1 / 73

Seente geneetika II

Seente geneetika II. Heidi Tamm 5. märts 2010. Suguline paljunemine Seened mudelorganismidena Tetraadide analüüs Komplementatsiooni test S. cerevisiae genoom Proteoomika. Suguline paljunemine. Et saada maksimaalset kasu, peaksid ühinevate rakkude tuumad olema nii erinevad kui võimalik

kathie
Download Presentation

Seente geneetika II

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Seente geneetika II Heidi Tamm 5. märts 2010

  2. Suguline paljunemine • Seened mudelorganismidena • Tetraadide analüüs • Komplementatsiooni test • S. cerevisiae genoom • Proteoomika

  3. Suguline paljunemine • Et saada maksimaalset kasu, peaksid ühinevate rakkude tuumad olema nii erinevad kui võimalik • Tsütoplasmad peaksid olema nii sarnased kui võimalik (et vältida geneetilist saastust) • Vegetatiivne vs. seksuaalne kokkusobivus

  4. Isane või emane? • ei ole võimalik eristada • seened on hermafrodiitsed

  5. Vegetatiivne kokkusobivus • Heterokaarüonid tekivad vaid samasse vegetatiivse kokkusobivuse gruppi kuuluvate hüüfide vahel • Kui hüüfid ei ole kokkusobivad, siis vahetult kontakteeruvad rakud surevad

  6. Vegetatiivne kokkusobivus/sobimatus • Liitumise kokkusobimatus (fusion incompatibility) - kokkusobivussüsteem määrab ära rakkude võime liituda. (hallitusseentel) • Liitumisejärgne kokkusobimatus (post-fusion…) – määrab ära, kas rakud jäävad pärast liitumist ellu; kas koos tsütoplasmaga saavad migreeruda ka tuumad jm. organellid

  7. Ristumissüsteemid • On määratud tuuma geenide poolt, mis takistavad kahe geneetiliselt identse mütseeli ristumist • Heterotallism – süsteem, kus on takistatud ristumine kahe identse gameedi vahel • Homotallism – kui miski ei takista identsete gameetide ristumist

  8. Heterotallism • anastomoos on võimalik ainult kahe erineva talluse vahel • 90% kandseentest

  9. Homotallism • suguline paljunemine saab toimuda ilma interaktsioonita kahe talluse vahel • iseviljastumine • primaarne vs. sekundaarne homotallism

  10. Primaarne homotallism • idaneb ühetuumaline eos, moodustub kahetuumaline mütseel • tuumad on ühesugused • moodustuvad viljakehad

  11. Sekundaarne homotallism • kui peale meioosi satub ühte eosesse 2 tuuma

  12. Ristumissüsteemid: unifaktoriaalne • unifaktoriaalne ehk bipolaarne • ristumist kontrollib üks lookus kahe alleeliga • alleelide lahknemine meioosis tagab, et ühes eoses on vaid üks alleel. Edukalt ristuvad vaid rakud, millel on ristumistüübi lookuses erinevad alleelid.

  13. Ristumissüsteemid: unifaktoriaalne • kui ühe viljakeha eostest kasvanud mütseele ristata omavahel, toimub dikaarüonide moodustumine 50% juhtudest • kottseened, ikkesseened • rooste- ja nõgiseened

  14. Ristumissüsteemid: bifaktoriaalne • Kaks omaette ristumistüübi lookust (A ja B). • Bifaktoriaalne e. tetrapolaarne • Edukaks ristumiseks on vaja erinevaid alleele mõlemas lookuses

  15. Ristumissüsteemid: bifaktoriaalne • Populatsioonis võib olla palju erinevaid alleele kummagi lookuse kohta • 55% kandseentel Kui ühe viljakeha eostest kasvanud mütseele ristata omavahel, toimub dikaarüonide moodustumine 25% juhtudest

  16. Ristumisfaktorid: bifaktoriaalne • “A” geen kodeerib homeodomääni valke (transkriptsioonifaktoreid) • “B” geen kodeerib feromone ja nende retseptoreid • kummalgi geenil on alamlookused

