Məlumat

Bakterial birləşmədə F+/F- hüceyrələri bir-birini necə aşkar edir?

Bakterial birləşmədə F+/F- hüceyrələri bir-birini necə aşkar edir?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Mən bakterial konyuqasiya haqqında yenicə öyrəndim və bu, mikroblarda erkən cinsi fəaliyyət haqqında maraqlı məlumat olsa da, bir cəhət məni çaşdırır və oxuduğum materialda qeyd olunmur:

Donor/resipient cütləri bir-birini necə tapırlar?

Bir mədəniyyətdəki hüceyrələr hərəkət edərkən hamısı fiziki təmasda ola bilsələr də, ya F+ hüceyrəsi bəzi kimyəvi stimul axtaran müxtəlif hüceyrələrə pili daxil edir, ya da F-hüceyrəsi ilə fiziki təmas onun hüceyrəyə toxunduğunu bildirən bəzi məlumatlar verir. indi konjuqasiya edə bilər.


Konyuqasiyada bakterial F faktoru köçürüldükdə: a. donor hüceyrəsi F - olur. b. alıcı hüceyrə F + olur. c. alıcı hüceyrə F olur - . d. donor hüceyrəsi alıcı hüceyrəyə çevrilir. e. cütləşmədə xromosom DNT köçürülür.

Konjugasiyada bakterial F faktoru köçürüldükdə:

a. donor hüceyrəsi F - olur.

b. alıcı hüceyrə F + olur.

c. alıcı hüceyrə F olur - .

d. donor hüceyrəsi alıcı hüceyrəyə çevrilir.

e. cütləşmədə xromosom DNT köçürülür.


Bakterial birləşmədə F+/F- hüceyrələri bir-birini necə aşkar edir? - Biologiya

C2005/F2401 '06 -- Mühazirə 1 6 -- Son redaktə: 11/01/2006 18:28
Müəlliflik hüququ 2006 Deborah Mowshowitz və Lawrence Chasin Biologiya Elmləri Departamenti Kolumbiya Universiteti Nyu-York, NY.

I. Bakterial DNT necə ötürülür? (Bu, 15-ci mühazirənin IV mövzusunun təkrarıdır.)

A. Hüceyrə bölünməsinə giriş -- 1 hüceyrə necə 2 edir?

1. Hüceyrə məzmununu necə ikiqat artırırsınız? DNT, RNT və zülalları ikiqat artırmağı və zülal sintezini necə tənzimləməyi - biz hamısını əhatə etdik - mərkəzi doqmanı nəzərdən keçirin. Zülalları (fermentləri) ikiqat artırdıqdan sonra, bu, karbos, lipidlər və s. kimi başqa hər şeyin ikiqat artmasına imkan verir. Beləliklə, hüceyrədəki hər şeyi ikiqat artırdığınızı düşünək. 1-dən 2 hüceyrəni necə əldə etmək olar?

2. DNT-nin paylanması niyə kritik məsələdir? -- Bir hüceyrədən iki hüceyrə yaratmaq "onşəkilli proqram ikiqat artırıldıqdan sonra bu iki nüsxə qız hüceyrələrə necə paylanır?" Proqramın bir hissəsi olmayan (genetik material) maddələri tam olaraq bölmək lazım deyil, toyuq səbəbiylə. və yumurta problemi olmalıdır bəziləri hər qız hüceyrəsində. (Hər bir hüceyrədə bəzi ribosomlar, RNT polimeraza və s. lazımdır. Ancaq bir az və genetik materialınız olduğu müddətdə hər zaman daha çox ribosom, ferment və s. yarada bilərsiniz.)

B. Prokaryotlar bunu necə edir? binar parçalanma -- membrana yapışmış dairəvi xromosomun müntəzəm olaraq ayrılması

1. Bakteriyanın DNT-si (genetik məlumat) necə görünür? Hər bir bakteriya bir, dairəvi, ikiqat zəncirli DNT molekuluna malikdir = xromosom hüceyrə membranına bağlanır.

2. Xromosom DNT-nin necə paylanması.

a. Başlamaq üçün bir cüt zəncirli DNT dairəsi olan bir hüceyrəniz var membrana yapışdırılır.

b. DNT birectional DNT replikasiyası ilə təkrarlanır (iki çəngəl tək mənşədən başlayır) --> iki cüt telli dairə, hər ikisi membrana yapışdırılır. (Bax Bekker şək. 19-5 (17-5))

c. Membran qoyulduqca dairələr bir-birindən ayrılır DNT-nin membrana bağlanma nöqtələri arasında --> iki dairə hüceyrənin əks uclarına itələyir. (DNT replikasiyasının iki mənşəyini bir-birindən ayıran membranın böyüməsindən başqa aktiv bir proses də var. Bu, yalnız bu yaxınlarda aşkar edilmişdir.)

d. Bitirmək üçün yalnız bir membran qoymaq lazımdır (və divar) hüceyrənin iki yarısı arasında, hər birində bir dairə (= tam ikiqat zəncirli xromosom) var. Bu → 2 tam xana.

e. Qeyd edək ki, bu mitoz və ya meioz deyil bu fərqli bir prosesdir (ikili parçalanma). Mitoz və meioz yalnız eukariotlarda baş verir, onlar daha sonra müzakirə olunacaq.

f. İki qız hüceyrəsindəki genetik material necə müqayisə ediləcək? Əgər mutasiya yoxdursa, o, eyni olacaq və bütün nəsillər eyni olacaq. Bu şəkildə (bir qurucusun aseksual çoxalması ilə) əmələ gələn bütün nəsillərə klon deyilir. ("təsisçi"-nın hüceyrə, molekul və ya orqanizm olmasının fərqi yoxdur.) Yeni gen kombinasiyalarını əldə etməyin hər hansı bir yolu (mutasiyadan başqa) varmı? Ayrı-ayrı klonlardan genləri qarışdırmaq üçün? Bunun üçün bakterial cinsi əlaqə lazımdır.

II. Bakterial cinsiyyətə giriş və rekombinasiya

A. Cinsin bioloji tərifi nədir? Gen mübadiləsi və/və ya DNT-nin orqanizmdən orqanizmə ötürülməsi üçün hər hansı üsul. Mutasiya variantları yaradır cinsi çoxalma (yenidən) onları qarışdırır və yeni kombinasiyalar yaradır.

Şəkillər üçün Purves 13.9 - 13.11 və ya Becker 20-19 - 20-21 (5-ci nəşrdə 18-19 - 18-21) baxın.

Problem 11-1, təcrübələr (1)-dən (3) hər üç metodun nümunələri verilir. (Hansının hansı olduğunu başa düşməlisiniz.)

C. Plazmidlər və fraqmentlər. Aşağıdakı 16B sənədinə baxın.

1. Köçürülmüş DNT parçaları necə görünür? İki imkan:

a. Plazmidlər = öz təkrarlanma mənşəli kiçik dairəvi mini-xromosomlar.

b. Fraqmentlər = replikasiya mənşəyi olmayan (faktiki olaraq həmişə) qısa xətti DNT-lər.

2. Nə fərqi var? Təqdimat materialı 16B-ə baxın, aşağıda -- "plazmid və fraqment"

a. Plazmidlər miras qalır -- Nəsillər xromosomun surətlərini alırlar əlavə edilmiş parça (plazmid). Buna görə də nəsillər qismən diploidlərdir. Plazmidlər ümumiyyətlə təkrarlanır və adi xromosom kimi bütün nəsillərə ötürülür (lakin aşağıda göstərildiyi kimi effektiv deyil).

b. Fraqmentlər miras alınmır -- Əlavə edilmiş parça (fraqment) təkrarlanmır və adətən deqradasiya olunur, ona görə də yalnız xromosom ötürülür. Nəsillər haploidlərdir.

III. Köçürülmüş DNT-nin taleyi -- Plazmidlər və fraqmentlər üçün təfərrüatlar

A. Plazmidlərlə nə baş verir?

1 . Mənşəyinin əhəmiyyəti. Plazmidlərin DNT replikasiyasının mənşəyi var. Buna görə də onlar təkrarlanır və demək olar ki, bütün nəsillərə ötürülür. (Digər tərəfdən DNT fraqmentləri ümumiyyətlə təkrarlanmır və aşağıda izah edildiyi kimi kifayət qədər sürətlə itirilir və/yaxud parçalanır.)

