Pojmy Flashcards
1
Q
Tautomerie bází
A
-keto a -enol formy
-amino a -imino formy
- nejvíc -amino forma
-keto formy jsou potenciálním rizikem pro vznik mutací
2
Q
DNA - složení, průměr a vzdálenost bází, stabilita
A
- lineární polymer
- antipararelní natočení vláken
- záporný náboj (fosfáty)
- velikost DNA = 2 nm
- vzdálenost párů bází od sebe = 0,34 nm
- Stabilita: H můstky, stacking interakce, polarita fosfátových skupin (jsou plně ionizované)
- dusíkaté báze jsou celkem hydrofóbní, ven směřují jen ty hydrofilní
3
Q
Stacking interakce
A
- stabilita DNA
- splývání oblastí delokalizovaných pí elektronů sousedících aromatických kruhů
- u DNA: je to tak těsné, že tak stabilizují molekulu (no homo though)
4
Q
DNA žlábky
A
- Major groove
- Minor groove
5
Q
Rotace N-glykosidické vazby
A
Pozice SIN a ANTI
6
Q
Konformace DNA
A
- B DNA
- A DNA
- Z DNA
- H DNA
7
Q
Topologie DNA - linking number
A
- TWIST
- WRITHE
- Plektonimická forma vinutí
- Solenoidové superhelikální vinutí
8
Q
Topoizomeráza I
A
- střihne jen 1 vlákno
- nepotřebuje ATP
- reversibilní
- v aktivním místě mají TYR -> ten svou OH skupinou napadne fosfodiesterovou vazbu -> přeruší ji
původní energie z fosfodiesterové vazby je uložená ve formě FOSFOTYROSINU -> obnovení původní fde vazby
9
Q
Topoizomeráza II
A
- využívá dsDNA zlom
- dvojvláknové přerušení -> vlákno provlečou druhým vláknem -> překřížení
- vyžaduje ATP
- Copperfieldovský trik
10
Q
Arthur Kornberg
A
- Izolace DNA polymerázy I
- ,,Na replikaci jsou potřeba 4 DNT, Mg kationty a templátové vlákno DNA
11
Q
DNA polymeráza I
A
- Arthur Kornberg
- PALM doména - kontroluje správné párování posledního nukleotidu
- FINGER doména - uzavře dNTP v katalytickém místě, správné párování: stacking interakce + ohýbá ssDNA o 90 stupňů -> je zaručeno, že v katalytickém místě je jen správná templátová báze
- THUMB doména - drží nově syntetizovanou DNA
Mg 2+ ionty: snižují afinitu 3’ OH skupiny vůči vodíku -> umožňují napadení fosfátové skupiny - po nasednutí klouže podél templátu
- až 1000 nukleotidů/s
- oprava chyb tzv. 3’ -> 5’ exonukleázovou aktivitou PALM domény = tlačítko DELETE
- u bakterií
- např. Taq polymeráza
12
Q
Helikáza
A
- spotřeba ATP
- ,,On sa tóčí’’
- zařazuje jen dNTP, ale pro iniciaci syntézy může použít i primer
- uvolňuje dsDNA
- nasedá na DNA pomocí inhibitoru helikázy
- 3’->5’ i 5’->3’
- Hexamerní kruh = 6 podjednotek, každá má místo pro ATP
13
Q
SSB proteiny
A
= Single Strand Binding proteins
- stabilizují ssDNA úseky (pro buňku je neslýchané, aby se někdo poflakovala ssDNA)
- využití elektrostatických interakcí
14
Q
Lagging strand
A
- Druhé, opožděné vlákno
- je syntetizováno opačně než je směr otevírání replikační vidličky -> to jest 3’ -> 5’
- Syntéza po krátkých úsecích = Okazakiho fragmenty
15
Q
Okazakiho fragmenty
A
- na lagging strand
- malé nasyntetizované fragmenty, pak se propojí
16
Q
DNA polymeráza II
A
- vypadá jak ženský pohlavní orgán
- ,,core enzym’’, holoenzym
- multi proteinový komplex
- potřebuje primer na začátek syntézy
- na zrychlení jsou použité svorkové (clamp proteiny
- Obsahuje:
-> 2x DNA polymeráza III
-> 2x tau protein (spojuje polymerázy s gamma komplexem)
-> 1x gamma komplex = Clamp loader
interakce s helikázou přes tau protein - u prokaryota
- pravděpodobně z ní se pak vyvinuly 3 polymerázy u eukaryota
- opravuje DNA, pokud se replikační vidlička dostane k místu chyby
17
Q
Primáza
A
- Přidá DNA poly. I primer pro začátek syntézy
- speciální RNA polymeráza
- je aktivovaná spojením s helikázou
- primer je pak odstraněn pomocí RNAázy H (slouží i jako značka pro odstranění, bo je RNA)
- DNA dependentní RNA polymeráza
18
Q
DNA ligáza
A
- spotřeba ATP
- obnova fosfodiesterové vazby a zacelení ssDNA
19
Q
DNA gyráza
A
= speciální typ topoisomerásy