  17. S. cerevisiae ristumistüübi faktorid • 2 ristumistüüpi: a ja α • Ristumistüüp määratud: • peptiidhormoonide (feromonide) poolt (α- ja a-faktorid) • feromonispetsiifiliste retseptorite poolt

  18. Kuidas ristumistüübi faktorid toimivad? • Feromon seostub vastastüüpi raku pinnal oleva retseptoriga. Selle sündmuse tagajärjed: • rakus algab aglutiniini tootmine, nii kleepuvad rakud kokku • mõlema raku kasv peatub G1 faasis • muutub rakuseina struktuur ja raku kuju

  19. a-tüüpi rakkudes produtseeritakse: • a-feromoni • α-feromoni retseptorit • ja vastupidi

  20. MAT lookus • Lookuses on 2 geeni (a1 ja a2 või α1 ja α2) • MATa1 represseerib a-feromoni retseptori ja α-feromoni sünteesi • MATa2 funktsioon teadmata • MATα1 aktiveerib a-feromoni retseptori ja α-feromoni sünteesi • MATα2 represseerib α-feromoni retseptori ja a-feromoni sünteesi

  21. Kui tuumad on ühinenud: • Diploidid on alati MAT lookuse suhtes heterosügootsed • a1 ja α2 valgud moodustavad heterodimeeri, mis aktiveerib meioosi ja sporulatsiooni ja represseerib haploidsed funktsioonid

  22. Et asi oleks tõeliselt segane... • Pärmi haploidsed rakud saavad oma ristumistüüpi muuta • Kontrollib geen HO (endonukleaas) • Dominantse alleeli korral toimub see peale igat raku jagunemist HML MAT HMR

  23. (kott)seened mudelorganismidena • Saccharomyces cerevisiae • Aspergillus nidulans • Schizosaccharomyces pombe • Neurospora crassa

  24. Saccharomyces cerevisiae kui mudelorganism • Eukarüoot • Lihtne kasvatada • Väike genoom kergestimanipuleeritav • Kasvab kiiresti • Mutantide isoleerimise lihtsus • Hästidefineeritud geneetiline süsteem • Rekombinatsioon kõrge sagedusega

  25. Saccharomyces cerevisiae kui mudelorganism • Mitmekülgne DNA transformatsiooni süsteem • Nii haploidne kui ka diploidne faas stabiilne • Mittepatogeenne • Metaboolsed ja regulatoorsed mehhanismid kõrgelt konserveerunud • Inimeste haigustega seotud geenide ortoloogid • ...

  26. Pärm: milliseid protsesse uuritakse? • Geeniregulatsioon • raku koostisosade biosüntees • mRNA translatsioon • valkude post-translatsiooniline modifitseerimine • valkude sekreteerimine • mitokondri biogenees • võõrgeenide ekspressioon

  27. Pärm: mida uuritakse? • Rakutsükli regulatsioon • Signaaliülekande mehhanismid • Kromosoomi struktuur • DNA replikatsioon • Genoomika

  28. Neurospora ja Aspergillus Haploidne vegetatiivne faas ja haploidsed koniidid - seeneniidistiku fenotüübi järgi saame teha järeldused genotüübi kohta

  29. Neurospora

  30. Aspergillus

  31. Neurospora ja Aspergillus • Iga eoskott sisaldab 8 eost • peale meioosi toimub mitoos • 2n tuuma iga üksik DNA ahel läheb ühe eose tuuma • võimaldab algse DNA detailset analüüsi • isegi heterodupleksi erinevused tulevad välja (osaline erinevus kaksikheeliksi ahelates)

  32. Magnaporthe grisea • Riisi närbumistõve tekitaja (rice blast fungus) • Genoomi suurus 40.3 Mb • 7 kromosoomi • 10% genoomist kordusjärjestused (> 200 bp) • retrotransposoonid • sagedane rekombinatsioon

  33. Magnaporthe grisea apressor koniid

  34. Magnaporthe grisea • rekombinatsioonide tõttu genoom muutlik • looduses paljuneb mittesuguliselt • genoomi muutlikkus on seenele kasulik: • peremehespetsiifilisuse muutumine kui kaotsi lähvad geenid, mis põhjustavad potentsiaalses peremehes kaitsereaktsioone