2. Terminologiya (xatırlatma): Bir neçə "extra" geni daşıyan plazmidi olan bakteriya qismən diploid adlanır. Qismən diploiddə "extra" genlərinin iki nüsxəsi var -- biri plazmiddə, biri xromosomda.

3. Plazmidlər niyə itirməyə meyllidirlər. Plazmidlərin təkrarlanmasına və paylanmasına nəzarət xromosomlar üçün olduğu qədər sıx olmaya bilər və/və ya itkilərin nəticələri o qədər də ciddi deyil. (Nəzərə alın: Xromosom almayan hüceyrə ilə nə baş verir? Plazmid yoxdur?) Plazmidlərin təkrarlanması və/və ya paylanmasındakı səhvlərə görə, nəsil bəzən plazmidin surətini almır. Zərər nadir bir hadisədir, lakin plazmidlər itirilməyə meyllidirlər uzunzaman dövrləri -- bakteriyalar böyüdükcə plazmidsiz bakteriyaların sayı getdikcə artır -- Plazmidin itirilməsinə qarşı seçim olmadıqda.

4. Seçim təfərrüatları. Seçim o deməkdir ki, plazmidi (bakteriya üçün) saxlamağın üstünlüyü var.və ya onu itirməyin bir dezavantajı) belə ki, plazmidli bakteriyalar sağ qalmağa, plazmidsiz bakteriyalar isə ölməyə meyllidirlər. Seçici şərtlər (məsələn, antibiotikin olması, amin turşusunun olmaması və s.) etmə fərdi hüceyrənin şansını təsir edir itirmək plazmid, lakin selektiv şərtlər et şansına təsir edir sağ qalma plazmidini itirmiş bakteriya.
Məsələn, antibiotiklərə qarşı müqaviməti nəzərdən keçirək. Antibiotiklərə qarşı müqavimət göstərən bir çox genlər (antibiotikləri məhv edən, onların qəbulunun qarşısını alan və s. zülalları kodlaşdırmaqla) xromosomda deyil, plazmidlərdə olur. Bakteriyalar (müqavimət genlərini plazmiddə daşıyan) antibiotikin iştirakı ilə yetişdirildikdə, seleksiya baş verir. qarşı plazmidlərini itirdikləri üçün davamlı olmayan bakteriyalar. Plazmidləri olmayan bakteriyalar ölür və yalnız plazmidlərini saxlayan bakteriyalar böyüyür. Beləliklə, mədəniyyətdəki demək olar ki, bütün bakteriyalar nəsildən-nəslə plazmidlərə malikdir.
Ətrafda heç bir antibiotik yoxdursa, plazmidini itirmiş hüceyrələrə qarşı seçim aparılmır (onlar böyüməyə davam edəcəklər) və mədəniyyətdəki bakteriyalar tədricən plazmidlərini itirəcəklər. (Hətta seçim də ola bilər itki üçün plazmidlərin sayı -- dərman olmadıqda, plazmidsiz hüceyrələr daha sürətli böyüyə bilər.) Qeyd edək ki, dərmana davamlı plazmidləri daşıyan bakteriyaların seçilməsi xəstəxanalarda təsadüfən (çox effektiv) aparılıb.

Plazmidləri nəzərdən keçirmək üçün 11-2 problemini yerinə yetirin.

B. Köçürülən/ötürülən DNT fraqmentləri ilə nə baş verir?

1. Sual -- fraqmentlərin nə faydası var? ? Plazmidlər təkrarlana və bütün nəsillərə ötürülə bilər (yuxarıya bax), lakin fraqmentlərlə nə baş verir? Fraqmentlərin ümumiyyətlə təkrarlanma mənşəyi yoxdur, ona görə də onlar təkrarlanmır. (Paylaşım materialının 16B alt hissəsinə baxın -- "plazmid vs fraqment.") Bundan əlavə, xətti fraqmentlər ümumiyyətlə fermentlər tərəfindən deqradasiya olunur, ona görə də onlar nəinki təkrarlanmırlar -- parçalanır və nukleotidlər təkrar emal olunur. Bəs fraqmentlərin nə faydası var?

2. Cavab -- Rekombinasiya. Bir fraqmentin hissələri xromosomun DNT-sinə birləşdirilə və ekvivalent (homoloji) parçanı əvəz edə bilər. (Təqdimat materialının 16A-nın aşağısına baxın.) Bu proses "krossing over" və ya "genetik rekombinasiya" adlanır -- o, genlərin yeni kombinasiyası ilə xromosom yaradır. Beləliklə, yeni xromosom və ya bakteriya "rekombinant" adlanır (Purves 13.9).

a. Rekombinasiya necə işləyir? Bunun üçün iki şey lazımdır.

  • İki DNT-ni cütləşdirmək, kəsmək və birləşdirmək üçün fermentlər.

  • İki DNT arasındakı homologiya.

(1). Tərif: Cütləşmək üçün DNT-lər homolog olmalıdır ki, keçid baş verə bilsin. Homologiya nə deməkdir? Bu, çox oxşar deməkdir, lakin mütləq eyni deyil. Eyni genləri daşıyan (eyni zülalları kodlayan) DNT-lərə homolog deyilir. Homoloji DNT-lər eyni genləri eyni ardıcıllıqla daşıyır (məsələn, beta-qalaktosidaza və ya triptofan sintetaza və s.), lakin mütləq eyni deyil. versiyalarıgenlərdən.

(2). Nümunə: Bir DNT tripsintetaza və ya 'qalaktosidazanın bir formasını (məsələn) yaratmaq üçün məlumat daşıya bilər və homolog DNT eyni fermentin bir qədər fərqli versiyasını yaratmaq üçün məlumat daşıya bilər. DNT-nin iki forması demək olar ki, eyni olmayacaq, lakin zülalın iki forması da çox oxşar olacaq.

Başqa bir misal: Hemoqlobinin beta zəncirini kodlayan geni (DNT bölməsi) nəzərdən keçirək. Genin bir versiyası (βA) hemoglobin A-nın beta zəncirini (6-cı mövqedə olan glutamik) yaratmaq üçün məlumat daşıyır, eyni genin başqa bir versiyası isə (β)S) hemoglobinin S beta zəncirini yaratmaq üçün məlumat daşıyır (valin 6-cı mövqedə). Genin bu iki versiyası (βA və βS) homologdur. Onlar iki fərqli zülal üçün kod vermirlər -- iki DNT-nin iki fərqli versiyası üçün kodu eyni protein -- yüzlərlə amin turşusundan yalnız bir və ya iki amin turşusu ilə fərqlənən iki müxtəlif növ beta zəncir. (Qeyd: bakteriyalar hemoglobin yaratmır, bu nümunə HbA və HbS əvvəllər müzakirə edildiyi üçün istifadə edilmişdir.)

(3) . Allellər. Eyni genin müxtəlif alternativ versiyaları allellər kimi tanınır. Məsələn, βA və βS eyni genin iki fərqli allelidir. 16A-nın altındakı diaqramda "D" və "d" "Dee" geninin iki allelini, "B" və "b" "Bee" geninin iki allelini və s. D və d bəzi fermentin iki fərqli versiyasını kodlaya bilər, məsələn, β-qalaktosidaza B və b başqa bir fermentin iki fərqli versiyasını kodlaya bilər və s. "D" və "d' ilə kodlanan fermentin iki forması amin turşusu ardıcıllığına görə çox oxşar olmalıdır, funksiya baxımından çox oxşar ola bilər və ya olmaya bilər.

(4). Niyə homologiya tələb olunur? Qeyri-homoloji genlər arasında keçid, homoloji genlər arasında keçid edən genetik məlumatı qarışdıracaq, çünki o, ekvivalent məlumat mübadiləsi aparır. Rekombinasiya zülalları homoloji DNT-lərə bağlanmalı və kəsilmə və birləşmə baş verməzdən əvvəl onları uyğunlaşdırmalıdır.

c. Fermentlər. Rekombinasiya üçün DNT-nin cütləşməsinə, kəsilməsinə və birləşdirilməsinə kömək edən fermentlər lazımdır. Qeyd edək ki, xromosomdakı bir bölmə üçün fraqmentdəki bir bölməni dəyişdirmək üçün iki kəsilmə və birləşmə hadisəsi lazımdır.

d. Rekombinasiya nə vaxt baş verir?

