Eukarióták Fő genetikai jellemzők Például az élesztő sejtmag Kromoszóma centromeronnal és telomérákkal, valódi hisztonok képeznek nukleoszómákat Mitotikus aparátus Például az élesztő Saccharomyces cerevisiae haploid / diploid

Prokarióták Fő genetikai jellemzők Például Nincs sejtmag Kezdetleges kromoszóma Nincs mitózis Például Escherichia coli Bacillus subtilis Enterococcus faecalis haploid (biztosan?)

Közös problémák A sejtnek növekedni kell és osztódni Drámai különbségek a térfogatban A S. cerevisiae 64X nagyobb, mint az E. coli A sejt osztódásakor alapvetően egy szeptum, egy válaszfal alakul ki B. subtilis E. coli a citoplazmát csak összehúzza az FtsZ gyűrűvel

A prokarióták további felosztása Baktériumok A szokásosan baktériumok Standard riboszóma RNS Archaea Extrém körülmények között találhatók Taxonómiailag idősebbek Nem standard riboszóma RNS

DNS szerkezet 5’ 3’ 2 hidrogén híd Kis árok 3 hidrogén híd Nagy árok

DNS sztereokémiája Egy hasznos webtár http://ndbserver.rutgers.edu/NDB/archives/NAintro/B/index.html

A kromoszóma szerkezete Bendich és Drlica mellékelt cikk Érvek, hogy az eukarióta:prokarióta idea túlhaladott (néhány példa alább) Több kromoszóma a Vibrio-kban, de csak egy a Myrmecia pilosula-ban (egy hangya) Myxococcus genom > Pneumocystis Poliploid Azotobacter Lineáris kromoszóma Borrelia, gyűrűs a telomeráz hiányos Schizosaccharomyces pombe

További példák A nukleoszóma szerkezet alapjának kettősségét sugallják Sok dinoflagella-ban nincs nukleoszóma, de hisztonok és nukleoszóma a Methanothermus fervidus-ban A nukleoszóma szerkezet alapjának kettősségét sugallják

hisztonok A DNS-hez kapcsolódó szerkezeti fehérjék H1, H2A, H2B, H3, H4 H2 → H4 cilindert képeznek, erre tekeredik fel a DNS H1 (nincs mindíg) a cilinderek között borítja a DNS-t

Hiszton alternatívák Csoportként: hiszton szerű fehérjék Példa a HU fehérje A DNS-hez kötődik, de nem olyan erősen, mint egy igazi hiszton Nukleázos vizsgálatok azt jelzik, hogy a DNS-HU komplex szorosabban tekeredik fel Gram-negatív baktérimokbam H-NS, vagy ezzel ekvivalens fehérje A görbült DNS-hez kötődik előszeretettel Úgy tűnik, hogy a génexpressziót befolyásolja

Az E. coli kromoszóma mérete Cairns autoradiogramja, replikálódó DNS Replikációs villa Vonal 100 mm Újonnan replikálódott DNS Ez a pont kb. az E.coli sejt mérete

A DNS-t fel kell tekerni, hogy beférjen a sejtbe Szupercsavart DNS hurkok Topoizomeráz enzim

Eredmény a nukleoid

A nukleoid szerkezet modellje Figure 1.10. A flexible doublet model for bacterial nucleoid structure.(a) simultaneous phase-contrast and DAPI (DNA)-fluorescence images. The “V” marks indicate presumptive unit nucleoids. (b) Hypothetical unit nucleoid, composed of two subunits joined by a spacer. (c) Unit nucleoid within rapidly grown cell. Nucleoid subunits tended to be radially directed and closely apposed to cell envelope, as drawn here. Reproduced from Zimmerman, S.B. (2003). Journal of Structural Biology 142: 256–265

Ploidia Milyen a diploid sejt? Milyen a haploid sejt? Sejtben két kópia mindegyik kromoszómából Milyen a haploid sejt? Sejtben egy kópia mindegyik kromoszómából Milyen is akkor a baktérium sejt? Jó kérdés Nem igazán felel meg a terminológiának

