załóż, że możliwe jest wykrycie, czy enzymy są produkowane w ilościach diploidalnych (++) czy haploidalnych (+).

7. Które z poniższych są angażowane przez regulację operonu trp?

1. Kontrola ilości policistronowego RNA, uformowanego na poziomie inicjacji transkrypcji

2. Kontrola ilości policistronowego RNA na poziomie terminacji transkrypcji

3. Sekwencyjna i koordynacyjna produkcja 5 enzymów metabolizmu tryptofanu z pojedynczego mRNA

4. Sekwencyjna i koordynacyjna produkcja 5 enzymów metabolizmu tryptofanu z 5 różnych mRNA produkowanych w równych stężeniach

5. Produkcja transkryptów o różnych rozmiarach, zależnie od poziomu tryptofanu w komórce

8. Które z poniższych stwierdzeń dotyczących operonu trp prowadzącego RNA, który ma 162 nukleotydy poprzedzające kodon inicjatorowy pierwszego strukturalnego genu operonu są poprawne?

1. Delecja w DNA, kodująca region 3' prowadzącego RNA, powoduje podwyższone poziomy biosyntetycznych enzymów formujących Trp (tryptofan).

2. Krótko otwarta ramka odczytu, zawierająca między innymi kodony Trp, istnieje w prowadzącym RNA.

3. Prowadzący RNA koduje `testowy' peptyd, którego zdolność do bycia syntetyzowanym monitoruje poziom Trp-tRNA w komórce.

4. Prowadzący RNA może formować dwie alternatywne i wzajemnie wykluczające się kolejne struktury

5. Struktura prowadzącego RNA in vivo zależy od pozycji rybosomów, które tę strukturę odczytują.

9. Aby udowodnić, że regulacja poprzez rozcieńczenie (osłabienie?) występuje in vivo, Charles Yanofsky i inni studiowali regulację syntezy tryptofanu po kolei w mutantach E.Coli. Dla każdego mutanta, opisanego poniżej, postaraj się przewidzieć ekspresję genów syntezy tryptofanu w obecności i nieobecności tryptofanu.

MUTANT A: Mutacje ze zmniejszoną, ale wykrywalną, aktywnością syntetazy tryptofanylo-tRNA

MUTANT B: Mutacje w sekwencji AUG lub sekwencji Shive-Dalgarno prowadzącego peptydu

MUTANT C: Taki sam, jak B, ale z prowadzącym peptydem w pełni ekspresjonowanym na plazmidzie

MUTANT D: Transwersja G-C do A-T, która osłabia interakcję segmentów 2 i 3, bez wpływu na interakcję segmentów 1 i 2

MUTANT E: Mutacje zamieniające 2 kodony Trp na kodony Leu

MUTANT F: Mutant E z mutacją w genie syntetazy Leu-tRNA

MUTANT G: Mutant E, który konstytucyjnie syntetyzuje leucynę

10. Które z poniższych stwierdzeń o bakteriofagu λ podczas fazy litycznej są poprawne?

1. Syntetyzuje 3 różne klasy mRNA, które są wyznaczone przez czas od zakażenia do pojawienia się.

2. Przeprowadza zaprogramowaną syntezę białek koniecznych do replikacji swojego genomu i produkuje jego strukturalne składniki.

3. Formuje produkty genów N i Q, które pełnią rolę pozytywnych białek regulatorowych, co prowadzi do sekwencyjnej produkcji λ-kodowanych białek.

4. Początkowo produkuje 2 białka; jedno pełni rolę inhibitora syntezy λ represora, a drugie czynnika terminacyjnego transkrypcji.

11. Załóż, że wzajemne powinowactwo trzech sekwencji regulacyjnych O_R i trzech sekwencji O_L represora λ zostało odwrócone, i że O_R3 i O_L3 posiadają najwyższe powinowactwo do represora. Jaki najprawdopodobniej byłby efekt na mechanizm infekcji przez λ? Wyjaśnij.

12. Załóż, że w białku typu mutant C operonu arabinozowego E.Coli stwierdzono, że nie wiąże ono arabinozy. Spróbuj przewidzieć rezultaty (a) poziomu białka C i (b) stopnia (tempa?) transkrypcji genów kodujących enzymy BAD w obecności kompleksu cAMP-CAP. Wyjaśnij swoje przewidywania.

---