IV. DNT bir bakteriyadan digərinə necə ötürülür

A.Transformasiya (xüsusilə eukariotlarda Transfeksiya adlanır)

1. Tarixi əhəmiyyəti. Daha əvvəl kursda (mühazirə 10) izah edilmiş transformasiyanın DNT ilə çevrilməsi DNT-nin genetik material olduğunu sübut edən ilk dəlillərdən biri idi. Bir hüceyrədən olan DNT (məsələn, PS+ -- mühazirə 10-a baxın) başqa bir hüceyrəni, məsələn, PS-dən PS+-a necə çevirir və ya çevirir?

2. Əsas Proses -- Bax Purves 13.10 (a) və ya Becker 20-19 (a) [18-19 (a)]

a. Bir hüceyrə (donor) ölür və xromosom DNT-ni buraxır (xətti fraqmentlərə bölünür). DNT ya təbii yolla, ya da təcrübə aparan alim tərəfindən sərbəst buraxılır və parçalanır.

b. Başqa bir hüceyrə (alıcı) sərbəst buraxılan DNT-ni götürür mühitdən, beləliklə, alıcı tam bir xromosom və bir fraqmentə malikdir. (Aşağıdakı paylama materialı 16A-a baxın -- "parçanın inteqrasiyası".) Nəzərə alın ki, transformasiya (burada göstərildiyi kimi) DNT-nin xətti fraqmentlərinin plazmidin köçürülməsi kimi köçürülməsini nəzərdə tutur. Plazmidlər laboratoriya təcrübələrində transformasiya yolu ilə köçürülə bilər, lakin təbiətdə çox güman ki, bu şəkildə köçürülmür.

c. Transformasiya necə aşkar edilir? Alıcının fenotipindəki dəyişikliklə. Məsələn, 16A-da donor DNT B allelini daşıyır və orijinal alıcıda b alleli var. Transformasiya baş verərsə, alıcı b-dən B-yə çevriləcək. Transformasiyanın aşkar edilməsi üçün genotipin b-dən B-yə dəyişməsi fenotipdə ölçülə bilən müəyyən dəyişikliyə səbəb olmalıdır -- məsələn, yeni mühitdə böyümək qabiliyyətini təmin etməlidir. şərtlər və ya müxtəlif formalı koloniyalar yaratmaq qabiliyyəti və/yaxud xəstəliyə səbəb olma qabiliyyəti (PS-dən PS+-a qədər) və s.

Transformasiyanı nəzərdən keçirmək üçün 11-1 probleminə baxın.

B. Konjuqasiya -- iki növ bakteriya arasında cütləşmə növü. Bax Purves 13.11 və ya Becker şək. 20-20 & amp 20-21 (18-20 & amp 18-21).

4. Orijinal deyil, DNT-nin surəti köçürülür . DNT-nin yeganə nüsxəsi köçürülərsə, bu, intihara səbəb ola bilər. Beləliklə, bir nüsxə köçürülür, ya plazmidin surəti, ya da xromosomun bir hissəsinin surəti. Buna görə də alıcı bir fraqment (donorun xromosomunun bir hissəsinin surətindən) və ya plazmid ala bilər. Bax Bekker əncir. 20-21 (18-21).

5. Hüceyrə ilə hüceyrə əlaqəsi tələb olunur. Konjugasiya, transformasiyadan fərqli olaraq, hüceyrə-hüceyrə təması tələb edir və DNT (nüsxə) cütləşən hüceyrələr cütü arasında müvəqqəti olaraq meydana gələn körpüdən keçir. Nəzərə alın ki, köçürmə həmişə F+ və ya Hfr-dən F-ə aparılır, heç vaxt əksinə və ya F+-dan F+-a, F-dən F-ə və s. Şəkillər üçün Becker şək. 20-20 (18-20) və ya Purves 13.8.

6 Plazmidlər dərmanlara qarşı müqaviməti kodlayanlar kimi genləri necə götürürlər? Çox güman ki, xromosomla keçid yolu ilə. İki dairə arasında (məsələn, bakterial xromosom və plazmid kimi) bir kəsilmə və birləşmə hadisəsi bir böyük dairə yaradır. Bu tip rekombinasiya iki dairəni birləşdirərək baş verir. Proses iki fərdi dairəni bərpa edərək geri qaytarıla bilər. Əgər "reverse" kəsmə və qoşma hadisəsi zamanı səhvlər olarsa, əvvəllər xromosomda olan DNT-nin bir hissəsi plazmiddə (və ya əksinə) bitəcək. Güman edilir ki, bu proses (iki dairənin birləşməsi və sonra ayrılması) genləri xromosomdan plazmidə köçürür. Konjuqasiya daha sonra plazmidin bir nüsxəsini (əlavə genlərlə) köçürə bilər və yuxarıdakı (3)-də olduğu kimi əlavə edilmiş genləri bakteriyadan bakteriyaya keçirə bilər.

Tipik cütləşmə təcrübəsinin nəticələri 11-9-cu məsələdə təqdim olunur . Unutmayın ki, Hfr-də xromosomun kopyalanması inteqrasiya olunmuş F-nin ortasından başlayır və bir istiqamətdə gedir. Əvvəlcə kopyalanan (və köçürülən) xromosom geni F faktorunun xromosoma inteqrasiya olunduğu yerlə müəyyən edilir. Kopyalama və köçürmə qaydası F-nin xromosomdakı oriyentasiyasından asılıdır. (F hər iki tərəfə "fall" daxil edilə bilər. Rezin boru modeli baxımından F-nin ortasındakı ox böyük dairənin ətrafında saat yönünün və ya saat yönünün əksinə yönələ bilər.)

Transformasiya və konyuqasiyanı müqayisə etmək üçün 11-3-cü məsələni sınayın. Transformasiya ilə bağlı əlavə problem 11-15, A və B hissələridir.

C. Transduksiya və Viral Həyat Dövrü: (Virusun həyat dövrü üçün 16 A və ya Purves 13.2-ə baxın). Transduksiya üçün Becker şək. 20-19b (18-19b). Həyat dövrü ilə bağlı diqqət edilməli olan əsas məqamlar aşağıdakılardır:

1. Struktur & Ətalət -- Viruslarda bir növ nuklein turşusu (DNT və ya Genetik məlumat kimi xidmət edən tək və ya cüt zəncirli RNT və zülal qabığı (və ya baş). Virusların genetik məlumatı var, lakin onu ifadə etmək üçün heç bir vasitə yoxdur - ribosom yoxdur, ATP yaratmaq üçün heç bir yol yoxdur. Bəzi nümunə virus strukturları üçün Purves 13.2-ə baxın.

2. Host Xüsusiyyəti qabıq zülalından asılıdır -- Virusun ana hüceyrə səthinə bağlanması baş zülalındakı tamamlayıcı strukturlar və virusun hücum edəcəyi hüceyrələr arasında uyğunluğu tələb edir.

3. Virus necə ələ keçir . Bir çox viruslarda ev sahibi hüceyrəyə yalnız nuklein turşusu daxil olur. İçəri girdikdən sonra viral nuklein turşusu öz genetik məlumatının transkripsiyası və tərcüməsi üçün ev sahibinin fermentlərindən (və ATP) istifadə edir. Viral genetik məlumat materialların (əsasən zülalların) sintezini, ev sahibinin çoxalması hesabına özünün çoxalmasına kömək edir. Bəzi viruslar ev sahibinin DNT-sini parçalayan zülallar əmələ gətirir, digərləri isə ana hüceyrəni lizəyə (açmağa) kömək edən fermentlər yaradır və s. Bakteriofajın (bakterial virusun) daha mürəkkəb insan dövrləri üçün 13,4 və 13,5-i necə qəbul etdiyi üçün Purves 13.3-ə baxın. viruslar.

4. Montaj Xəttinin Reproduksiyası . Viruslar ümumiyyətlə montaj xətti ilə çoxalır -- onlar bütün hissələrin (nuklein turşusu və struktur zülalları) ehtiyatlarını yaradırlar və sonra onları son addım kimi yığırlar. Ölçüləri ikiqat artır və sonra hüceyrələrin yarısına bölünürlər. Bu öz-özünə yığılma üsulu o deməkdir ki, rekombinant viruslar ayrı-ayrı zülal mənbələrindən + nuklein turşusundan (laboratoriyada dəyişdirilmiş) sınaq borusuna yığıla bilər.