- umí generovat negativní nadobrátky bakteriální genomové DNA -> DNA je tedy stále udržovaná v negativních nadobrátkách
20
Q
Svorkový (clamp) protein
A
- zvýšení procesivity u DNA pol. III
- brání odpojení DNA pol. III od DNA
- 2 monomery
- vlákno DNA vleze do centrální dutiny
- struktura donutu
- na DNA jsou nasazovány pomocí Sliding clamp loaders
21
Q
Sliding clamp loaders
A
- Součást DNA polymerázy III
- umí otevřít/zavřít svorkový (clamp) protein -> nasazení na DNA
- spotřeba ATP
- 5 podjednotek
22
Q
Replizom
A
= Soubor všech proteinů účastnících se replikace
23
Q
Chromosomy
A
- 1/2 hmotnosti tvoří proteiny
- ochrana DNA před poškozením
- možnost rovnoměrně rozložit genetickou informaci při dělení buněk
- zkompaktnění DNA
24
Q
Genom prokaryota
A
- většinou cirkulární DNA, ale i lineární či obojí
- téměř samé geny
- jen málo nekódujících sekvencí (regulátory exprese, iniciátory transkripce, počátek replikace…)
- nemají introny (nekódující sekvence, oddělují od sebe geny)
25
Genom Eukaryota
- několik lineárních chromozomů
- nižší hustota genů v chromozomech
- delší geny
- až 95 % genové sekvence nekódují finální protein
- 2/3 lidské genomové DNA jsou mezigenové oblasti = JUNK DNA (ale je důležitá)
- delší intergenové oblasti:
-> unikátní oblasti (fragmenty, pseudogeny)
-> repetitivní sekvence (mikrosatelitní DNA, alpha satelitní repetice centromer a telomer, transpozony)
- velikost genomu je dáno životním stylem organismu
26
Mikrosatelitní DNA
= Short tandem repeats
- u eukaryota
- dinukleotidové repetice
- např. CACACACA
27
Pseudogen
= Sekvence odvozená od funkčního genu
- vznik přepisem transkribované RNA pomocí reverzní traskriptázy do DNA
- cDNA nebo complementary DNA, její sekvence je shodná s mRNA
- za určitých okolností může dojít k reintegraci (znovuvložení DNA do genomu) -> vzniká pseudogen
- může obsahovat kompletní kódující sekvenci, ale chybí mu regulační oblast -> není transkripčně aktivní
- jedna z možností vzniku evolučních novinek - je to kopie původního genu, může získávat mutace a může se pak stát aktivním (dostane se před něj regulační oblast)
28
Nukleosom
- základní struktura chromosomu
- ,,korálky” = DNA na histonech
- kondenzace DNA cca 3x
- výskyt průměrně každých 200 bp
- 1,65 závitu DNA
- lidská DNA má 30 milionů nukleosomů
- linker DNA je mezi nukleozomy
- nukleosomy spolu interagují pomocí N-konců histonů
- Sestavení nukleosomu:
- H3-H4 tetramer soulží jako lešení pro sestavení okatemeru, k nim se pak přidá H2A, H2B
- omotání není hladké, DNA je různě zprohýbaná
N-konce histonů trčí ven
29
Linker DNA
= DNA mezi nukleosomy
- je přednostně štěpená
- vazba na histon H1 (ten je mimo nukleosom)
30
Histony
= silně bazické proteiny
- 142 H můstků + elektrostatické interakce v jednom nukleosomu
- bazické AMK histonů (Lys, Arg) neutralizují záporný náboj DNA
- H2A, H2B, H3, H4
- H3 v centromerách může nahradit varianta CENP-A (umí reagovat s kinetochorem)
- H3 A H4 zůstávají na starém vlákně, H2A a H2B jdou na to nové -> nové histony se přemění podle těch starých
31
Kontakty histonového jádra s DNA
- na DNA je nasazují histon chaperony (roli tu hrajou i clamp proteiny)
- 142 H vazeb + elektrostatické interakce
- většina vazeb mezi proteiny a atomy kyslíku fosfodiesterové kostry DNA
- jenom 7 H můstků umožňuje ohnutí DNA
- většina kontaktů je s malým žlábkem (minor groove) nebo s fosfodiesterovou kostrou DNA
- nezávislé na sekvenci
32
Modifikace N-konců histonů
- ACETYLACE (vznik bromodomén) a METHYLACE (vznik chromodomén) lysinu
- FOSFORYLACE serinu
- neovlivňuje to samotný nukleosom, ale spíš 30nm vlákno a struktury vyššího řádu
-> např. acetylace destabilizuje strukturu tak, že histony nemohou neutralizovat negativní náboj DNA
