Everything Flashcards

1
Q

Was sind polare Effekte bei den co-transkribierten Genen?

A

Polare Effekte (Mutationen) sind Mutationen am Start des Operons, wobei ein Stop-Codon in mRNA entsteht und die weiteren downstream-Gene wenig exprimiert werden.

  • Nur bei polycistronischen RNAs von Bakterien/Archaeen
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2
Q

Was sind polycistronische mRNAs?

A

Das sind mRNAs mit mehreren ORFs, die viele Polypeptide codieren. In der Regel wird eine solche mRNA von einem Operon kontrolliert.

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3
Q

Was ist xenogeneic silencing?

A

Reprimierung von fremder, durch horizontalen Gentransfer aufgenommener DNA mit H-NS.

Diese Funktion schützt das Bakterium vor schädlicher Wirkung durch Phagen, welche ihre DNA in das Bakterium als Wirtszelle injizieren, wodurch dieses früher oder später zu Grunde geht. In der Regel erfolgt die Erkennung durch das erhöhte AT-Verhältnis der fremden DNA.

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4
Q

Was ist H-NS?

A
  • Nukleoid-assoziierte Protein H-NS (Histone-like Nucleoid Structuring Protein)
  • Genregulator
  • DNA-Bindeprotein
  • bindet an AT-reiche Sequenzen, meistens von Phagen eingebaut
  • Silencing der Transkription (xenogeneic silencing) von fremder, durch horizontalen Gentransfer aufgenommener DNA
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5
Q

Was ist ein tetRA-Operon?

A
  • kodiert Proteine für den Tetrazyklin-Transporter in der inneren Membran
  • induzierbare Genexpression
  • 2 Gene, divergent transkribiert
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6
Q

Wie kann die Transkription terminiert werden?

A
  1. intrinsisch: durch unmittelbare RNA-Interaktion, Ausbildung einer haarnadelförmigen Sekundärstruktur im RNA-Transkript
  2. Rho-abhängig: Rho erkennt C-reiche Abschnitte auf dem Transkript. Es bindet auf dem neusynthetisierten RNA-Strang, der upstream der Terminationsstelle liegt. Mit ATPase-Aktivität bewegt sich Rho dann auf das 3’-Ende der RNA zu.
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7
Q

Was ist eine Antitermination?

A

RNA-Polymerase ignoriert eine Terminationssequenz und kann mit der Transkription fortfahren.

  • bei Phagen und bakteriellen Operons wichtig
  • sie blockieren damit die Wirkung von Terminatoren
  • Bsp. Attenuation
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8
Q

Was ist eine Attenuation?

A

Regulation der Genexpression bei Prokaryoten bezeichnet, mit der eine begonnene Transkription vorzeitig abgebrochen werden kann.

Bsp.: Tryptophan-Biosynthese

  • Leader-Peptid mit 2 Trp, als Sensor für Trp-Konzentration
  • 3 Sequenzen für Hairpin-Loop-Ausbildung
  • Je nach Konzentration
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9
Q

Wie wird eine Translation im his-Operon reguliert?

A
  • Attenuation
  • +His: Attenuator gebildet, keine Translation
  • -His: Ribosom “trapped”, Translation
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10
Q

Was sind Riboswitches? Nennen Sie ein Beispiel.

A

Die RNA bildet eine Sekundärstruktur aus und erkennt damit Metabolite (beispielsweise Guanin, Adenin, L-Lysin).

Wenn der Ligand bindet, so kommt es bei fast allen Riboswitches zu einer Konformationsänderung in der RNA.

  1. Shine-Dalgarno-Sequenz verborgen → keine Translation
  2. Konformationsänderung → Bildung einer Haarnadelstruktur → keine Transkription

Bsp.: molekulärer Thermometer

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11
Q

Wie wird eine Translation reguliert?

A
  1. Antisense-RNA
  2. Riboswitches
  3. “trapped” Ribosomen → tmRNA
  4. Proteinfaltung → Triggerfaktoren
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12
Q

Was sind sRNAs (small regulatory)?

A

Nicht-codierende RNA-Moleküle, von Bakterien produziert.

  • bindet an Protein und modifiziert derer Funktion (z.B. Hfq)
  • bindet an komplementäre mRNA (SD verdeckt oder freigesetzt)
  • reguliert metabolische oder Virulenz-Prozesse
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13
Q

Wie kann die Transkriprion reguliert werden?

A
  1. Aktivatoren, Effektoren
  2. Repressoren, Effektoren
  3. Katabolische Repression
  4. Riboswitches
  5. H-NS
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14
Q

Was ist eine antisense-RNA?

A

Die Antisense-RNA (aRNA) ist eine einzelsträngigeRNA, die komplementär zur Messenger-RNA (mRNA) ist.

  • Basenpaarung → keine Translation
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15
Q

Wozu wird eine tmRNA (transfer-messenger) in Bakterien verwendet?