5. Lytic Cycle və Lövhələr.

a. Virusların çoxalması bir dövrdür. Bir virus hissəciyi hüceyrəni yoluxdurur, virus hüceyrə daxilində çoxalır, yoluxmuş hüceyrə qonşu hüceyrələri yoluxduran nəsil virus hissəciklərini buraxır və s. Bir çox viruslar lizis (açılır) və ev sahibi hüceyrələrini öldürür, digərləri isə ana hüceyrəni öldürmür, əksinə virus hissəciklərinin tökülməsinə səbəb olur.

b. Lizis. Ev sahibi hüceyrələr parçalandıqda (açdıqda) və nəsil virus hissəciklərini buraxdıqda, yaranan dövrə litik dövr deyilir. Viruslar bərk bakteriya təbəqəsinin ("a qazon") üstündə böyüyürsə, nəticə lövhə -- qazonda nəsil viruslarla dolu bir deşikdir. Petri qabının üzərindəki tək bakteriya koloniya (topaq) əmələ gətirir -- bakteriya çəmənliyinə enən tək bakterial virus lövhə (deşik) əmələ gətirir.

c. "Faq"ın kəşfi. Bakterial viruslar ilk dəfə lövhə əmələ gətirmə qabiliyyətinə görə kəşf edilmişdir. Bakteriyaların qazonunda "sitat" dedikləri üçün onlara "bakteriofaq" adı verildi. (Qeyd: bakteriofaq -- və ya qısaca faq -- termini yalnız bakterial viruslar üçün istifadə olunur. Başqa orqanizmləri yoluxduran viruslara viruslar deyilir., yox faglar.)

6 . Transduksiya --Viral çoxalmanın montaj xətti üsuluna görə, bakterial nuklein turşusu parçaları bəzən təsadüfən viral örtüyə qablaşdırıla bilər. Belə bir virus "saxta fajdır" -- bu, həqiqətən virus DNT-si deyil, bakterial olan virus örtüyüdür. Əgər belə (saxta) virus hissəciyi başqa ev sahibini yoluxdurarsa, bakterial DNT-ni ikinci anaya çatdırır və alıcı hüceyrəni məhv etmir. Bu, transduksiya hadisəsidir -- virus bakterial DNT köçürməsinin istəmədən agenti kimi çıxış etmişdir. (Purves 13.10 (b))

Litik dövrü nəzərdən keçirmək üçün problem 11-4-ə baxın.

7. Lizogen Dövr

a. İnteqrasiya. Bəzi viruslar viral DNT və bakterial DNT arasında keçid edərək ana xromosomun bir hissəsi ola bilər -- proses F faktoru kimi plazmidin bakterial xromosomla birləşməsinə paraleldir. (Viruslar, plazmidlər kimi, bu prosesin əksinə olaraq bakterial genləri götürə bilər.)

b. Lizogenez. İnteqrasiya edilmiş virus uzun müddət hərəkətsiz qala bilər. Bu hərəkətsiz vəziyyət lizogeniya kimi tanınır və inteqrasiya olunmuş, hərəkətsiz, virusu olan bir bakteriya lizogen (litik dövrə daxil ola bilir) deyilir. Virusun viral zülalların əmələ gəlməsinə və litik dövrəyə girməsinə nə mane olur? Virusun özü tərəfindən hazırlanmış repressor protein. (Bu repressor zülal allosterik deyil, onu təsirsiz hala gətirmək üçün məhv edilməlidir. Repressor zülalının deqradasiyası virusun hərəkətsiz vəziyyətdən çıxmasına və litik dövrəyə girməsinə imkan verir.) Jacob, Lwoff və Monod 1965-ci ildə Fiziologiya üzrə Nobel Mükafatını aldılar. repressorların həm operonları, həm də lizogeni necə idarə etdiyini anlamaq.

c. Retroviruslar. Bunlar viral hissəcikdə RNT olan viruslardır (mütləq prokaryotlardan deyil). RNT hüceyrəyə daxil olduqda, RNT-nin DNT surətini çıxarmaq üçün virusun yaratdığı xüsusi fermentdən, əks transkriptazadan istifadə edir. (Tərs transkriptaza viral hissəciyin içərisindəki ev sahibinə aparılır.) Daha sonra DNT ana xromosomuna daxil olur və lizogen virusla eyni şəkildə hərəkətsiz qalır. HİV, QİÇS-ə səbəb olan virus insan retrovirusudur. Retroviruslardan əldə edilən əks transkriptaza laboratoriyada RNT-nin DNT nüsxələrini hazırlamaq üçün mühüm alət kimi istifadə olunur. (Nümunələr növbəti dəfə müzakirə olunacaq.) HİV-in həyat dövrü üçün Purves 13.5-ə baxın. 1975-ci ildə Fiziologiya üzrə Nobel Mükafatı 1975-ci ildə Dulbekko, Temin və Baltimora viruslara səbəb olan şişlərdə əks transkriptazın kəşfinə görə verildi.

8. Viral xaçlar --Hüceyrə eyni virusun iki variantı (mutant) ilə eyni vaxtda yoluxmuşdursa, infeksiya zamanı iki virus arasında keçid və/yaxud komplementasiya baş verə bilər. Bax Bekker əncir. Rekombinasiya üçün 20-18. (RNT genomu 8 hissəyə bölünmüş qrip virusu halında da yenidən çeşidləmə baş verə bilər. Ətraflı məlumat üçün CDC səhifəsinə baxın. RNT virusunun həyat dövrü üçün Purves 13.4-ə baxın) Biz krossinq-overin necə baş verdiyini müzakirə etdik, lakin tamamlama nədir və onu rekombinasiyadan necə fərqləndirirsiniz?

V. Komplementasiya və Rekombinasiya -- "ekstra" DNT-yə malik olmağın nəticələri.

1. Fiziki quraşdırma: Test etmək istədiyiniz genlərin iki nüsxəsinə ehtiyacınız var. Normal bakteriya hüceyrəsi haploiddir -- hər genin bir nüsxəsi və ya DNT uzantısı var. Buna görə də sizə bəzi "ekstra" DNT ilə qismən diploid lazımdır. Bu, genetik mühəndislik, konyuqasiya, transformasiya və s. nəticəsində baş verə bilər və "extra" parçası plazmid və ya fraqment ola bilər. (Beləliklə, qismən diploidiya daimi və ya müvəqqəti vəziyyət ola bilər.) Qismən diploid əksər genin bir nüsxəsinə (xromosomda) malikdir, lakin bir neçə genin iki nüsxəsinə malikdir. Bu bir neçə gen üçün xromosomda gen(lər)in bir nüsxəsi və əlavə DNT-də bir nüsxəsi var.

2. Sual: İndi fərz edək ki, diploid olan DNT-nin hər bir nüsxəsi (iki nüsxədə mövcuddur) mutasiyaya malikdir, ona görə də heç bir DNT-nin tək başına bəzi funksiyaları yerinə yetirmək üçün düzgün, işləyən genetik məlumatı yoxdur. (Yəni, heç bir DNT bəzi funksiyaları yerinə yetirmək üçün lazım olan zülalları və/yaxud RNT-ləri kodlaya bilməz). İki fərqli nüsxəyə malik hüceyrə haqqında danışdığımız funksiyanı yerinə yetirə biləcəkmi?

4 mümkün hal üçün 16B-yə bax. A-dan D-yə qədər. A və C-də yalnız bir gen var (yaxud genlərin sayı əhəmiyyətsizdir) B və D hallarında nəzərə alınmalı iki gen var.

Nəzərə alın ki, paylama materialındakı diaqramdakı hər bir sətir ikiqat zəncirli DNT molekulunu təmsil edir və hər bir halda göstərilən iki DNT homolog olmalıdır. Hər bir halda 2 xətt qoşa spiralın iki ipi DEYİL. Bu o deməkdir ki, keçid (rekombinasiya) ikiqat zəncirli DNT molekullarının kəsilməsini və yenidən birləşməsini tələb edir, biz bunun necə işlədiyinin təfərrüatlarına məhəl qoymuruq. (Bu, Genetikada geniş müzakirə olunur.)

