Cytoskelet

1. Cytoskelet molecular motors microtubules Intermediate filaments

2. Cílený transport bílkovin ER

3. ER Prokarytní buňka Twin-arginine cofactor Časování translokace primárního peptidu ( post-translační / ko-translační translokace) Interakce signální sekvence s biologickou membránou Variabilita translokačních systémů

6. Buněčná smrt chronologické (čas inkubace buněčné populace) Buněčné stárnutí replikativní stárnutí (počet buněčných cyklů) věkové rozpětí kmene znaky stárnutí

7. Buněčná smrt: ■ fyziologická - degenerativní (např. vlivem replikativního stárnutí) ■ náhlá (patologická) – nekrosa buňky ■ řízená programem buněčné smrti (řízený sled procesů končící smrtí určité buňky) (PCD) ■ apoptosa (1972) (řízená auto-likvidace buňky, indukovaná (vnějším / vnitřním) stresorem ) Příznaky „pre-letální“ ■ inhibice energeticko - metabolických funkcí ■ ztráta semi-permeability biol. membrány ■ změna poměru anabolických a katabolických procesů ■ degradace buněčných struktur – kompartmentů ■ akumulace inkluzí ■ pokles schopnosti fyziologické adaptace ■ snížení receptorových funkcí ■ genom je stále více reprimován ■ ztráta vzájemné koordinace metabolických drah ■ akumulace chyb (error catastrophe)

8. ► mitotická katastrofa (smrt) (MC) …není skutečnou apoptosou ► smrt buněk infikovaného hostitele „pathogen triggered cell death“: apoptosa pyroptosa (kombinace znaků apoptosy a nekrotické smrti) onkosa (identita s nekrosou) ► autofagická smrt ► smrt indukovaná specifickým buněčným kontaktem

9. I. II. (8) Bid tBid (8) (3) (9) (3) (9) „caspases“ - endoproteasy Cys (C) oblast aktivního místa asp štěpení v oblasti asp. zbytků Aktivují: DNA endonukleasu, kinasy… Bax … proapoptické proteiny (PA) Bcl–2, Bcl–XL : antiapoptické proteiny (AAP) Interakce PA X AAP → PA / AAP Převažující koncentrace PA → uvolňování cytochromu C Apaf-1 (apoptic protease activating factor – 1) (protein cytosolu) Bcl–2, Bcl–XL : vnější membrána mitochondrie blokují uvolňování cytochromu

10. Induktor apoptosy p53 vs represor apoptosy Bcl-2 apoptosa + p53 - Bcl-2 Poškození DNA - p53 + Bcl-2 mutace….?? Stresová aktivace induktoru apoptosy → stimulace transkripce genů, jejichž produkty: a) blokují represor Bcl-2, b) realizují kaskádu apoptických kroků p53- transkripční faktor – sekvenčně specifická aktivace transkripce 14 genů Nadprodukce Bcl-2 → buněčná „malignizace“

11. Regulace a molekulová podstata apoptózy (1)

12. Regulace a molekulová podstata apoptózy (2)

13. Mezibuněčný přenos genetické informace – rekombinace DNA Způsoby: DONOR → RECIPIENT přirozená transformace konjugace transdukce merozygota Fragment DNA Přenos: a) vertikální (buněčnou reprodukcí) - předání genomu b) horizontální (HGT) (mezibuněčným přenosem) – předání fragmentu Společné rysy: jednosměrnost přenosu, stav „merozygoty“, rekombinace DNA, taxonomická vzdálenost donoru a recipienta, rizika vs GMO, význam nové kombinace genetické informace (paralog, ortolog), transfer nepříbuzných genů determinujících stejné funkce…

14. Horizontální přenos genetické informace(2) Released DNA Conjugative transfer The natural transformation of bacterial cell

15. Horizontální přenos genetické informace(3)

16. Struktura molekul RNA Sekundární a terciální struktura vs struktura primární Potenciální komplementarita dílčích úseků jednoho řetězce → intramolekulární duplex triplex Stabilizace a značení molekul RNA Konformace sekundární struktury v závislosti na vazbě proteinu Terminologie: „vlásenky“ (hairpins) „vyboulené smyčky“ (bulged loops) „vnitřní smyčky“ (internal pools) „uzly“ (junctions) Proteiny rozeznávají spíše prostorové uspořádání RNA než jednotlivé baze a jejich sekvence. RNP motiv proteinu – vazebná doména; evolučně konzervované sekvence AK.

