C5720 Biochemie
18a-Regulace proteosyntézy, manipulace
11/5/2018
1
Petr Zbořil

Obsah
•Mutace bodové, inzerce, delece, substituce, význam, geneticky podmíněné choroby, mitochondriální
genom.
•Regulace exprese genů u prokaryontů (induktivlní, represivní mechanismus, operon, represor,
regulátorový gen).
•Praktické aspekty – účinek antibiotik, antimetabolity.
•Genové manipulace, GMO, syntéza oligonukleotidů, řízená mutageze, umělé geny.
•
11/5/2018
Petr Zbořil
2

Mutace
•Změny v genomu buňky na různých úrovních
orozdíly pro- a eukaryontů
obodové mutace – týkají  se jednoho nukleotidu v sekvenci DNA
omutagenní faktory – vnější a vnitřní – nepřesnosti při replikaci - jistá pravděpodobnost – opravy
ovnější – indukovaná mutace – fysikální (záření – dimery T-T), chemické mutageny (HNO2, dusíkatý
yperit aj.)
oGMO
•
•Bodové mutace
oinserce, delece, - brzké ukončení syntézy polypeptidu
osubstituce – záměna aminokyseliny (ne vždy) – odlišná bílkovina
•
•
11/5/2018
Petr Zbořil
3

Mutace
•Bodové mutace
oInserce, delece – posun čtení – brzké ukončení syntézy polypeptidu
oSubstituce – záměna aminokyseliny (ne vždy) – odlišná bílkovina
•
•
11/5/2018
Petr Zbořil
4

Mutace
•Význam mutací
onové vlastnosti
ovýhody a nevýhody
opositivní a negativní mutace
orelativita, vliv podmínek, prostředí apod . – selekční tlak – vitaminy vs. hem, baze
•Homologie bílkovin – vývoj druhů
•Geneticky podmíněné choroby – příklady
ofenylketonurie, cystická fibrosa, HbS atd.
•Vliv alelisace na projev choroby
ohetero a homozygoti
•Poruchy mitochondriálního genomu
onejsou alely – prokaryontní typ
ojen od matky
oporuchy energetického metabolismu, svalové dystrofie
11/5/2018
Petr Zbořil
5

Regulace proteosyntézy
oMnožství míst, efektivita
oSložité vztahy
oDiferenciace buněk atd.
•
•
•
11/5/2018
Footer Text
6

Regulace proteosyntézy
•Regulace transkripce – represe a indukce
oMikrobiální model -  iduktivní mechanismus – Monodův model (NC 1965   F. Jacob, A. Lwoff, J.
Monod)
o
•
•
•
•
•
•
•
•Využití laktosy
•
•
11/5/2018
Footer Text
7

Regulace proteosyntézy
•Induktivní mechanismus
oAktivní represor inaktivován induktorem
•
•
•
11/5/2018
Footer Text
8

Regulace proteosyntézy
•Represivní mechanismus
oInaktivní represor aktivován ko-represorem
•
•
•
•
•
•Represe syntézy
•Try
11/5/2018
Footer Text
9

Regulace proteosyntézy
•
•
•
11/5/2018
Footer Text
10
Katabolická represe
Dobrý substrát (glukosa) reprimuje syntézu enzymů pro využití jiných substrátů, i když jsou
přítomny (laktosa) – zahrnuje další mechanizmy – transportní bílkoviny.

Proteosyntéza
•
•
•Srovnání proteosyntézy pro- a eukaryontů
ostruktura chromosomů
oorganisace genů (introny u eukaryontů),
oalelisace
oodlišnosti v proteosyntetickém aparátu – využití pro terapii
•
•
11/5/2018
Footer Text
11

Proteosyntéza
•Zásah inhibitorů do procesů přenosu genetické informace
•Replikace a transkripce
oantimetabolity inhibující synt. nukleotidů (methotrexat)
oDNA (cisplatina), etidiumbromid,
ospec. eukaryntní – faloidin, amanitin (inhibice RNA polymerázy)
ospec. prokaryontní – rifampicin, aktinomycin D
•Translace
ou prokaryontů
•tetracykliny (obsazení místa A na ribosomech),
•chloramfenikol (inhibice peptidyltransferázové reakce),
•streptomycin (vazba na 30S podjednotku)
oeukaryonti
•cykloheximid (inhibice peptidyltransferázové reakce)
•toxiny C. diphteriae, Ps. aeruginosa (ADPribosilace elF2)
•ricin – inaktivace ribosomů – vazba podjednotek
•
•
11/5/2018
Footer Text
12

Proteosyntéza
•
•Organely a jejich genetický aparát - mitochondrie a chloroplasty
•Organisace a vlastnosti odpovídají prokaryontům
•Většina genů kodujících jejich bílkoviny je součástí jaderného genomu
oTransport bílkovin z cytoplasmy do organel
oPáry alel
•Mitochondriální genom
oGenetické studie, mateřská linie
•Mitochondriální choroby
oPoškození ROS
o1 alela
•
11/5/2018
Footer Text
13

Proteosyntéza
•Viry – jen genetický materiál
oDNA nebo RNA – exprese hostitelskou buňkou
•RNA-viry (např. HIV aj. retroviry)
oreversní transkriptáza – syntéza DNA podle RNA
•
•
•
•
•
•
•
•Cílové místo inhibice, biotechnologické využití - cDNA
11/5/2018
Footer Text
14

Genové manipulace
•Základní principy
oPříprava genu – izolace, syntéza (modifikované)
•Viz syntézy genů
oÚprava konců
oGen se inkorporuje do nosiče – vektoru (analogie se strategií virů)
oVnesení do hostitelské buňky
oExprese
•Využití restrikčních endonukleáz
oPalindromové sekvence – specifické místo hydrolýzy
•         - reversních transkriptáz
oVyřeší problém intronů
oUmožní syntézu cDNA i bez genu – z mRNA
•
•
11/5/2018
Petr Zbořil
15

Genové manipulace
•Využití restrikčních endonukleáz (palindromové sekvence)
•
11/5/2018
Petr Zbořil
16

Genové manipulace
•Vložení štěpu
oVektor
oCílový organizmus
oManipulace s vlastními
ogeny (pod jiný promotor)
oProblémy GMO
oVyužití
•Terapie – inzulin
•Růst
•Odolnost – kukuřice
•Další
•
•
•
•
•
•
11/5/2018
Petr Zbořil
17