B. Funksiyanı necə bərpa edə bilərsiniz?

a. Bu necə işləyir: Əgər iki DNT arasında keçid baş verə bilərsə, onda siz iki DNT-ni kəsib bir-birinə birləşdirməklə heç bir mutasiyaya malik olmayan DNT-ni bərpa edə bilərsiniz. Bu, A, B və D hallarında olduğu kimi, iki mutasiya DNT-nin müxtəlif yerlərində (üst-üstə düşməyən) olduğu müddətcə işləyəcək. İki mutasiyanın eyni gendə olub-olmamasının heç bir əhəmiyyəti yoxdur. üst-üstə düşmədiklərinə görə, krossinq heç bir mutasiya olmadan normal rekombinant yarada bilər.

b. Funksiyanı bərpa etmək üçün sizə nə vaxt rekombinasiya lazımdır (komplementasiyaya qarşı)? Xromosomda bir mutasiya və fraqmentdə bir mutasiya varsa, adətən rekombinasiya funksiyanı (uzunmüddətli) bərpa etməyin yeganə yoludur. Krossinq-over qeyri-mutant xromosom yaratmalıdır. (Qeyri-mutant fraqmentə malik olmaq kömək etmir, çünki fraqment inteqrasiya olunmasa, itəcək.) Qeyd edək ki, rekombinant xromosom yaratmaq üçün birdən çox kəsilmə və birləşmə hadisəsi tələb oluna bilər.

c. Tezlik. Əgər 2 mutasiya DNT-də bir-birinə yaxındırsa, onların arasında keçid nadir olacaq. (Bir və ya iki mühazirədə keçidin tezliyi haqqında daha çox məlumat.) Lakin, adətən, yalnız rekombinantın böyüyəcəyi şərait yaratmaqla hətta çox nadir rekombinantları seçmək və aşkar etmək mümkündür. (Qeyd edək ki, tamamlama nadir hadisədən asılı deyil.)

a. Bu necə işləyir: Əgər hər iki DNT hüceyrədə qala bilirsə və hər birində fərqli funksional vahiddə mutasiya varsa (B halı), onda iki mutant DNT-yə malik hüceyrə normal fəaliyyət göstərə bilməlidir. Başqa sözlə, əgər hər bir DNT-də fərqli bir gendə mutasiya varsa, o zaman aralarındakı iki DNT-də hər genin ən azı bir yaxşı nüsxəsi var, bütün lazımi RNT və peptidləri düzəldə bilər və edilməsi lazım olan işi görə bilər. Bu vəziyyətdə iki mutant DNT-nin bir-birini tamamladığı deyilir. (Yuxarı sol gen mutant olan sol alt geni "öpür" və aşağı sağ gen mutant olan yuxarı sağ tərəfi əhatə edir.)

b. İşləməyəndə: Əgər iki DNT varsa, lakin hər ikisində eyni gendə mutasiyalar varsa (mütləq eyni yerdə deyil), D halında olduğu kimi, komplementasiya funksiyanı bərpa etməyəcək. Hüceyrədə bir genin iki qüsurlu nüsxəsi (və yaxşı nüsxəsi yoxdur) var və müvafiq iş yerinə yetirilməyəcək.

c. Tezlik: Burada nadir bir hadisə tələb olunmur -- hər iki DNT mövcud olduğu və tamamlayıcı qüsurları olduğu müddətcə funksiya bərpa olunacaq.

  • Plazmid ilə: Komplementasiya adətən xromosomdakı mutasiya ilə plazmiddəki mutasiya arasında baş verir, çünki hər iki DNT qeyri-müəyyən müddətə qala bilər -- plazmid və xromosom təkrarlana və nəsillərə ötürülə bilər.
  • Bir fraqmentlə: Keçici tamamlama xromosomdakı mutasiya ilə əlavə edilmiş DNT fraqmentindəki mutasiya arasında baş verə bilər. Parça ilə komplementasiya uzun sürmür və nəsillərə ötürülmür, çünki fraqment pozulur və/və ya təkrarlanmır.

Komplementasiya və rekombinasiyanı bir-birindən necə ayırmaq barədə daha ətraflı məlumat üçün 16B paylama vərəqindəki cədvələ baxın və 11-ci problem dəstində qalan problemləri sınayın. Başlamaq üçün yaxşı yer 11-5 və 11-6 problemləridir.

3. Komplementasiya və rekombinasiya viruslarla yanaşı bakteriyalarla da baş verə bilər. Eyni virusun iki mutantı eyni anda hüceyrəyə yoluxa bilər. Bu, iki mutant DNT arasında komplementasiya və/və ya rekombinasiyanın baş verməsini yoxlamağa imkan verir.

Məsələn, 11-8 probleminə baxın. (Viruslarda kompl. və recomb ilə bağlı əlavə problemlər üçün 11-10-dan 11-13-ə baxın.)

4. Terminologiya. Bu, sinifdə əhatə olunmaya bilər, lakin tamamlamanı başa düşmək üçün faydalıdır.
a. Cistron. "gene" termini birdən çox mənada istifadə olunur. "cistron" termini (gendən daha spesifik termin kimi) funksiyanın bir komponentini (bir komponent = bir polipeptid və ya bir tRNT və s.) kodlayan DNT uzantısını ifadə etmək üçün istifadə olunur, hər birini tamamlamayan bütün mutasiyalar. digərləri eyni "tamamlayıcı qrupa" təyin edilir (aşağıda d-ə baxın) və eyni sistronda yerləşməlidir.

b. Genotip və Fenotip. İki mutant eyni görünüşə və/yaxud funksiyaya malik ola bilər (məsələn, hər ikisi onun ola bilər və ya onu edə bilməyəcək) və DNT-lərində fərqli mutasiyalar ola bilər. Buna görə genotip (DNT vəziyyəti) və fenotip (funksiya vəziyyəti və/və ya görünüş) arasında fərq qoymalısınız. Burada təsvir edilən testlər eyni fenotipə malik 2 mutantın genotipləri haqqında məlumat əldə etməyə imkan verir (deyək ki, onun bakteriya və ya viruslar zamanı lövhə əmələ gəlməməsi). Mutantların eyni gendə qüsurları varmı? Əgər belədirsə, qüsurlar DNT-də eyni yerdədirmi? Nümunələr üçün problemlərə baxın.

c. Tamamlama. "Tamamlama" termini adətən bir hüceyrədə DNT-nin iki ayrı mutant nüsxəsi mövcud olduqda funksiyanın bərpasına istinad etmək üçün istifadə olunur. (Bütün problemlərdə belə istifadə olunur.) Lakin bu termin bəzən mutasiya olan hüceyrəyə əlavə (normal) DNT əlavə edilərək funksiyanın bərpa olunduğu bir qədər fərqli vəziyyətə aid edilir. Bu hallarda, hansının(ların) "tamamlayıcı" və ya funksiyanı bərpa etdiyini görmək üçün müxtəlif müxtəlif DNT parçaları əlavə edilir. Yalnız mutant genin yaxşı nüsxələri olan əlavə edilmiş DNT parçaları mutasiyanı "örtəcək" və ya "tamamlayacaq". Bu cür təcrübə bir genin normal surətini daşıyan DNT parçasını müəyyən etmək üçün istifadə olunur.

d. Tamamlayıcı qruplar. Eyni fenotipə malik mutantlar çox vaxt "komplementasiya qruplarına aid edilir." Bir-birini tamamlamayan bütün mutantlar eyni qrupa aid edilir. Bir komplementasiya qrupunda olan bütün mutantlarda eyni gendə mutasiyalar olmalıdır və adətən eyni polipeptiddə qüsur olmalıdır. Bu, müəyyən bir funksiyanı yerinə yetirmək üçün neçə gen/polipeptidin lazım olduğunu anlamağa imkan verir. Tutaq ki, müəyyən bir fenotipə malik çoxlu mutantlarınız var -- hamısı eyni ümumi funksiyada qüsurludur, lakin eyni addımda olması mütləq deyil. (Məsələn, sizin çoxlu onun mutantlarınız var - hamısı histidini sintez edə bilmir.) Siz mutantları komplementasiya qruplarına təyin edirsiniz və qrupların sayından bu funksiyanı yerinə yetirmək üçün neçə gen/polipeptid lazım olduğunu müəyyən edə bilərsiniz. (özünü sintez etmək bacarığı).

Növbəti dəfə: Viral və bakterial genetika (lazım olduqda) sonra məhdudlaşdırıcı fermentlərə və gen mühəndisliyinə keçin.

Müəlliflik hüququ 2006 Deborah Mowshowitz və Lawrence Chasin Biologiya Elmləri Departamenti Kolumbiya Universiteti Nyu-York, NY.


Bakterial Konjuqasiya Tezliklərinin Yüksək Rezolyusiyada Müqayisəsi

Müxtəlif şəraitdə müxtəlif bakterial konyuqativ DNT elementlərinin davranışlarını başa düşmək məqsədi ilə biz donor bakteriyanın konyuqasiyanı nə qədər effektiv başlatdığını qiymətləndirmək üçün yüksək ayırdetmə ilə konyuqasiya tezliyindəki fərqləri aşkar etmək üçün protokolu təsvir edirik.