- přidávání značek na histony pomocí histoacetyltransferázy nebo histonmethylázy
33
Histonacetyltransferáza a histonmethyláza
- Přidávají značky na N-konce histonů
- modifikace histonů
Histonacetyltransferáza - acetylace N-konce H4 histonu -> ta je značkou pro transkripční komplex s proteinem Gcn5 -> acetylace lysinu v pozici 14 na N-konci H3 -> tohle navábí RNA polymerázu -> transkripce
34
Solenoidy
= nukleosomy s navinutou DNA
= spirála vyššího řádu
- 30nm struktura
- uspořádání zick zack (více pravděpodobné z výzkumu)
35
Histondeacetyláza
- eraser
- maže značky přidávané na N-konce histonů
36
Histon H3 kináza
- rekrutovaná aktivátorem transkripce
- dojde k fosforylaci serinu v pozici 10 na H3 histonu -> signál pro H4
37
Chromatin remodelling complex
- dočasná změna struktury
- SLIDING - posun nukleosomů po DNA
- TRANSFER - přesun nukleosomů na jiné místo na DNA
- pohyb dimerů H2A a H2B
38
Heterochromatin
- hodně kondenzovaný
- transkripčně neaktivní
- méně genů
- často repetitivní sekvence
- replikuje se až na konci
- FAKULTATIVNÍ HETEROCHROMATIN = umí se přeměnit na euchromatin
- KONTITUTIVNÍ HETEROCHROMATIN = to je prostě hetero navždy
39
Poziční efekt
např. Drosophila (gen White v oku)
- pokud je gen umístěný nedaleko heterochromatinu, je umlčený = epigenetická informace = gen tam je, ale je umlčen
40
Essence proteiny
- spolu s topoizomerázou II uspořádávají DNA do modelu smyčky (30nm vlákno)
- KOHEZINY
- KONDENSINY:
-> v interfázi smotávají chromozomy do kompaktnější struktury pro mitózu
-> potřebují ATP
-> obě skupiny sdílí stejné ATPázové podjednotky (SMC2 a SMC4), ale mají jiné regulační proteiny
-> Skupina I = smyčky DNA velké 90 bp
-> Skupina II = Smyčky DNA velké 450 bp
41
SMC proteiny
- dimery
1.Pantová doména
2. Coiled coil
3. N a C konce + ATPázová doména
42
LADs a TADs
- rozdělení genomu vyšších eukaryot
- jsou udržované kontakty mezi nukleosomy a v TADs i kohesiny s CTCF proteiny
- LADs:
-> Lamin asociated domains
-> části chromatinu asociované s jadernou membárnou
-> méně dynamické
- TADs:
-> Topologicky asociované domény
-> velké stovky kbp
43
Loop extrusion model
- Spojí se dvě kotvící místa vzdálené daleko od sebe -> smyčka
- Extrusion (vytlačovací) komplex se nasadí na DNA -> jeho 2 podjednotky (kohezinové kruhy) kloužou po DNA v opačných směrech -> zvětšují smyčku -> po kontaktu CTCF motivu s extrusion komplexem se smyčky zastaví
- smyčka je ukotvená extrusion komplexem s CTCF motivy
44
Centromery
- 1 v každém chromosomu
- mají dlouhé úseky heterochromatinu
- váže se na ni kinetochor
- methylované a hypoacetylované histony
- silencing genů vložených do této oblasti
- Alpha satelitní DNA - hodně AT párů
45
Telomery
- na každém konci lineárního chromosomu
- navázané kontakty brání degradaci a rekombinaci
- fungují jako speciální replikační počátky
- část telomer má ssDNA
- obsahují TG repetice
- konce telomer přesahuje 3' konec -> speciální počátek replikace pro telomerázu
- telomerická DNA uspořádaná do T loop + koncová část je heterochromatin
- telomere binding proteiny - udržují strukturu telomer
46
Refrakterní perioda u prokaryot (replikace)
- doba, po kterou nemůže nastat iniciace
- aby po replikaci nebyla okamžitě další replikace
- hemimethylovaný stav
47
Hemimethylovaný stav
- v OriC je 11 motivů GATC -> adenin je methylován -> Hemimetylovaný stav = jedno vlákkno je methylované a druhé není
- úsek je rozpozaný proteinem SeqA
48
Ori C - eukaryota
- mnoho
- výběr v G1 fázi
- aktivace s S fázi, ale nejsou všechny aktivované současně
- pre-replikační komplex (= licensing complex)
49
ORC komplex (eukaryota)
- Origin recognition complex
- přiletí na Ori C -> pozná počátek a rekuturuje helicase loading proteiny (pro nasednutí helikázy)
50
Helicase loading proteins