18. RNA : postranskripční modifikace

19. „sestřih“

20. Jeden gen – více genových produktů

21. RNAi

22. miRNA

23. Příjem a přenos chemického signálu

25. Recepce signáluPřenos signálu (transdukce) Zesílení (amplifikace) signáluBuněčná odpověď Konverze signálu recepce (interakce ligand / receptor, připouštějící paralelu substrát / enzym) ● indukovaná změna konformace receptoru + kaskáda konformačních změn funkčně navazujících proteinů + aktivace prvního enzymu (vznik aktivního „druhého“ posla) + funkce „druhého“ posla Zesílení signálu: 1 signální molekula vs počet produktů transdukce ● následně indukovaná exprese specifických genů, změna cytoskeletu, aktivace enzymů….

26. Receptory spřažené s G-proteiny ● trimerní G-proteiny (α,β,γ sbj.) ●α sbj. aktivovatelná vazbou GTP ● aktivovaná α aktivuje cílový enzym ● ligand se stimulačním účinkem Gs-protein ● ligand s inhibičním účinkem Gi-protein

27. Tyrozinproteinkinasové receptory ( RTK –receptory) ● glykozylovaná extracelulární doména ● hydrofobní transmembránová doména ● intracelulární doména s proteinkinasovou aktivitou ● receptor s alosterickým chováním FUNKCE: a) vazba ligandu – konformační změna (dimerizace) b) TPK každého monomeru v receptorovém dimeru fosforyluje tyrozin svého monomerního partnera c) fosforylované zbytky tyrozinu jso vazebnými místy pro proteiny obsahující SH2-domény d) následná fosforylace těchto proteinů

28. Receptory spojené s iontovými kanály ● Iontový kanál (oligomerní proteiny biol.membrány) je regulován ligandem ● účast většího počtu polypeptidů

29. ● nejsou součástí biologické membrány ● receptory steroidních hormonů, tyroxinu, vitaminu D, retinové kysliny ● lokalizace cytosol / jaderný kompartment ● receptor má více funkčních domén: aktivační doména DNA-vazebná doména doména pro dimerizaci receptoru vazebná doména pro ligand Funkce: ● inaktivní receptor (vazba proteinů teplotního šoku (HSP 90, 70, 56) ● po vazbě ligandu uvolnění HSP ● molekuly konformačně změněných receptorů dimerizují ● dimery se váží k terčovému komponentu ● vzniklý komplex se aktivuje fosforylací ● finální (aktivní) komplex indukuje transkripci

30. Přenos chemotaktického signálu MCPs (methyl accepting chemotaxix proteins) - receptor Che proteiny (aktivovatelný druhý posel) Tsr, Tar, Tar, Trg, Tap …specifické receptory CheW - vazbaCheA k MCP (receptoru) CheA - kinasa (fosforylace regulátoru odpovědi CheY a metylesterasy CheB CheR - metyltransferasa metylace receptoru CheZ - fosfatasa (defosforylace CheY~P) CheB - metylesterasa CheY - regulátor odpovědi / kontakt s flagelárním motorem (FliM proteinem)

31. Bakteriální toxiny

34. Bakteriofág

37. Viroidy ■ fytopatogenita Výjimka: hepatitis D ■ jednořetězcová, kovalentně uzavřená molekula RNA (300- 400 nukleotidů) ■ intramolekulové párovaní bazí (sekundární struktura) ■ > 25 variant nukleotidové sekvence ■ nekódující ■ vysoký obsah GC ■ interference s produkty transkripce (hnRNA) – chybná eliminace intronů ■ ribozym (štěpení RNA) ■ nepřítomnost proteinu ■ replikace: RNA dependentní RNA polymerasa (rostlinná buňka) ■ taxonomie: Avsunviroidae, Pospiviroidae

39. PRION: ■ protein (glykoprotein – 145 AK) ■ genetická determinace: gen PrP (neurony CNS, lymfocyty) ■ normální konformace: PrPc ■ zvrat do konformace isoprionu: PrPSc (rezistence, autopropagace) ■ polymerizace (depozit amyloidu)

40. Opravy DNA

41. BER NER

42. MISMATCH SOS

43. ▲▲▲

44. Replikace je „semidiskontinuální“, jeden řetězec vzniká kontinuálně – druhý diskontinuálně Kontinuální syntéza : vedoucí (leading) řetězec Diskontinuální syntéza: opožďující se (lagging) řetězec (Okazakiho fragmenty)

45. Transkripce

46. σ32 (σH) heat shock proteins σ54 (σN) deficince zdroje N , (σB – obecná stresová rezistence) σ28 (σ32) chemotaxe /orgány pohybu Promotor - nukleotidová sekvence transkripční jednotky, umožňující vazbu RNA plymerasy Transkripční jednotka : ┌ startovací nukleotid…poslední nukleotid terminátoru┐ Polohy konzervovaných sekvencí promotorů kontaktních bodů promotorů a RNA polymerasy + 1 - 35 -10 Rozsah kontaktu RNA polymerasy + 20 -50

47. Regulace genového vyjádření (úroveň transkripce): funkce regulační bílkoviny