Bu üsul mikrobiologiya sahəsində plazmid DNT-nin müxtəlif bakteriyalar arasında nə qədər tez-tez yayıla biləcəyi ilə bağlı əsas suallara cavab verməyə kömək edə bilər. Bu texnikanın əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, fonu azaltmaqla konyuqasiya tezliyində kiçik fərqləri yüksək dəqiqliklə aşkar edə bilərik. Proseduru nümayiş etdirən laboratoriyamın aspirantı Kosuke Yanagiya olacaq.

Konyuqasiya tezliyini ən çox ehtimal edilən ədədə görə hesablamaq üçün, göstərildiyi kimi, bir gecəlik donor kulturasından bir millilitr bir gecəlik resipient kulturasından bir millilitr ilə 45 dəqiqə ərzində 30 dərəcə Selsi temperaturunda süzün. Birgə kultura inkubasiya edilərkən, 30 dərəcə Selsi temperaturunda iki günlük kultura üçün donor Luria bulyonu və ya LB, üstəgəl kanamisin və ya alıcı LB üstəgəl gentamisin plitələrinə üç nüsxədə örtmək üçün orijinal donor və resipient kulturalarını ardıcıl olaraq seyreltin. İnkubasiyanın sonunda mədəniyyəti dörd nüsxədə 96 quyuluq hüceyrə kulturası lövhəsində seriyalı seyreltmə üçün kanamisin və gentamisin ehtiva edən steril LB-də filtrdə yenidən dayandırın.

İki gündən sonra 30 dərəcə Selsi temperaturda, donor və resipiyentin agar lövhələrindəki koloniya əmələ gətirən vahidləri və ya CFU-ları və işıq mikroskopiyası ilə transkonjugantların böyüdüyü quyuların sayını əl ilə hesablayın. Ən çox ehtimal olunan ədədi və onun sapmasını hesablamaq üçün MPN hesablama proqramını açın. Cədvəl faylının proqram vərəqinin yeddinci sətirində təcrübənin adını və tarixini, sınaq seriyalarının sayını və qatılmaların maksimum sayını daxil edin.

Avtomatik olaraq hazırlanmış giriş məlumatları cədvəllərində, qatılma əmsalı D sütununa düstur, millilitr və ya GW sütununda həcmdə 0,01 və boruların sayı N sütununda dörd daxil edin. Hər bir nümunənin seyreltilməsi zamanı transkonjugantların böyüdüyü quyuların sayını daxil edin və nəticələri millilitrdə ən çox ehtimal olunan say və yuxarı və aşağı 95% etibarlılıq hədləri kimi əldə etmək üçün hesablama nəticələrinə klikləyin. Sonra plazmidlərin konyuqasiya tezliyini hesablamaq üçün transkonjugantların sayını millilitrdə donor və alıcı koloniya əmələ gətirən vahidlərin sayına bölün.

Bu təmsilçi təcrübədə hər iki plazmidin birləşmə tezliyi pBP136:gfp plazmidinə daxil edilmiş kulturalar üçün sıfır və 400 rpm, yeridilmiş mədəniyyətlər üçün isə sıfır ilə 200 rpm arasında müşahidə edilən konyuqasiya tezliyində maksimum fərqlə daha yüksək qarışdırma sürətlərində artdı. pCAR1:gfp plazmidinə. Konyuqasiya ehtimalını müqayisə etmək üçün tələb olunan alıcı hüceyrələrin sıxlığını müəyyən etmək üçün müxtəlif donor və alıcı sıxlıqları ilə cütləşmə analizləri aparılmışdır. Bu reprezentativ eksperimentdə pBP136:gfp transkonjuqantlar 100% -də donorun üçüncü CFU-nə bir dəfə 10-a və alıcının bir dəfə 10-a 5-ə bir dəfə 10-a yeddinci CFU-ya malik olan quyularda aşkar edilmişdir. Donorun ikinci CFU-ya 10 və alıcının altıncı CFU-ya bir dəfə 10-dan 10-a qədər, hüceyrə sıxlığının çox yüksək olduğunu göstərir.

Bununla belə, donorun 10 CFU və 10-un altıncı və ya 10-dan beşinci CFU ilə cütləşmə analizləri transkonyuqant müsbət quyuların sayının azalması ilə nəticələndi. Thus, 10 to the fifth CFU of recipient was predicted to be required for mating with a single donor cell. Mating assays with pCAR1:gfp at different densities of donor and recipient strains demonstrated similar findings, although overall the percentages of transconjugant positive wells were much lower than those of pBP136:gfp.

Assuming that the donor and recipient cells can attach to each other similarly, the probability of conjugation initiation for the pCAR1 donor was lower than that for the pBP136 donor. Based on these results, it was estimated that 10 to the seventh CFU of recipient was required for a single donor cell sorted by FACS. After counting the numbers of transconjugant positive wells, the percentage of transconjugant positive wells for pBP136:gfp was determined to be larger than that for pCAR1:gfp, demonstrating a more than 36-fold difference in the probability of donor initiated conjugation between these two plasmids.

While attempting the procedure, it's important to remember to always dilute the bacterial mixtures carefully.


Structured “Ordered” Bacterial Effectors Mimicking Host Protein Function

A large majority of characterized bacterial effectors are well-defined, structured, and ordered proteins with a stable, fixed three-dimensional structure that influences the effector function. Within this group of structured effectors, there are numerous examples where effectors have evolved to mimic the biochemical activity or structural properties of host cell proteins without significant sequence or structural homology to any particular host protein. The use of eukaryotic-like domains to mimic endogenous cellular proteins could represent a selective advantage for bacteria as the activity of these effectors might not be directly inhibited by host proteins and the diversification in protein structure might also result in additional physiological functions that enhance the virulence potential of the effector. In addition, bacterial effectors that fine-tune host cell processes using eukaryotic-like biochemistry might promote the silent manipulation of host cell signaling without triggering ETI. Finally, it is interesting to consider that some effectors have also evolved that mimic eukaryotic-like protein biochemistry but act towards other bacterial proteins as well as host proteins. The Legionella meta-effector and E3 ubiquitin ligase, LubX, acts to spatiotemporally regulate the activity of the effector SidH (Kubori etਊl., 2010). LubX contains two U-box domains, one that serves as an E2-binding site and a second U-box that functions as a substrate binding site. In this way, LubX has evolved to exploit the host ubiquitination machinery and proteasome in order to regulate one of its own effectors within host cells (Kubori etਊl., 2010).

The Salmonella T3SS effector SopA and the Enterohemorrhagic E. coli (EHEC) effector NleL represent homologous proteins that both exhibit ubiquitin ligase activity. SopA and NleL, which do not share any sequence homology, contain some structural similarities to each other and the host cell protein domain, eukaryotic E3 ubiquitin ligase homologous to E6-AP carboxy terminus (HECT), which mediates the addition of ubiquitin on to target proteins (Zhang etਊl., 2006 Lin etਊl., 2011). Crystal structures of both SopA and NleL show the distinguishing bi-lobal structure of HECT domains (Lin etਊl., 2012) (Figure 1A). Both SopA and NleL also contain a conserved C-terminal region cysteine residue that is required to form the thioester-linked intermediate prior to ubiquitin transfer to the substrate. The N-lobe contains the E2-binding site and is attached to a structurally flexible C-lobe in SopA and NleL (Figures 1B, C). Similar to the HECT domain, the structural flexibility between N- and C-lobes most likely enables SopA and NleL to interact with E2 ubiquitin-conjugating enzymes and to ubiquitinate target host proteins. Through molecular mimicry, both SopA and NleL bind the canonical surface of the E2 UbcH7, hijacking the host ubiquitination machinery despite showing little similarity to the E2-interacting surface of eukaryotic HECT E3 ligases (Lin etਊl., 2012). In comparison to the HECT domain, there is an additional N-terminal β-helix domain in SopA and NleL (Figure 1C). While functionally uncharacterized, this β-helix domain may act as a substrate binding site (Fiskin etਊl., 2017). The lack of sequence similarity between SopA and NleL results in differing molecular surfaces which might explain the functional differences observed (Diao etਊl., 2008 Lin etਊl., 2012). SopA modulates Salmonella-induced intestinal inflammation and stimulation of transepithelial migration of polymorphonuclear leucocytes (Lin etਊl., 2011 Kamanova etਊl., 2016). SopA appears to function through interaction with and ubiquitination of TRIM56 and TRIM65, however the precise molecular mechanism remains controversial (Kamanova etਊl., 2016 Fiskin etਊl., 2017). In contrast, NleL inhibits formation of actin membrane protrusions, called pedestals, on the surface of host cells by the EHEC effector Tir by an unknown mechanism (Piscatelli etਊl., 2011). Alternatively, NleL might promote EHEC adherence by targeting host c-Jun NH2-terminal kinases (JNKs) (Sheng etਊl., 2017) and overexpressed NleL inhibits NF-㮫 signaling (Sheng etਊl., 2020). This highlights that although effectors might share structural and biochemical similarities, unique physiological functions are likely to have evolved.