- rekrutuje se díky proteinovému komplexu ORC
- po nasednutí na obě strany vznikne helikázový komplex replikační vidličky Mcm2-7 -> hotovo
- vytvořený v G1 fázi
- aktivace v S fázi
51
Cdk
= Cyklin dependentní kinázy
- nízká aktivita => tvorba pre-replikačního komplexu, ale brání jeho aktivaci
- vysoká aktivita => brání tvorbě nový pre-replikační komplex, aktivace (S fáze)
52
Katenát, dekatenace
- replikační vidličky putují proti sobě -> setkají se -> KATENÁT
- u cirkulární DNA
- Dekatenace = rozpletení, topoizomeráza II
53
Řešení krátkého konce Lagging strand - Rolling circle
- kružnicová molekula s jednovláknovým nickem replikuje nové vlákno -> vznik produktu s kopiemi plasmidu za sebou -> rozstříhání a zaligování -> vytvořené utajené přerušení (,,ss nick'')
54
RNáza H
- Odstraňuje poslední Okazakiho fragment na lagging strandu -> je zkrácený
- účast při terminaci replikace chromosomů u lineární DNA
55
Telomeráza
- pro ni jsou tu speciální Ori C na telomerách -> prodloužený 3' konec
- protein+RNA
- nepotřebuje DNA templát, stačí jí ta vlastní RNA
- funguje jako reverzní transkriptáza (syntéza DNA podle RNA)
- produkt = ssDNA
- Heyflickův limit
56
Heyflickům limit
- při vypnutí telomerázy se zkracují telomery a buňka má omezený počet buněčného dělení
- telomeráza je vyplá u somatických buněk člověka a savců
57
SIR geny
- v heterochromatinu, navázané na histony
- kódují např. histon deacetylázu -> ta se navazuje a umlčuje celou strukturu
- zbylé proteiny pomáhají s umlčením
- telomery - konec chromosomu, N-konec histonu -> vazba SIR proteinů -> na ně se váže histon deacetyláza -> tvoří se loop
58
Kazety HML, HMR, MAT
- umlčování genomu u kvasinek
- oblast heterochromatinu
- MAT je aktivní kazeta, určuje buněčný typ buňky
- HML = geny pro A
- HMR = geny pro alpha
- buněčný typ se může změnit: odstranění typu v MAT -> kopírování typu A nebo alpha z umlčených HML/HMR
- enzym HO endonukleáza = důležitá pro změnu buněčného typu
- informace v MAT kazetě reguluje změny exprese velkého počtu genů na různých místech genomu, podle toho, jaký typ to je
59
geny H1 a H2 u bakterie Salmonelly
- změny exprese díky změnám v genomu
- exprese povrchového proteinu FLAGELINU
- únik přes imunitou
- v operonu je gen pro H2 flagelin a gen pro transkripční represor -> operon je lokalizován napravo od promotoru -> transkripce H2 proteinu a represoru -> represor inaktivuje H1 syntézu
- M-S rekombinace -> operon nalevo od promotoru -> vypne se H transkripce a transkripce represoru -> aktivuje se tak H1 syntéza
- tato změna umí ošálit imunitní systém
- reverzibilní
60
Trp - operon
- post-transkripční regulace
- atenuace transkripce = předčasná terminace transkripce, pokud produkt už není potřeba (tak není třeba tu syntézu dokončit)
- regulace u prokaryot (zde je transkripce spojená s translací)
- 4 oblasti důležité pro transkripci - 1, 2, 3, 4
- Hodně Trp -> není už potřeba syntéza, je hodně tRNA pro Trp -> ribosom se rychle dostane na oblast 2 a tu blokuje -> oblasti 3 a 4 vytvoří vlásenku -> v oblasti 4 je polyU oblast a ta má tendenci se vyškubnout -> transkript se uvolní ven
- Málo Trp -> málo tRNA -> ribosom jde pomalu přes oblast 1 -> oblast 2 a 3 dělají vlásenku, v oblasti 4 není tenze se vyškubnout -> transkripce se může dokončit
61
Riboswitch
- post-transkripční regulace
- atenuace
- je to sekundární struktura na 5' koncích mRNA, buď vede k pokračování nebo k terminaci transkripce
- exprese genů biosyntézy purinů u bakterií, u kterých dochází k reakci podle množství guaninu
- Málo G -> tvorba riboswitche -> RNA polymeráza se kvůli němu neodpojí a jede dál
- Hodně G -> Guanin se váže do struktury riboswitche -> změna konformace sekundární struktury -> vznikne terminátorová vlásenka -> uvolnění RNA polymerázy
62
