Stoffwechsel/Reize (Berg) Flashcards
Erkläre ein Zweikomponentensystem
Sensorkinase mit Sensordomäne an Außenseite erkennt Reiz - Kinase (Transmitter-) Domäne innen an His-Rest mit ATP autophosphoryliert, P wird auf Asp-Rest des Response-Regulators übertragen (aktiviert) - HTH-Domäne bindet an Zielgen
Was ist die Funktion von Zweikomponentensystemen?
Umweltreize erkennen und verarbeiten
Was ist die Aufgabe des Env/Z-OmpR-Zweikomponentensystems? welche beiden Komponenten gibt es?
Reguliert Porinsynthese, EnvZ ist Histidinkinase an innerer Membran, OmpR ist Antwortregulator
Wenn EnvZ phosphoryliert wird, welche Porine werden dann gebildet unter welchen Bedingungen?
OmpC (geringe Permeabilität z.B. von Gallensäuren, weniger von z.B. Glucose), bei hoher Salinität und hoher T (Gastronintestinaltrakt)
Beispiele für weitere Zweikomponentensysteme
- Uptake of Hexose Phosphate bei Reiz durch Glu6P
- bei O-Mangel: Cytochrom-d-Oxidase, Succinatdehydrogenase
Welches Enzym setzt ATP zu cAMP um?
Adenylatcyclase
Erkläre das Phosphotransferase-System
- PEP zu Pyruvat phosphoryliert EI, das HPr, dann EIIA phoshoryliert
- bei Glucose: EII A phosphoryliert EIIBC (Glucoseaufnahme), das Glucose phosphoryliert, EII A ohne P hemmt die Aufnahme von anderen Kataboliten als Glucose
- ohne Glucose: E II A bleibt phosphoryliert und aktiviert so Adenylatcyclase (Verwertungsgene von anderen Kataboliten werden angeschaltet)
Wie wird das Laktoseoperon transkriptionell reguliert (Glucoserepression erklären)?
CRP bindet cAMP bei Abwesenheit von Glucose, CRP/cAMP-Komplex bindet an Aktivatorbindungsstelle und stimuliert Transkriptionsstart
Wie wird das Laktoseoperon transkriptionell reguliert (Laktoseinduktion erklären)?
Lac1-Repressor wird von Induktor (z.B. Laktose) gehemmt (Derepression)
Wann werden die Laktoseverwertungsgene effektiv translatiert (wann ist das Laktose-Operon aktiv?)
bei Anwesenheit von Lactose und fehlender Glucose
Erkläre Diauxie und den Wachstumsverlauf bei Glucose und Lactose im Medium, sowie den Verlauf des beta-Galaktosidase-Gehalts!
Glukose unterdrückt Synthese der beta-Galactosidase, zuerst Anstieg (Wachstum auf Glucose), ist Glucose verbraucht, lag-Phase, wenn beta-Galactosidase synthetisiert wird, dann etwas langsameres Wachstum auf Lactose
Unterschied bei der Katabolitregulation in grampositiven Bakterien/wie läuft der Mechanismus ab? Was ist das Ergebnis?
- EIIA ist Domäne des Glucose-Carriers
- Repressor ist CcpA, wird von HPr-Protein kontrolliert
- HPr-Protein wird von HPr-Kinase phosphoryliert, wenn F16BP da ist (hohe glykolytische Aktivität)
-> die Gene für die Verwertung anderer Kohlenstoffquellen werden reprimiert, solange Glucose/Fruktose (leicht verwertbare Kohlenstoffquellen) vorliegen
Welche Gene werden während der stringenten Antwort von wem aktiviert und warum?
Alarmone aktivieren die biosynthetischen Operons für bestimmte Aminosäuren/katabolische Operons, die Vorläufer der Aminosynthese bilden
Welche Gene werden während der stringenten Antwort von wem gehemmt und warum?