A
  1. Sie befreit feststeckende Ribosomen von der mRNA (alte mRNA wird gegen tmRNA ausgetauscht und weiter translatiert)
  2. Sie markiert die bei der Translation entstandenen unvollständigen Peptidketten für den Abbau

Aufbau:

  • Hybrid aus der tRNA und mRNA mit ORF (für Stop-Signal oder Degradationstag SSrA, die von Proteasen erkennt werden)
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16
Q

Was ist ein Trigger-Faktor?

A

Chaperon

  • katalysiert eine Proteinfaltung
  • assoziiert mit Ribosomen, mit naszierenden cytosolischen und sekretorischen Polypeptidketten
17
Q

Was passiert mit dem frisch geborenen Protein nach der Translation?

A

Die wachsende Polypeptidkette wird in der geschützen Umgebung vom Chaperon Trigger-Faktor gefaltet und weitergeleitet, je nach Funktion.

Falls Membran-Protein:

  • SRP-System (co-translational)
  • Seq-System (posttranslational)

Falls Cytoplasma-Protein:

  • DnaK/J
  • Clp → GroES/EL
18
Q

Welche Arten der Sekretion von Membranproteinen nach der Translation gibt es?

A
  1. Co-translational: SRP (small recognition particle)
  2. Post-translational: Seq
19
Q

Was ist SRP? An welchem Mechanismus ist das beteiligt?

A

Signalerkennungspartikel (signal recognition particle) ist ein Ribonukleoprotein, das am cotranslationalen Transport von Proteinen in die Plasmamembran beteiligt ist (oder EPR bei Eukaryoten).

20
Q

Woraus besteht ein 2-Komponenten-System? Welche Domäne haben die Komponenten?

Wie funktioniert das System? Nennen Sie ein Beispiel.

A

2-Komponenten-System

Besteht aus:

  1. Sensorkinase (Input - Transmitter, HK)
  2. Responce-Regulator (Receiver - Output, HK)

HK — hochkonserviert

Funktionsweise:

  • Sensorkinase wird auf Umweltsignal reagieren → Autophosphorylierung an His
  • Phosphorylgruppe wird weiter an Responce-Regulator übertragen (Asp wird phosphoryliert)
  • Dann erfolgt eine Regulation

Beispiele: Zellhüllenstress (Rcs) Chemotaxis, Quorum sensing

21
Q

Nennen Sie ein Beispiel vom 2-Komponenten-System und beschreiben Sie.

A
  1. Zellhüllenstress
22
Q

Beschreiben Sie den Verlauf der Antwort auf Zellhüllenstress.

A

Zellhüllenstress

  1. Signal kommt → RcsF leitet das Signal weiter an RcsC (wird phosphoryliert)
  2. RcsS überträgt P auf RcsD
  3. RcsD überträgt P auf RcsB (dabei wird D phosphoryliert)
  4. RcsB reguliert Gene für Motilität, Kapselbindung, Virulenz

Wenn Stress,

23
Q

Wie funktioniert Chemotaxis bei E.coli?

A

Chemotaxis

  • 2-Komponenten-System
  • Adaptiv
  1. Signal kommt → Chemorezeptoren in der Membran (MCP, methyl-accepting chemotaxis proteins) methyliert → CheW (Adaptor) → CheA (Sensorkinase)
  2. CheA autophosphoryliert
  3. P von CheA wird auf CheY übertragen
  4. CheY bindet am Motor des Flagellums → Änderung der Drehrichtung → CW (clockwise) = Taumeln

Falls kein Signal:

  1. CheA nicht phosphoryliert, MCP demethyliert → CheB wird konstitutiv phosphoryliert
  2. CheB wirkt als Adaptor → CCW, Schmimmen
24
Q

Was ist quorum sensing? Nennen Sie ein Beispiel und beschreiben es.

A

Quorum sensing

Messung der Zelldichte der Population (interzelluläre Kommunikation). Dadurch werden reguliert:

— Biofilme

— Biolumineszens

— Virulenz

Ein Beispiel: Biolumineszens von Vibrio fischeri

  1. Sie produzieren Autoinduktoren 1/2
  2. Autoinduktor 1 = AHL (acetyl homoserin lacton), wird von allen produziert
  3. Wenn genug AHL vorhanden, wird Autoinduktor 2 produziert → positive Rückkoplung bei höher Zelldichte
  4. Dadurch wird lux-Operon aktiviert (Luciferase) → Lumineszenz
25
Wie funktioniert **Biolumineszenz** bei ***Vibrio fischeri***?
**Biolumineszens von *Vibrio fischeri*** 1. Sie produzieren **Autoinduktoren** 1/2 2. Autoinduktor 1 = **AHL** (acetyl homoserin lacton), wird von allen produziert 3. Wenn genug AHL vorhanden, wird Autoinduktor 2 produziert → positive Rückkoplung bei höher Zelldichte 4. Dadurch wird ***lux***-Operon aktiviert (Luciferase) → **Lumineszenz** = ***Quorum sensing***
26
Beschreiben Sie zwei Antworten auf **Osmostress**.
**Osmostress** hypertonische Umgebung 1. K+-Aufnahme 2. Compatible solutes (Aufnahme/Neusynthese) Aufnahme erfolgt mit 2-Komponenten-System **EnvZ-OmpR** * **EnvZ** — Sensorkinase, ändert ihre Konformation je nach Osmolarität * EnvZ-P überträgt P auf **OmpR** (Responce regulator) * OmpR reguliert OmpF/OmpC * höhe Osmolarität: **OmpF** * niedrige Osmolarität: **OmpC** (Porin für compatible solutes)
27
Wie funktioniert **EnvZ-OmpR** System? Was reguliert sie?
**2-Komponenten-System EnvZ-OmpR** * **EnvZ** — Sensorkinase, ändert ihre Konformation je nach Osmolarität * EnvZ-P überträgt P auf **OmpR** (Responce regulator) * OmpR reguliert OmpF/OmpC * höhe Osmolarität: **OmpF** * niedrige Osmolarität: **OmpC** (Porin für compatible solutes) Antwort auf osmotischen Stress
28
Was ist **cyclische di-GMP**? An welchen Prozessen ist sie beteiligt?
**cyclische di-GMP** * second messenger in Bakterien * beteiligt an zellulären Prozessen wie _Motilität_, _Virulenz_ und _Biofilme_ * über **Diguanylat-Cyclase** (GGDEF-Motif) aus 2GTP synthetisiert * über **Phosphodiesterasen** (EAL-Motif) abgebaut
29
Beschreiben Sie den Zyklus von ***Caulobacter crescentus***.
***Caulobacter crescentus*** Swarmer cells → Stalk formation → cell with holdfast and motile cell * stalked cell: Reproduktion * motile cell: Verbreitung
30
Wie werden **Biofilme** aufgebaut? Welche **second messenger** ist daran beteiligt?
**Biofilm-Aufbau** * schwimmende Zellen werden sessil und bilden extrazelluläre polymere Substanz (EPS) * schalten dafür ihre Flagellen aus * c-di-GMP als second messenger _Verlauf_ 1. Wenn YhjH (Phosphodiesterase) nicht mehr vorhanden, c-di-GMP hochkonzentriert 2. c-di-GMP reagiert mit YcgR (Rezeptor am Motor) → schalten das Flagellum aus
31
Was ist eine **stringente Kontrolle**? Wie funktioniert sie?
**Stringente Kontrolle** Anpassung des Stoffwechsels auf eine Unterversorgung mit Nährstoffen — erhöhte Stressresistenz — verlangsamtes Wachstum — verhinderter Stoffwechsel _Funktionsweise_ 1. AS-Mangel: **t-RNA** bleibt unbeladen 2. das aktiviert **RelA** (ribosom-associated protein) 3. RelA produziert Alarmone **ppGpp**, **pppGpp** (Guanosintetra- und pentaphosphat) 4. Alarmone reagieren direkt mit **RNAP**: RNA-Synthese↓, Chaperone↑, AS-Biosynthese-Operone↑
32
Nennen Sie ein Beispiel vom **ABC-Transporter**. Wie funktioniert er?
**ABC-Transporter** * Maltose-Maltodextrin-Transporter Über ATP-Bildung ändert sich die Konformation vom Protein → Maltose wird transportiert
33
Beschreiben Sie den Mechanismus vom PMF-abhängigen Transporter (Lactase)
**PMF-abhängiger Transporter** * **Lactose Permease** (LacY) * **Symporter** * Transportiert Lactose mit H+ zusammen in die Zelle, H+ aus der Elektronentransportkette gewonnen
34
Wie kann der Energieverbrauch vom Transporter gemessen werden?
**Energieverbrauch vom Transporter** Mutante von ATP-Synthase (Gradient kann nicht mehr genutzt werden) 1. **Hemmung von Glycolyse** (Substratkettenphosphorylierung) → **Arsenat** (1/2 der ATP weg) → _ABC-Transporter gehemmt_ 2. **H+-Gradient abbauen** → "Entkoppler"-lipophile Substanzen (trasnportieren H+ ins Cytoplasma) → _Sekundäre Transporter gehemmt_
35
Wie funktioniert **PEP-PTS**? Was bedeutet die Abkürzung? Nennen Sie 2 **PTS-Zucker**.
**PEP-PTS** * Phosphoenolpyruvat-Phosphotransferase System * Der letzte Schritt irreversibel PEP wird in Pyruvat umgewandelt, dabei wird P übertragen auf E1 → HPr → E2A → E2B → EIIC → Substrat wird phosphoryliert und transportiert. * **PTS-Zucker**: Glucose, Fructose, Trehalose, Mannitol, Mannose * **Nicht-PTS-Zucker**: Lactose, Maltose, Galactose, Ribose, Xylose, Arabinose
36
Wie funktioniert **katabolische Repression** bei **PEP-PTS** von Glucose?
**Katabolische Repression bei PEP-PTS (Glucose)** **+Glc**: EIIA phosphoryliert → inhibiert andere PTS-Transporter, sodass keine anderen Zucker aufgenommen werden; **inducer exclusion** **+Glc**: EIIA dephosphoryliert → **positive Regulation** * Adenylat cyclase aktiviert * cAMP-Produktion * **cAMP** bindet an **CAP** * Aktivierung von nicht-PTS-Zuckersystemen