Terminace transkripce u prokaryota
1.Rho-nezávislá terminace
2.Rho-závislá terminace
- Antiterminace Rho proteinu:
-> bakteriofág Lambda
-> 2 promotory, jeden má transkripci doleva a druhý doprava
-> levá oblast - syntéza N proteinu
-> v genomu jsou vazebná NUT místa pro N protein
-> vazba N proteinu tvoří vlásenku
-> vznik NUS komplexu = N-utilisation substances
-> tvorba proteinového komplexu, který brání navázání rho-proteinu
-> transkripce se neukončí
63
UTR oblasti
= untranslated region
- význam např. u embrya Drosophily, kde je buněčná polarizace mRNA -> gradient proteinů
- signály pro místo v cytosolu jsou v mRNA právě v UTR oblastech
- mohou zde být i specifické sekvence pro stimulaci degradace mRNA v cytosolu (degradace polyA ocásku)
- může se zde vázat protein akonitáza -> stabilizace mRNA
64
RNA editing
- najdeme u evolučně starých organismů, v různých organelách
Např. mitochondriální proteiny trypanosomy:
- inserce nebo delece U do daných míst transkriptu
- gRNA = malé, 40-80 bp, určují, jaká bude modifikace cílových míst, na 3' konci polyU ocásek
- gRNA jsou částečně komplementární k mRNA -> navážou se -> tam, kde se nenavážou, tak se napojí U nukleotidy
- URIDYL TRANSFERÁZA - napojuje U nukleotidy
Příklad mitochondrie rostlin:
- zde se mění C na U -> může vzniknout předčasný STOP kodon
- nejdou zde inserce ani delece, nedochází tak k posunu čtecího rámce
Příklad savčích buněk - apolipoprotein B:
- specifické ADAR enzymy
65
Stabilita mRNA - homeostáza Fe
- málo Fe v buňce -> mRNA kódující receptoru transferrinu má ve své 3' UTR oblasti navázaný regulační protein akonitázu -> stabilizace mRNA, ta může být translatovaná -> tak se syntetizuje transferinový receptor, který navazuje transporter Fe a buňka může železo znovu přijímat
- hodně Fe v buňce -> Fe se naváže na akonitázu -> ta se uvolní z 3' UTR oblasti mRNA -> takhle se uvolní místo, které je signálem pro degradaci mRNA
66
RISC komplex
= RNA induced silencing complex
1.miRNA regulace
- váže se na kratkou ds miRNA po štěpení enzymem Dicer
- po navázání se účastní degradace na ss miRNA
2.RNA interference
- po štěpení dsRNA Dicer enzymem se váží na siRNA (krátké ds úseky)
- po navázání vzniká jednořetězcová siRNA v komplexu RISC
67
Adenylátcykláza
- receptory asociované s G proteiny
- Receptory mají většinou více transmembránových domén
- Receptory - např. serotonin, glukagon, epinefrin, rhodopsin, čichové receptory, hormony, nerutransmitery
- Ligand vně buňky se naváže na receptor -> receptor se aktivuje -> Aktivuje se G protein -> G protein změní svou strukturu a takto aktivuje nějaký asociovaný enzym v membráně
- např. Aktivace membránově asociované adenylátcyklázy -> syntéza cAMP (druhý posel)
68
Acetylcholin
- Ion channel receptory
- mají dvojí funkci
- 2 konformace = otevřený/zavřený
- Venku je vazebné místo pro ligand -> ten se naváže na receptor -> kanál změní svou konformaci a otevře se
- Průchod iontu může změnit membránový potenciál -> depolarizace membrány -> to může být další signál pro další komponenty
69
Receptory asociované s tyrosin kinázami
- např. receptor pro erytropoetin, interferony
- Receptor = dimer, neaktivované spolu nejsou asociované a nejsou s nimi spojeny tyrosin kinázy
- Vazba ligandu -> aktivace receptoru -> dimery spolu asociují -> navážou se tak tyrosin kinázy -> aktivace Tyr kináz -> autofosforylace Tyr kináz -> ty pak můžou fosforylovat jiné buněčné substráty
70
Receptory Tyr kináz
- analogy receptorů asociovaných s Tyr kinázami
- nervový růstový faktor, epidermální růstový faktor, insulin
- Tyr kinázy nejsou navázané, ale jsou přímo součástí cytosolické domény receptoru
- Vazba ligandu -> aktivace domény v cytosolu -> fosforylace cytosolické domény -> může dál fosforylovat další substráty v signální dráze