Synthese von rRNA und rRNA (binden an RNA-Polymerase und verhindern Transkription der Gene für RNAs), hemmt auch Initiation DNA-Synthese, Zellteilung, verlangsamt Zellhüllbestandteilsynthese
Wie werden die Alarmone ppGpp und pppGpp synthetisiert?
Protein RelA (überträgt zwei Phosphatgruppen auf GDP/GTP mit ATP) - mit Ribosom verknüpft und wird auf Signal des Ribosoms wenn unbeladene tRNA gebunden ist, aktiviert
Was ist stringente Kontrolle generell?
globale Kontrolle bei plötzlicher Änderung des Mediums (AS/Energie-Mangel): RNA-Synthese hören fast sofort auf, Protein- und DNA-Synthese werden heruntergeschraubt, verringerte Wachstumsgeschwindigkeit, angepasste RNA-Synthese
Was macht das SPOT-Protein?
synthetisiert auch ppppGpp/ppGpp bei generellen Mangel (Hunger-) und Stress-Situationen
Wie werden die Reaktionen der stringenten Kontrolle bei Wegfall der induzierenden Bedingungen aufgehoben?
in SpoT ist 3’ Phosphataseaktivität, die ppGpp wieder abbaut
Sauerstoffstimulon in E.coli
- Stimulon besteht aus aus FNR (Fumarat-Nitrat-Reduktase)-Regulon und ArcBA (Aerobic respiratory control)-Regulon
- FNR aktiviert bei Anaerobiose Expression von Genen des anaeroben Stoffwechsels (z.B. Fumarat-Reduktase)
- ArcBA reprimiert unter Anaerobiose Gene des aeroben Stoffwechsels (z.B. Succinat-Dehydrogenase - Citratzyklus)
Wie wird bei FNR der Sauerstoff wahrgenommen?
- bei Sauerstoff liegt Eisen-Schwefel-Domäne als Monomer vor und ist inaktiv
- bei anaeroben Bedingungen wird es zum Homodimer und kann transkriptionelle Kontrolle vornehmen
Generelle Stressantwort durch sigma S
- Konzentration von sigma S wird durch das Nährstoffangebot und Stressfaktoren bestimmt und auf Transkriptions- Translations- und Proteinebene geregelt
- die abhängigen Gene werden transkribiert (gewaltige Änderungen wie kleinere Zellen, Adhäsionsvermögen nimmt zu, Resistenzen gegen Hitze/Salz nehmen zu..)
Wie wird sigma S abgebaut?
Rssb ist phosphoryliert und bildet Komplex mit sigma S und Protease (baut sigma unter ATP-Verbrauch ab)
-> bei Stress: wird Rssb nicht phosphoryliert und so sigma nicht abgebaut
Welche Regulons wirken wie bei oxidativem Stress?
OxyR-Regulon: Cysteinreste, die von H2O2 zu Disulfid oxidiert werden, dann werden Enzyme induziert, die Oxidanzien zerstören (z.B. Katalase)
SoxRS-Regulon: erkennt O2- als Reiz, Fe2S2-Zentren werden oxidiert, sodass Gene für z.B: Superoxid-Dismutase aktiviert werden
Was machen Hitzeschockproteine?
- Chaperone binden an Proteine, die partiell denaturiert wurden: verhindert weitere Denaturierung und stimulieren Rückfaltung
- denaturierte Proteine werden abgebaut/Neusynthese nach Hitzeschock wird eingeleitet
Erkläre das RNA-Thermometer bei der Hitzeschockantwort
mRNA bildet Sekundärstrukturen aus, sodass RIbosom nicht binden kann. Bei höherer Temperatur schmilzt die Struktur und Ribosomen können mRNA translatieren (sigma32-Faktor hilft RNA-Polymerase bei Initiation der Translation von Hitzeschockgenen
Wie wird sigma32 bei der Hitzeschockantwort wieder abgebaut?
Proteine der Chaperonmaschinerie sind bei Hitzeschock beschäftigt, denaturierte Proteine zu falten und bauen so sigma nicht mehr ab. Hört der Hitzeschock auf, bauen sie sigma wieder ab
