M. Starčič Erjavec Flashcards
E. coli, lastnosti in kaj povzroča.
Bakterija Escherichia coli – najbolj znana predstavnica enterobakterij (družina Enterobacteriacae).
Je paličasta po Gramu negativna bakterija (nesporogena, kemoorganotrof, fakultativno anaerobna, katalaza pozitivna, oksidaza negativna, mezofilna), del črevesne mikrobiote, povzročiteljica:
– drisk in griž
– obolenj mokril
– pljučnice
– vnetja možganskih ovojnic
– septikemije
Kaj E. coli predstavlja v črevesju človeka?
V črevesju človeka je komenzal, kolonizira človeško črevesje že nekaj ur po rojstvu otroka, zatem živi s svojim gostiteljem v mutualističnem odnosu, sintetizira vitamin K, nudi zaščito pred patogenimi bakterijami, E. coli je najpogostejši fakultativen anaerob v črevesju. E. coli uvrščamo v 8 filogenetskih skupin: A, B1, B2, C, D, E, F, I
Genom E. coli.
Genom E. coli:
- 4.639.221 bp / 47 Mbp
- 87,8 % - geni za proteine
- 0,8 % - geni za stabilne RNA (rRNA in tRNA)
- 0,7 % - nekodirajoča DNA
- 11 % - geni za uravnavanje
- genomi patogenih sevov večji (tudi za 1 Mbp)
Patogeni sevi E. coli z zapisi za virulentne dejavnike.
- črevesni patogeni (6 patotipov)
- zunajčrevesni patogeni (sepsa, meningitis)
- velika genetska diverziteta
Tvorba virulentnih dejavnikov.
– Adhezini (bakterija, ki se uspe pritrdit, uspešneje kolonizira gostitelja)
– Toksini (gostitelja poškodujejo)
– Invazini (so virulentni dejavniki, ki omogočajo vstop bakterije v celico)
– Protektini (omogočajo bakteriji, da se izogne imunskemu sistemu)
– Mehanizmi za prevzem železa
E. coli kot probiotik.
E. coli kot probiotik. Probiotiki so živi mikroorganizmi, ki, če so odmerjeni v zadostnih količinah, doprinesejo zdravstvene koristi gostitelju. E. coli je znana po tem, da hitro raste na gojiščih in da imamo za delo z njo veliko molekularnih orodij.
Kaj lahko v biotehnoloških postopkih pridobivajo iz E. coli?
Z E. coli v biotehnoloških postopkih pridobivajo: inzulin, interlevkin-2, človeški interferon-β, eritropoetin, človeški rastni hormon, človeške faktorje strjevanja krvi… E. coli uporabljajo tudi za proizvodnjo biogoriv in industrijskih kemikalij, kot so fenol, etanol, manitol in mnogo drugih.
Naravni antibiotiki.
- obstajali že pred milijoni let
- nudijo selektivno prednost v kompeticiji za hranila
- kot signalne molekule v subinhibitornih koncentracijah (tvorba biofilma, vpliv na gibljivost,…)
- gene za odpornost proti antibiotikom so našli v vzorcih iz starodavnega permafrosta in v jamskih vzorcih
Večina uporabljenih antibiotikov se iz organizma izloča kemijsko nespremenjena in aktivna – pristane torej v okolju. Čistilne naprave so znane vroče točke za prenose genov za odpornost proti antibiotikom.
MRSA – proti meticilinu odporen Staphylococcus aureus.
Horizontalni genetski prenos.
Horizontalni genski prenos:
KONJUGACIJA je prenos DNA, do katerega pride ob neposrednem stiku dveh bakterijskih celic.
TRANSDUKCIJA je prenos DNA iz ene bakterijske celice v drugo bakterijsko celico s pomočjo bakteriofaga.
TRANSFORMACIJA je sprejem in vključitev proste DNA v celico.
Bakteriofagi niso nujno specifični samo za eno vrsto gostiteljske bakterije. Za transformacijo je nujno potrebna kompetenca recipientske celice. Dokazani so primeri transdukcije genov za odpornost proti antibiotikom.
Ekosistemi v katerih so proučevali konjugacijski prenos genov.
Konjugacijski prenos genov za odpornost proti antibiotikom so zasledili oz. preučevali v zelo različnih tipih ekosistemov:
- različni vodni ekosistemi (reke, odplake, morje, čistilne naprave)
- različni talni ekosistemi (prst, glistine, ekosistem koreninskih laskov)
- v različnih gostiteljih (človek, miši, podgane, žuželke, kopenski rakci, listi rastlin) in med različnimi „partnerji“
- različni bakterijski sevi med sabo, pa vrste in rodovi
- a tudi med bakterijami in rastlinami ter bakterijami in glivami
Konjugativna transpozicija.
Je medcelično premikanje konjugativnega tranpozona (cTn) oz. integrativnega konjugativnega elementa (ICE).
Kaj so plazmidi in kje jih najdemo?
So najpogosteje krožne molekule dvoverižne izvenkromosomske DNA (obstajajo tudi nekatere krožne enoverižne molekule DNA in nekatere linearne – npr. pri borelijah).
Najdemo jih v vseh vrstah bakterij. Pomembno vlogo imajo pri prilagajanju in razvoju bakterij.
Najdemo jih tako pri prokariontih kot pri evkariontih (ne vseh). Vsebujejo lahko do 25 % genetskega materiala celice.
Zelo se razlikujejo glede na velikost: od nekaj tisoč do več sto tisoč bp.
V gostiteljski celici je lahko več kot ena vrsta plazmida.
Plazmidi se podvajajo, ko celica raste.
Pomnožene kopije plazmida se porazdelijo v vsako hčerinsko celico.
Plazmidi kodirajo beljakovine in molekule RNA. Niso kromosom, ker nimajo hišnih genov.
Plazmidi verjetno obstajajo, ker imajo zelo pogosto zapise za genske produkte, ki lahko v določenih okoliščinah bakteriji koristijo.
Replikacija theta.
Enosmerno podvojevanje. Podvajanje se konča, ko se replikacijske vilice vrnejo na oriV.
Dvosmerno podvojevanje. Podvajanje se konča, ko se replikacijske vilice srečajo na nasprotni strani.
Replikacija po mehanizmu kotalečega se kroga.
- Replikacija poteka v dveh stopnjah.
- V prvi stopnji se dsDNA krožna plazmidna DNA podvoji, da nastane krožna ssDNA.
- V drugi stopnji nastane komplementarna veriga na podlagi ssDNA, da nastane spet dsDNA.
Mehanizmi za uravnavanje podvojevanja pDNA = mehanizmi za uravnavanje števila kopij.
Uravnavenje replikacije:
a) večje število kopij (s ctRNA ali z iteroni)
b) manjše število kopij (adikacija ali particija)
Interoni: Kratka zaporedja DNA, ki se pogosto ponavljajo v mnogo ponovitvah v regijah ori (pri nekaterih plazmidih). Vežejo protein Rep, ki je potreben za podvojevanje plazmida in imajo vlogo pri uravnavanju števila njegovih kopij.
Adikacija: Temelji na različni obstojnosti toksina in antitoksina.
Gostiteljsko območje plazmidov.
- Ozko: replikacija plazmida se lahko dogaja samo v eni bakterijski vrsti, mogoče še v sorodnih
- Široko: replikacija plazmida se lahko dogaja v več bakterijskih vrstah, ker je bolj neodvisna od produktov, zapisanih v bakterijskem kromosomu