GUANYLÁT CYKLÁZY
- místo Tyr kinázy umí cytosolická doména fungovat jako guanylát cykláza
- Syntetizuje cGMP
- navázání ligandu -> změna konformace receptoru -> aktivace cytosolické domény -> syntéza cGMP
71
Guanylát cyklázy
GUANYLÁT CYKLÁZY
- místo Tyr kinázy umí cytosolická doména fungovat jako guanylát cykláza
- Syntetizuje cGMP
- navázání ligandu -> změna konformace receptoru -> aktivace cytosolické domény -> syntéza cGMP
72
Ras protein a Ras-like proteiny
- GTPázové switch proteiny
- ještě existují trimerní G proteiny napojené na GTP receptory
- = Monomerní G proteiny
- Ras proteiny jsou přímo navázané, Ras-like proteiny jsou na receptory navázané nepřímo přes jiné proteiny
- Aktivace/Inaktivace = nepřidává se jenom fosfát, ale mění se celé GTP za GDP a naopak
73
Protein fosfatáza
- inaktivuje fosforylovanou protein kinázu
74
GTPázová superskupina
- malé monomerní GTP/GDP vazebné proteiny
- proteiny signálních kaskád jako Ras proteiny, elongační proteiny, Rab proteiny (regulují fúzi váčků) a Rho proteiny (regulují aktinový cytoskelet)
- nejsou přímo spojené s receptory Tyr kináz
75
GRB2 protein + SH3 doména
- adapterové proteiny
- GRB2 rozpoznává fosfotyrosiny
- vážou se na fosforylovanou cytosolickou doménu receptoru Tyr kinázy
- SH3 doména se váže na GEF
- tvoří se komplex: adapterové proteiny, GEF protein, malý G protein Ras -> výměna GDP za GTP na Ras proteinu
- SH3 se váže do oblastí bohatých na Pro
76
Protein kináza A
- Ser/Thr kináza
- regulátor je cAMP
- 2 regulační a 2 katalytické podjednotky - když jsou navázané všechny -> NEAKTIVNÍ
- cAMP se váže na regulační podjednotku -> změna konformace -> uvolnění podjednotek -> Aktivace
- cAMP interaguje s PKA přes regulační podjednotku (ta podjednotka negativně ovlivňuje PKA)
- cAMP vyvolává alosterickou tranzici
- regulace uvolňování glukosy z glykogenu + syntéza h)glykogenu z glukosy
77
Alosterická tranzice
- vyvolaná cAMP u protein kinázy A
- změna terciální nebo kvarterní struktury proteinu díky vazbou malé molekuly
78
Transkripční faktor NFkB
- = Nuclear factor Kappa chain transcription in B cells
- stimuluje imunitní odpověď
- aktivita je regulovaná stabilitou proteinu
- heterodimer - proteiny p65 a p50
- v cytosolu v komplexu s IkB inhibitorem (maskuje jaderný lokalizační signál NFkB)
- Extracelulární signál -> aktivace IkB kinázy -> fosforylace N-konce inhibitoru IkB -> ukážou se domény, které rozpozná ubiquitin ligáza -> degradace inhibitoru v proteasomu -> odhalí se tak jaderný lokalizační signál -> NFkB ihned transportovaný do jádra
79
Signální peptidáza
- v lumen ER
- hraje roli v translokaci proteinů přes membránu ER
- odštěpuje signální sekvenci proteinu
80
SRP particles
- Signal Recognition Particles
- rozpoznává signální sekvenci na N-konci mRNA, která se chce syntetizovat na membráně ER
- sekretorické proteiny se můžou sekretovat JEN na membráně ER
- = ribonukleoproteinový komplex, má proteiny a RNA
- GTPáza
- má protein p54, který pozná signální sekvenci
- v cytosolu
- roupozná signální sekvenci -> naváže se na ribosom -> zastavuje translaci
- reaguje s SRP receptorem
- když se mRNA naváže na membráně na translokon, SRP komplex se odpojí a translace může pokračovat dovnitř ER
- u savců potřeba GTP, u kvasinek i ATP pro translokon Hsc70
81
Translokon
- v membráně ER
- centrální kanál pro průchod peptidu je tvořen proteinem Sec61
- jen u savců: protein TRAM, nezbytný pro translokaci
- enzym OST = OligoSacharidTransferáza, dělá N-glykosylaci některých Asn zbytků + váže ribosom
- translokační komplex Hsc70 - u kvasinek potřeba ATP
82
Hsc70
- rodina chaperonů
- jen u kvasinek
- za hydrolýzy ATP se navážou na protein v lumen ER, dokud nezaujme svou konformaci
83
Sec61
- translokační komplex