Şəkil 1 Structured bacterial effectors mimicking host cell proteins. (A) Structural comparison between Enterohemorrhagic E. coli (EHEC) effector NleL (residue 170-782) and Salmonella effector SopA (residue 163-782) in ribbon cartoon representation. Structures consist of the N-lobe (magenta), the C-lobe (yellow) and the β-helix domain (cyan). The catalytic cysteine (Cys) residue 753 are labelled in red. The hinge helix is labelled and shown in green (taken from Lin etਊl., 2011). (B) Structural superposition of two bacterial HECT-like E3 ligases, SopA from Salmonella and NleL from EHEC, bound to human E2 protein UbcH7 (shown in dark blue). The E3 ligase N-lobes and β-helix domains are shown in pink and light blue respectively, as ribbon representation and transparent surface. The C-lobe is structurally flexible and shown in orange for NleL and in yellow for SopA. The catalytic cysteine (Cys) residues are shown in red (taken from Lin etਊl., 2012). (C) Schematic of structural comparison between eukaryotic HECT E3 ligases and bacterial HECT-like E3 ligases. Eukaryotic HECT E3 ligases include E6AP, Smurf2, WWP1, and NEDD4L. Bacterial HECT-like E3 ligases include SopA from Salmonella and NleL from EHEC. Structural flexibility is shown in the C-lobe of NleL and SopA (taken from Lin etਊl., 2012). (D) Structural mimicry of DNA by Salmonella effector GtgA. Top structure shows GtgA in complex with the N-terminal domain (NTD) of p65. Bottom structure shows DNA in complex with the NTD and the dimerization domain of p65. GtgA is shown in surface representation and coloured according to its electrostatic surface potential (red is negative white is neutral blue is positive). The NTD of p65 is shown in green and the dimerization domain of p65 is shown in cyan. The cleavage site residues in p65 (Gly-40/Arg-41) are shown with yellow sticks (taken from Jennings etਊl., 2018).

Another example of effectors exploiting molecular mimicry is the family of effector zinc metalloproteases. This family consists of GtgA, GogA, and PipA from Salmonella enterica, NleC, and NleD from enteropathogenic E. coli and EHEC and RipAX2 from Ralstonia solanacearum, which all contain a conserved short metal binding HEXXH motif essential for catalytic activity. Although these proteins do not share significant sequence homology to known host zinc metalloproteases, they structurally retain the catalytic core of the Zincin superfamily (Jennings etਊl., 2018). Due to the diverse sequence homology found within the family, its members target different host proteins. NleD directly cleaves mitogen-activated protein kinases (MAPKs), JNK, and p38, in the flexible activation loop, thereby inhibiting activator protein-1 (AP-1)-dependent gene transcription and the JNK-dependent apoptosis (Baruch etਊl., 2011 Gur-Arie etਊl., 2020). In contrast, GtgA, GogA, PipA, and NleC specifically and directly cleave subunits of NF-㮫 to suppresses host pro-inflammatory immune responses (Baruch etਊl., 2011 Sun etਊl., 2016 Jennings etਊl., 2018) and NleC also cleaves and degrades the host acetyltransferase and transcriptional coactivator, p300 (Shames etਊl., 2011). Despite superficial similarity in targeting NF-㮫 subunits, GtgA, GogA, and PipA only cleave p65, RelB and cRel, whereas NleC can also hydrolyse p105/p50 and p100/p52 (Jennings etਊl., 2018). This molecular specificity arises from different cleavage sites, with GtgA, GogA, and PipA cleaving p65 between Gly40 and Arg41 (Sun etਊl., 2016). Arg41, in the P1’ position, is conserved in p65, RelB and cRel and is accommodated by a negatively charged pocket within GtgA, but p105/p50 and p100/p52 encode a proline at the corresponding residue which prevents cleavage (Jennings etਊl., 2018). In contrast, NleC cleaves p65 between residue Cys-38 and Glu-39 and the P1’ residue is conserved in all five NF-㮫 subunits. Despite these differences, both NleC and GtgA target NF-㮫 subunits through mimicry of the major groove of DNA (Figure 1D), which represents the normal binding target for nuclear NF-㮫 (Turco and Sousa, 2014 Jennings etਊl., 2018). Therefore, GtgA, GogA, PipA, and NleC show two forms of structural mimicry first, functionally they act as zinc metalloproteases without sharing significant sequence homology to other known zinc metalloproteases and second, they mimic DNA in order to mediate substrate binding.

Although many bacterial effectors do not resemble eukaryotic host cell proteins in their overall structure, they might share short sequence motifs that are found in both eukaryotic proteins and effectors from different bacterial species. For example, a group of T3SS effectors that arose from convergent evolution share a conserved tryptophan (W)-xxx-glutamine (E) motif, which is found among effectors from diverse species and among TIR (Toll/Interleukin-1 receptor)-domain containing eukaryotic proteins (Felix etਊl., 2014). The WxxxE family of T3SS effectors include Şigella effectors IpgB1 and IpgB2, Salmonella effectors SifA and SifB (Alto etਊl., 2006), and EPEC and EHEC effectors Map (Kenny etਊl., 2002), EspM (Arbeloa etਊl., 2008), and EspT (Bulgin etਊl., 2009). In addition, despite not containing a WxxxE motif, Salmonella effectors SopE and SopE2, and BopE from Burkholderia share similar 3D structures to the WxxxE effectors and are therefore grouped into a larger family of effectors, known as the WxxxE effector and SopE-like family (Bulgin etਊl., 2010). Within this family of effectors, the WxxxE motif appears to have a structural role in maintaining the conformation of the putative catalytic loop, which mediates intrinsic guanine nucleotide exchange factor (GEF) activity towards Rho GTPases (Felix etਊl., 2014). Mechanistically, GDP to GTP exchange appears to mimic the “push and pull” mechanism exhibited by certain eukaryotic Rho GTPase GEFs. That is, interactions between the effector catalytic motif with the switch I and switch II regions on the target Rho GTPase lead to a conformational change that ejects GDP. Functionally, this effector-mediated manipulation of Rho GTPases controls host actin dynamics, with each effector showing specificity for different GTPases that mediate differential function (Bulgin etਊl., 2010). Interestingly, although SifA contains the conserved WxxxE motif in its C-terminal domain, SifA lacks the catalytic residues in the putative catalytic loop required for GEF activity, and does not show GEF activity in vivo (Ohlson etਊl., 2008). Instead, the N-terminal domain and C-terminal domain of SifA interact with protein partners independently, suggesting that SifA may have evolved from a GEF to an adaptor protein related to GTPase activity (Ohlson etਊl., 2008 Jennings etਊl., 2017). As in the above examples, the study of the WxxxE/SopE-like effectors illustrates how functional mimicry, in this case Rho GTPase GEF activity, is achieved without structural homology to host enzymes.

Of note, some bacterial effectors share modular sequence homology with diverse effectors and have more than one biochemical activity. Məsələn, Salmonella effector SptP contains two biochemical activities the N-terminal domain contains a GTPase-activating protein (GAP) domain that is similar to YopE of Yersinia and ExoS of Pseudomonas aeruginosa, whereas the C-terminal domain shows sequence similarity to the protein tyrosine phosphatase YopH of Yersinia (Zhou and Galán, 2001). Both the GAP and tyrosine phosphatase activity contribute to SptP inhibiting Raf activation and the subsequent ERK MAPK signaling pathway (Lin etਊl., 2003). This dual activity is key in promoting proinflammatory cytokine release and dampens innate immune signaling and pathogen clearance in the host. Such dual activity is rare among non-secreted and non-virulent bacterial proteins.