  35. Seente transformatsioon • Katsetatud paljudel seentel • Head protokollid olemas üksikute jaoks: • Saccharomyces • Aspergillus • Neurospora • Ustilago

  36. Võimalused transformatsiooniks • Protoplast • Terve raku töötlemine Ca2+ ja Li+ ioonidega • Elektroporatsioon • Geenipüss (gene gun, particle bombardment)

  37. Mida on vaja transformatsiooni läbiviimiseks? • Vektor, milles meid huvitaval geenil on sobiv promootor ja terminaator • Seenerakud peavad olema kompetentsed • Selektsioonisüsteem • (Protoplastidest tuleb regenereerida mütseel)

  38. N. crassa – tetraadide analüüs • Eoskotid kui korrastatud tetraadid - alleelide kombinatsioon eostes vastab meioosi I ja II jagunemisele • meioos I - kahe (homoloogilise) kromosoomi lahknemine • meioos II - kahe tütarkromatiidi lahknemine

  39. Tetraadide analüüs • Saab jälgida rekombinatsiooni toimumist ja kindlaks teha aheldatuse gruppe • Kottseened sobivad geenide meiootiliseks kaardistamiseks • Pärmil on eoskotis 4 eost, mis on ühe meioosi tulemus • Mitme alleeliga geenide aheldus • Lookuse asukoht tsentromeeri suhtes

  40. Tetraadide analüüs tänapäeval • Et kindlaks teha mutatsiooni, mis vastab konkreetse lookuse muutmisele • Et konstrueerida uusi tüvesid • Et kindlaks teha geenide interaktsioone

  41. Erinevad tetraaditüübid. Ristati AB × ab Eri tüüpide osakaal näitab, kas A ja B on aheldunud

  42. Auksotroofid • Auksotroofsed mutandid, kes pole ühe geeni muteerumise tõttu võimelised kasvama teatud söötmel • Kasv taastub, kui söötmele lisada vajalik komponent Esineb spetsiifiline sõltuvus konkreetse geeni produkti ja metaboolse sammu vahel. “Üks geen - üks valk” hüpotees

  43. Auksotroofne organism sisaldab mutatsiooni, mis muudab organismi toitumisvajadusi • Prototroof – metsiktüüpi organism muutmata toitumisvajadustega

  44. Pärmi auksotroofsed markerid • Aminohapped • Leu • His • Trp • Nukleotiidid • Uratsiil • Adeniin Selektsioonivahend molek. geneetiliste katsete puhul

  45. Mis on komplementatsioon? • Kahe auksotroofi ristamisel saadud diploid on prototroof, kui defektid on erinevates lookustes • Alleel, mis ühes haploidis on mutantne (retsessiivne), on teises haploidis funktsionaalne (dominantne) • Mõlema haploidi wt alleelid kompenseerivad teise haploidi defektse alleeli

  46. Mis on komplementatsioon? • Kui defektid on samades lookustes, siis kahe auksotroofi ristamisel tekkiv diploid on auksotroof • Retsessiivne homosügoot • Ka eri liikidelt pärit geenid võivad üksteist täiendada

  47. Komplementatsiooni test • Haploidsete auksotroofide genotüüpide kindlakstegemiseks • Tundmatu genotüübiga haploid ristatakse teadaolevate genotüüpidega haploididega • peavad olema erineva ristumistüübiga

  48. Komplementatsioonigrupid • Kui defektsete tüvede ristamisel ei toimu komplementatsiooni, kuuluvad nad samasse gruppi • Iga grupp esindab ühte ensüümi biokeemilises rajas • Suuremahulised projektid võimaldavad identifitseerida kõik kompl. grupid => kõik geenid metaboolses rajas Geeni defineerimine toime järgi

  49. Alati pole kõik nii ilus… • Kahe lookuse suhtes heterosügootne diploid võib fenotüübilt olla ikkagi defektne • Alleelne ehk geenisisene komplementatsioon – mutatsioonid on mõlemas tüves samas lookuses

More Related