- součást translokonu
- 10 membránových helixů, mezi 2 helixy není kovalentní vazba, ale jen interakce = šev
- šev se dá otevřít -> do něj jde protein -> protein odstraní špunt a syntetizuje se do lumen ER
84
Membránový beta-barel
- jen u G- bakterií + mitochondrie a chloroplasty (bo ty jsou z g- bakterií)
85
Signal anchor sequence a stop transfer anchor sequence
- Signal anchor sequence = část proteinu se zastaví v membráně
- Stop transfer anchor sequence = ribosom se odváže od translokonu a protein se syntetizuje do cytosolu
- u transmembránových proteinů, které mají více transmembránových domén
86
GPI transamidáza
- vznik GPI proteinů
- odštěpí C konec proteinu, který je ještě v lumen a přesune ho na GPI kotvu
87
Glutathion
- malá molekula
- všude v buňce ve vysoké koncentraci
- určuje, jaké oxidativně-redukční prostředí bude v dané organele
- má thiolové -SH skupiny, bude se proto hlavně on oxidovat dřív než cysteiny
- může přecházet mezi redukovanou a oxidovanou formou
- GLUTATHION REDUKTÁZA - dostává oxidovaný glutathion zpět do redukované formy, protony bere z NADPH
88
Protein disulfid isomeráza (PDI)
- má 2 cysteiny, jeden z nich umí rozštěpit S-S můstek a pomáhá vytvořit novou vazbu a jiný můstek
89
Unfolded protein response
- detekuje ER stres (špatný folding proteinů nebo jejich denaturace)
- zvyšuje expresi genů, které kódují chaperony a ERAD dráhu
- IRE1 = sensor stresu, efektor
90
IRE1
- sensor stresu, efektor
-
91
Glykosyltransferáza
- O-glykosylace
- v GA
- první přidaný peptid je většinou N-acetyl-galaktosamin
92
Oligosacharid protein transferáza
- součást translokonu
- N-glykosylace
- v ER (kotranslačně)
- přenašeč = DOLICHOL
- Dolichol v membráně - na něm fosfáty -> N-acetylglukosamin -> Manosa -> 3 glukosy
- postupně se každá glukosa po jednom odštěpí -> poslední Glu poznávají lektiny (Calnexin, Calreticulin) = chaperony, pomáhají proteinům zabalit se -> odštěpí se poslední Glu
- Pokud ho pak rozpozná UGGT (Glukosyltransferáza) -> přidá mu zase 1 Glu, aby po ho znovu poznaly lektiny a zabalily ho správně
93
Manóza-6-fosfát
- značka pro transport z GA do lysozomu
- je připojena na N-acetylglukosamin fosfát -> N-acetylglukosamin se odstraní -> samotná manosa-6-fosfát je značka pro manosa-6-fosfát receptor -> přenese protein do klathrinového váčku -> transport do pozdního endosomu -> receptor se recykluje zpět na PM
- recyklace m-6-P a jeho receptoru je díky pH senzitivitě
- receptor m-6-P na PM odchytává enzymy, které patří do lysozomu/endosomu, ale utekly pryč
94
Graniny
- speciální proteiny, které zajištují shlukování pod PM u regulované sekreční dráhy (= čeká se na extracelulární signál, např. hormon, aby se mohly protein vypustit)
95
Furin
- endonukleáza, proteolytická funkce
- štěpí proalbumin -> albumin
- štěpí v sekrečních váčcích
- štěpí krátké N-koncové sekvence
96
Proteoláza proinsulinu
- musí se vytvořit 2 SS můstky v ER
- k tomu pomáhají endonukleázy PC2, PC3
97
Assembly particles
- adaptorové proteiny pro vznik klathrinového váčku
- shromažďuje stejné cargo proteiny na jedno místo pro transport + interaguje s klathrinem v cytosolu, aby vznikl váček
- AP1, AP2, AP3
98
Dynamin
- GTPáza
- pomáhá zaškrtit klathrinový váček tak, aby se oddělil od membrány
99
Amphyphysin + Synaptojanin
- Amphyphysin = váže se na dynamin a assembly particle
- Synaptojanin = váže se na amphyphysin a dynamin
- pomáhají odškrcení klathrinového váčku
100
Koatomer
- = proteinový komplex pro tvorbu COP1 i COP2 váčků
- proteiny + adaptorové proteiny
- začíná to všechno GTPáza ARF (COP1) -> aktivní forma iniciuje skládání koatomerů do váčku, výběr carga a odštěpení
101
ARF GTPáza
- účastní se tvorby všech váčků (klathrinové, COP1 i COP2)
102
Sar1 GTPáza
- jen u COP2 váčků
- analog ARF GTPázy