In this section, we have highlighted examples whereby bacterial effectors with ordered structures mimic host cell protein biochemical activity and function but in the absence of significant sequence similarity. Next, we will consider effectors that mediate eukaryotic-like covalent modification through entirely novel protein folds as well as previously unseen post-translational modifications that have not been described in the study of eukaryotic biochemistry.


Təşəkkürlər

We thank Joseph Heitman and Alexander Idnurm for reading the manuscript, Anath Das (University of Minnesota, Minneapolis) for providing At12506, and Charles Rosenberg (Centre National de la Recherche Scientifique–Institut National de la Recherche Agronomique, France) for providing GMI9017. This research was supported by National University of Singapore Academic Research Funds (R-154-000-142-112 and R-154-000-208-112) and Defense Science and Technology Agency of Singapore (R-154-000-178-422).


MÜZAKİRƏ

The data presented here demonstrate that dSTRIDE and sSTRIDE are capable of direct yerində detection of small clusters and even individual single- and double-strand DNA breaks, whether spontaneously occurring (endogenous) or induced experimentally in cellular chromatin by factors and treatments of various types. The STRIDE methods rely on a labeling procedure that maintains the nonspecific background signal at an almost undetectable level relative to the strongly amplified damage-specific fluorescence signal. The STRIDE methods are versatile in that DNA breaks resulting from treatments with various DNA damaging agents and exposures to various damage conditions in cultured cell lines, cells from patients maintained in primary cultures, human spermatozoa, lymphocytes and tissue sections can be readily detected. It thus seems that the potential applications in both basic and clinical research are numerous, as well as in veterinary reproductive science.

In addition, due to their high sensitivity both dSTRIDE and sSTRIDE have considerable potential to become powerful tools in detecting and quantitating individual DNA breaks in the CRISPR-based genome-editing field, inter alia. Not only do these methods allow monitoring the immediate effects of the cleaving and nicking activity of the Cas9 and Cas9n proteins applied in these systems, but they could also be used to assess the level of their specificity and STRIDE can become a supplement to existing methods for detection of off-target events. Combining single-cell fluorescence microscopy with high-throughput platforms might prove to be a very helpful tool in speeding up the process of optimization of genome-editing systems and in their comparative analysis.

Also on both the basic and clinical research fronts, STRIDE may prove to be particularly useful for detecting DNA damage where the mechanisms of DNA repair are impaired by mutations in genes coding key repair factors or by drugs like DDR inhibitors (such as PARP, PARG, ATM and DNA-PK inhibitors). In such cells, no recruitment of some typical repair factors occurs, and H2AX phosphorylation or PARylation may be weak or absent ( 28). Under such conditions, direct detection of DNA breaks by STRIDE could provide an unambiguous measure of DNA damage. Importantly, STRIDE also bears potential to become useful in the clinic for DNA damage level assessment in patient-derived samples in the form of liquid biopsies or tissue sections. It is also worth noting that phosphorylation of H2AX may occur without the presence of DNA breaks ( 29). In this case, direct measurements of DNA damage by STRIDE may assist in avoiding overestimates of the level of damage.

As STRIDE makes it possible to detect, precisely localize inside the cell nucleus and quantify individual DNA breaks with sensitivity that was not achievable earlier, we expect it to be useful in various fields of research and diagnostics, such as screening of genotoxic, anticancer drugs and testing their functionality and potency, basic research into mechanisms of DNA editing, DNA damage and repair and aging, in various types of medical diagnostics including infertility and monitoring of environmental genotoxic agents. It is possible to envisage STRIDE being used in high-throughput DNA damage assays for testing of new drugs.


BACTERIA AS MODULAR ORGANISMS

mücərrədThe body plan of modular organisms is based on an indeterminate structure composed of iterated units or modules arrayed at various levels of complexity (such as leaves, twigs, and branches). Examples of modular organisms include plants and many sessile benthic invertebrates. In contrast, the body of unitary organisms is a determinate structure consisting usually of a strictly defined number of parts (such as legs or wings) established only during embryogenesis. Mobile animals are examples. Unlike that of unitary creatures, the form of a modular organism derives from a characteristic pattern of branching or budding of modules, which may remain attached or become separated to live physiologically independent lives as parts of a clone. Modular organisms tend to be sessile or passively mobile and, as genetic individuals, have the capacity for exponential increase in size. They do not necessarily undergo systemic senescence, and do not segregate somatic from germ line cells. It is argued here that bacteria are essentially modular organisms where the bacterial cell, microcolony, and macrocolony are modules of different levels of complexity analogous to modules of macroorganisms. This interpretation provides a broad conceptual basis for understanding the natural history of bacteria, and may illuminate the evolutionary origins and developmental biology of modular creatures.


Müzakirə

Barkor Promotes Autophagy Through Interaction with Beclin 1.

In this work, we reported the purification of the Beclin 1 complex from human cells. In addition to its core components of Beclin 1, PI3KC3 and p150, and a known autophagy regulatory protein UVRAG, a unique protein Barkor has also been identified in this complex. Barkor interacts with Beclin 1 directly through its central CCD in a way similar to the Beclin 1–UVRAG interaction. Consequently, Barkor and UVRAG compete with each other for their interaction with Beclin 1 and actually form distinct complexes in mammalian cells. Barkor seems to be critical for mammalian autophagy because knockdown of this protein from mammalian cells compromises their ability to activate autophagy in response to nutrient deprivation and bacterial infection. Overexpression of Barkor leads to autophagy activation and augmentation of autophagosome formation. Finally, the Barkor–Beclin 1 interaction is required for their localization to autophagosomes.

Barkor Could Be the Mammalian Functional Ortholog of Atg14 in Yeast.

Based on the sequence alignment and functional similarity, Barkor is a good candidate to be the mammalian functional ortholog of Atg14, the autophagy-specific regulatory factor for Atg6/Beclin 1 in yeast (10, 11). Both Barkor and Atg14 possess a zinc finger motif at the N terminus and a central CCD. Barkor also shares 18% sequence identity and 32% sequence similarity with yeast Atg14 (Fig. S3). Critically, both Barkor and Atg14 direct Beclin 1/Atg6 to the autophagosome.

It is interesting to note that Barkor competes with UVRAG for its binding to Beclin 1, similar to the interplay between Atg14 and Vps38 in yeast. Coincidentally, a recent study suggests that UVRAG is involved in late endosome fusion with the lysosome, a phenomenon equivalent to vacuolar protein sorting in yeast, through its interaction with the HOPS/Vps C complex (25). It is possible that Barkor and UVRAG mediate the activity of Beclin 1 in autophagy and vacuole protein sorting, respectively. However, evidence for the UVRAG role in autophagy (24) also demands an alternative model. In this model, Barkor and UVRAG may interact with Beclin 1 in a stepwise manner and mediate its function in early autophagosome formation and late autophagosome/lysosome fusion sequentially.

How the autophagosome is formed is still an open question in this field. The identification of Barkor and 2 other factors in the Beclin 1 complex will provide an opportunity perhaps to allow in vitro reconstitution of PI3K function and autophagosome formation.


Zülallar hormonlar və fermentlər yaratmaqla və hüceyrəni qorumaqla hüceyrələri qorumaq üçün vacibdir. DNT və RNT əsaslarının düzülüşü nəyin protunu diktə edir.

They must hijack a cell and use a combination of both host-encoded and virally encoded enzymes and proteins, along with host-cell structures to generate mult.

CRISPR/Cas9 was originally found in bacteria as five repeating, duplicate sequences next to each other, divided by dissimilar, short sequences of virus DNA. .

Genetic Engineering and Biotechnology 1. A. Recombinant DNA Technology Recombinant DNA is DNA that has been artificially created. It involves taking one pi.

The nucleus within a human cell contains 23 pairs of Chromosomes, where the genes on them control the development of characteristics that the organism will i.

Throughout the inside of the nucleus, is a substance called the nucleoplasm, which suspends the nucleus’ structures. The nucleus controls the activities of t.

The first potential use for genetic engineering is the treatment and elimination of disease. This works for viruses by giving the genetic information of the .

The virus is transmitted by saliva or an airborne route. Firstly the virus attaches to the cell, for measles the cell that the virus attaches to is the epith.

CRISPR is the acronym for Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat. This term is used to describe the unique organization of DNA sequences th.

A dsSIN virus was modified to include a 567-base antisense RNA that was targeted to disrupt a premembrane protein in the DEN-2 (DEN-2 is one of the 4 types o.


Videoya baxın: Bacterial Conjugation الاقتران في البكتريا (BiləR 2022).