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Bakteriengenetik Teil 1

Plasmide

Plasmide


Set of flashcards Details

Flashcards 17
Students 11
Language Deutsch
Category Biology
Level University
Created / Updated 28.01.2015 / 20.02.2021
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Supercoiling

  • Supercoiling eines kovalent geschlossenen zirkulären Plasmids
  • ein Bruch in einem Stran relaxiert die DNA und eliminiert das Supercoiling

Plasmid Replikation

  • unidirectional
    • Origin Region: oriV
    • Replikation ist beendet, wenn die Replikationsgabel wieder am Ursprung ankommt
  • bidirectional
    • Replikation ist beendet, wenn die Replikationsgabeln sich etwa gegenüber vom Ursprung treffen
  • Rolling circle Replikation
    • Doppelstrangbruch durch das plasmid-codierte Rep Protein, welches am 5'-Phosphatendean den Bruch gebunden bleibt
    • Das freie 3'OH Ende dient als Primer für die DNA Polymerase III, de um den Kreis repliziert und einen alten Strang zum Einstrang-DNA macht
    • Das Rep-Protein macht einen erneuten Bruch, und entlässt den einzelsträngigen Kreis
    • DNA-Ligase verknüpft dann die Enden um doppel- und einzelsträngige zirkuläre DNA zu erhalten
    • Die Wirts RNA Polymerase setzt dann einen Primer an den Einzelstrang DNA Origin (SSO) und Pol III repliziert den einzelstrang um einen weiteren Doppelstrang zu erhalten
    • DNA Pol I entfernt den Primer und ersetzt ihn mit DNA und LIgase verknüpft die Enden

Plasmid-Replikation

--> Regulation

  1. Regulation über Protein und komplementäre RNA
    • bei Replikation wird viel Protein und RNA II (komplementär zu einem RNA-Strang) gebildet
    • RNA II bindet an DNA (codierender Strang)
    • RNase H verkürzt RNA II, die dann als Primer für die Replikation dient
    • bei zu viel Replikation wird auch RNA I gebildet, die komplementär zur RNA II ist und an diese bindet, sodass sie nicht mehr als Primer dienen kann --> keine Replikation
  2. Regulation über Proteine und Antisense RNA
    • Promotor für RepA-Protein wird aktiviert, sodass RepA transkribiert und translatiert wird
    • RepA bindet dann an oriV und aktiviert die Replikation
    • CopB-Promotor wird aktiviert -> CopB blockiert RepA-Promotor
  3. Regulation über Coupling
    • Bindungsstellen für RepA = Iterons
    • wenig RepA -> bindet an Iterons und initiiert Replikation
    • hohe Kopienzahl (viele Plasmide) -> RepA bindet an Bindungsstellen von zwei Plasmiden und koppelt diese --> keine Replikation mehr möglich

Partitioning

2 Modelle zur Funktion von par-Sites

Modell A

  • Plasmid bindet an einzigartige Site der Bakterien-Membran
  • 2 Kopien des Plasmids werden auseinandergezogen, während sich die Zelle teilt

Modell B

  • 2 Kopien des Plasmids binden aneinander bevor sie an die Membransite binden
  • mit jeder Seite assoziiert dann ein Plasmid wenn sich die Membran teil

 

Wenn keine Par-site vorhanden ist, haben die Plasmide eine glecihe Wahrscheinlichkeit für jede der Tochterzellen wenn sich die Zelle teilt. Teilweise gibt es Zellen, denen kein Plasmid vererbt wurde

Wie kann man feststellen, ob zwei Plasmider der gleichen INkompatibilitätsgruppe angehören?

Haben Plasmide die gleiche INkompatibilitätsgruppe (Inc), dann haben sie den gleichen Mechanismus zur Regulation ihrer Replikation und sind verwandt.

Hat eine Wirtszelle zwei Plasmide mit gleicher Inc, kann sie sich nicht entscheiden, welches Plasmid repilizert werden soll. SOmit verschwindet eins der Plasmide (bei Tranfer eines neuen Plasmid in eine Zelle, die bereits ein Plasmid mit gleicher Inc enthält, verschwindet das transferierte Plasmid). Plaside mit verscheidenen Inc-Gruppen können in einer Zelle koexistieren

Andere Inc-Gruppen kännen über eine leichter Veränderung, z.B. in der RNA I, erschaffen werden

Nennen Sie Beispiele, wie Inkompatibilitätsgruppen entstehen können

verschiedene Inc-Gruppen entstehen über leichte Veränderungen im Mechanismus der DNA-Replikation (Veränderung der Kontrollelelemente der Replikation) z.B. durch Veränderungen in der RNA I, im ori-spezifischen Rep-Protein (Initiationsprotein, im Plasmid kodiert)

Plasmid-Addiction: Toxin/Antitoxin System

a) Regulation des Typ I Toxin-Antitoxin (TA) Systems

  • Toxin- und RNA-Antitoxin-Gene werden separat transkribiert
  • RNA Antitoxin bindet an die Toxincodierende mRNA
  • sich bildender Duplex inhibiert die Translation der Toxinkodierenden mRNA

b) Regulation des Typ II TA Systems

  • Antitoxin- und Toxin-kodierende mRNA werden vom gleichen Pomotor synthetisiert und translatiert um Proteine zu produzieren
  • Das Antitoxin formt einen Komplex mit dem Toxin um die Toxizität zu hemmen und das TA Molekül zu autoregulieren
  • Antitoxin allein kann auch das TA-System autoregulieren, allerdings schwächer als der TA Komplex
  • Antitoxine werden von ATP-abhängigen Proteasen unter Stress geschnitten
  • Diese Toxin-Aktivität führ zu Zellwachstum der Bakerien und eventuell zum Zelltot

Regulation des Typ III TA Systems

  • RNA Antitoxin bindet an das Toxin-Protein und inhibiert die Toxizität

Welche zwei Gengruppen kommen notwendigerweise auf selbst- transmissiblen Plasmiden vor? Welche Funktion haben sie? 

Übertragung von DNA vom Donor zum Akzeptor via Konjugation, durch Ausbildung Sexpilus! Plasmide, die zum Transfer in andere Bakterien befähigt sind, also alle Proteine die für Transfer benötigt werden selbst codieren sind self- transmissible. (Im Gegensatz zu zu mobilizable Plasmids, die nicht alle Gene zum Transfer selbst codieren somit also die Hilfe von self- transmissibles benötigen)

Die tra- Gene sind notwendig für eine selbstinduzierte Transmission. Tra gene sind trans- acting, können auch auf ein anderes Plasmid in der Zelle wirken. (OriT muss auch am Start sein, den würde ich aber nicht als Gengruppe sehen, tra gene liegen nah bei OriT = cis- acting site). Tra- Gene bestehen aus den beiden Gengruppen:

  •  Mpf Gene = maiting pair formation – Große Membranassoziierter komplex, benötigt für Zell- zellkontakt, zusammenhalten von Donor und Rezeptor; beinhaltet auch den Pilus. Coupling Proteine senden dann die Information, dass Kontakt stattgefunden hat an die Dtr- Gene, genauer: Aktivierung der Relaxase danach finden DNA- Transfer statt
  • Dtr Gene = DNA Transfer + Replikation Genprodukte der dtr Gene sind involviert in Prozessierung der Plasmid DNA für Vorbereitung für den Transfer. - Relaxase – Katalysiert ssBruch in der OriT- Sequenz (Transesterification) - Helikase – Katalysiert das Aufwinden der DNA in der OriT- Gegend - Primase – Machen den RNA- Primer, der für chromosomale Replikation benötigt wird