- GEF aktivuje Sar1, GAP ji vypíná (rozpad)
103
NSF ATPáza
- rozmotává komplex V SNARE, T SNARE a SNAP 25 při rozvolnění váčku
104
Tethering proteiny
- = poutací proteiny
- na membráně váčku
- pomáhají zefektivnít fúzi váčku (zrychlit interakci mezi V SNARE a T SNARE)
105
MSF
- = Mitochondrial import stimulating factor
- rozpoznává N-koncovou sekvenci proteinu a za hydrolýzy ATP jej naváže a dopraví na povrch mitochondrie
- interakce s TOM70 a TOM 37 (receptory pro MSF)
- protein musí zůstat nesbalený pro transport (pomáhají s tím Hsp70 chaperony v cytosolu)
106
Transport proteinu do mitochondrie
- vazba MSF -> TOM70 + TOM37 -> TOM20 + TOM22 -> kanál TOM40 (beta-barel) -> do mezimembránové oblasti -> TIM23, TIM17 -> do matrix
- spotřeba ATP + potřebný gradient protonů
107
Transport proteinu do chloroplastu - stroma
- N-koncová sekvence -> TOC a TIC kanály
- není zde gradient protonů
- spotřeba GTP
- Chaperonin Hsc60
108
Transport proteinu do chloroplastu - Thylakoidy
- Srp dependentní dráha: odštěpení N-koncové sekvence -> pod ní je další N-konec -> rozpoznání Srp částicí -> do translokonu -> lumen
- Delta pH dráha: druhá schovaná N-koncová sekvence má 2 Arg -> proteiny do thylokoidu už jdou sbalené
109
Peroxiny
- strukturní proteiny peroxisomu
- peroxisom má 1 membránu
- potřeba ATP pro transport
- sbalení proteinu v cytoplasmě -> target sekvence je na C konci! (SKL)
- C-target sekvence se neodštěpuje!
110
Ran GTPáza
- patří mezi Ras GTPázy
- aktivace/inaktivace zajišťuje GEF a GAP
- importin váže NLS areaguje s FG nukleoporiny -> cargo skrz jaderný pór -> Aktivace -> vyváže importiny z komplexu s cargem -> vstup do jádra
- Ran je pak vracen zpět do jádra
- transport z jádra:
- exportiny -> interakce s FG nukleoporiny -> přes pór -> tvorba komplexu s NES -> do komplexu Ran GTPáza -> Ran jde s komplexem z jádra ven -> GAP hydrolyzuje Ran -> inaktivovaná Ran GDPáza do jádra, exportin taky
111
Transport mRNA z jádra
- nezávislý na Ran GTPáze, importinech, exportinech
- mRNA exportní protein
-
112
ABC transportéry
- Bakteriální permeázy PM - v mezimembránovém prostoru je vychytáván His -> ten se váže na ABV pumpy -> ATP -> do buňky
- Eukaryota: MDR transportní proteiny (multidrug resistance):
-> v nádorových buňkách, postupně se staly rezistentní vůči léčivům
-> export látek ven z buňky
-> spotřeba ATP
-> Model flipázy
113
GLUT1
- transportér - uniporter (lepší difuze)
- transport glukózy do savčích buněk
- 1 vazebné místo pro glukosu
- 2 konformace, mezi kterými neustále přechází
114
Na+ symporter pro transport glukosy a AMK
- Na+ do buněk spolu s glukosou/AMK
- ATP
115
Na+ antiporter pro export Ca2+
- Na+ do buňky
- Ca2+ ven z buňky
- myocyty
- ATP
116
Na+ kanál na neruonech
- otevírá se napětím
- nervový vzruch se přenáší díky depolarizaci membrány (náboj na membráně se otočí)
- důležité je uzavření (aby vzruch nebyl nafurt): kanál se samovolně uzavře, zašpuntuje, po repolarizaci membrány se znovu odšpuntuje
117
Aquaporiny + Aquaglycerolporiny
- konzervované vodní kanály
- Aquaglycerolporiny pro H2O, močovinu a glycerol
118
Poriny
- u bakterií, na membránách mitochondrií a chloroplastů
- velmi selektivní, některé jsou ale obecné
- beta-barel
- POZOR! Nejsou podobné jako nukleoporiny nebo aquaporiny!
119
GLUT2
- transport glukosy ze střevního epitelu do krve
- Střevní lumen = apikální membrána
- Krev = Basolaterální membrána
- Membrány spojené tight junctions
- Na apikální straně (střevo) je 2 Na+/Glu symporter -> do cytosolu (hodně K+, málo Na+) -> na basolaterální membráně (krev) je uniporter GLUT2 + Na+/K+ ATPáza -> přenos glukosy do krve + 3Na+ do krve, 2K+ do cytosolu
120
Speciální ATPáza P = H+/K+ ATPáza
- acidifikace lumen žaludku
- transport H+ do lumen, K+ jde do cytosolu