Replikáció hatása a géndózisra Replikációs origó A B C A B C B A C A B C

Ha a DNS gyűrűs Z A Z A Ha a replikáció kétirányú, a markerek két készlete duplikálódik

A nem-replikálódó kromoszómában lévő DNS mennyisége a GENOM EKVIVALENS

A géndózis hatásai A replikációs origó közelében lévő markerek felül-reprezentáltak. Ez a jelenség hasznos lehet Az E. coli sejt legnagyobb része riboszóma Sok példány rRNS gén (amplifikáció nélkül is) Egy riboszóma fehérje gén-cluster

Terminológia Merodiploid Plazmid Parciális diploid Géneket hordozó extra DNS darab, lehet a kromoszómán is Plazmid Önállóan replikálódó, nem esszenciális DNS darab Kérdés: mi a különbség egy nagy plazmid és egy kis kromoszóma között? EPISZÓMA : kromoszómába integrálódott plazmid

SZELEKCIÓ Nélkülözhetetlen, ha nagy sejtszámokkal dolgozunk Csak azokat a sejteket kapjuk meg, amelyekkel valami történt A fenotípus megváltozását látjuk, (nem a genotípusét) Általában a telep megjelenését figyeljük meg Rekombinációs gyakoriság Nem könnyű kiszámítani, mert az utódok számát nem tudjuk pontosan

A genetikai folyamatok összefoglalása Mindegyik folyamathoz kell egy donor és egy recipiens! A genetikai információ átvitele egyirányú utca! NINCS CSERE! Majdnem mindig szükség van szelekcióra, hogy lássuk, ha valami történt

Genetikai transzformáció Tisztított, csupasz donor DNS a recipiensbe (MINDIG VALAMIT (kompetens sejtet)TRANSZFORMÁLUNK VALAMIVEL (transzformáló DNS-sel, plazmid DNS-sel, stb)!!) Nukleázokkal megszakítható Az eredménye a transzformáns A sejt megköti a csupasz DNS-t A citoplazmába transzportálja Donor DNS/Recipiens DNS között rekombináció Új fenotípusú transzformáns

Transzdukció A DNS-t bakteriofág szállítja a donorból a recipiensbe Védelmet biztosít (nukleázokkal nem szakítható meg) Specifikus szállító eszköz (host range) Két típus Fág DNS helyett teljes egészében baktérium DNS van a fágrészecskében Csak kis rész a kromoszóma DNS, a többi fág DNS Rekombináció a recipiensben Az eredmény a transzdukáns

Konjugáció Élesztőben a konjugáció két haploid sejt fúziója → egy diploid sejt Baktériumokban a konjugáció: két sejt összetapad és DNS átvitel a donorból a recipiensbe Egyirányú transzfer Az átszállított DNS lehet nagy, vagy kicsi (kromoszóma DNS/plazmid DNS/transzpozon DNS) Rekombináció Az eredmény a transzkonjugáns

Más módszerek Protoplaszt fúzió Elektroporáció / elektrotranszformáció Ha eltávolítjuk a sejtfalat → protoplasztok fúzionáltathatók Az eredmény diploid sejt (poliploid) Általában instabil → rekombináns utódok Néha stabil (egy ideig) Elektroporáció / elektrotranszformáció Nagy feszültségű elektrosokk → sérül a membrán A DNS beszivárog a citoplazmába

Nomenklatúra Demerec et al. 3 dőlt kis betű (gén) Laktóz bontás lac Triptofán bioszintézis trp Nagy betű jelenti a különböző géneket lacA transzacetiláz lacZ b-galaktozidáz Ugyanazon fenotípusú, de különböző mutációkat számozzuk pro-5 különbözik a proA15-től Az E. coli Genetic Stock Center osztja ki a számokat