Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

MECHANIZMY STABILNEGO DZIEDZICZENIA PLAZMIDÓW NA PRZYKŁADZIE PLAZMIDU pSM19035 Natalia Mieczysławska.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "MECHANIZMY STABILNEGO DZIEDZICZENIA PLAZMIDÓW NA PRZYKŁADZIE PLAZMIDU pSM19035 Natalia Mieczysławska."— Zapis prezentacji:

1 MECHANIZMY STABILNEGO DZIEDZICZENIA PLAZMIDÓW NA PRZYKŁADZIE PLAZMIDU pSM19035 Natalia Mieczysławska

2 u plazmidy - samodzielne pozachromosomowe replikony u losowy rozdział plazmidów do komórek potomnych u systemy wspomagania stabilnego dziedziczenia plazmidów u systemy post-segregacyjnego zabijania (PSK) u charakterystyka plazmidu pSM19035

3 PLAZMIDY u Samodzielne pozachromosomowe replikony u występują u bardzo wielu organizmów prokariotycznych oraz u niektórych eukariontów u cechuje je zdolność do trwałego utrzymywania się (stable maintenance) w komórce i replikowania się w niej w kontrolowany sposób u bardzo różnorodne pod względem rozmiarów, struktury i funkcji u odgrywają znacząca rolę w zdolnościach adaptacyjnych prokariontów i w konsekwencji w ich ewolucji Plazmidy bakteryjne zdolne są do autonomicznej replikacji, za którą odpowiedzialne są regiony (zwykle 1-3kb) zawierające geny kodujące białka replikacyjne, sekwencje regulatorowe oraz miejsce startu replikacji.

4 wielkość plazmidu i liczba jego kopii w komórce odgrywa bardzo ważną rolę w stabilnym dziedziczeniu LOSOWY ROZDZIAŁ PLAZMIDÓW DO KOMÓREK POTOMNYCH Jeżeli założymy, że podczas losowego rozdziału każda z cząsteczek plazmidu ma takie same szanse dostania się do jednej z dwóch komórek potomnych, wówczas komórki bezplazmidowe będą pojawiać się w populacji z częstością zależną od liczby kopii plazmidu zgodnie ze wzorem (Nordström i Austin 1989r.) : P - prawdopodobieństwo powstania komórki bezplazmidowej (tzw. czystość segregacji plazmidu) n - liczba kopii plazmidu jeżeli n =2 komórki bezplazmidowe powinny pojawić się już po 2 podziałach, jeżeli n =20 częstość segregacji wynosi mniej niż PLAZMIDY: (1kb-1,7Mb) małe średnie duże megaplazmidy jednokopiowe niskokopiowe (2-8 kopii na komórkę) wysokokopiowe

5 n od częstości segregacji zależy segregacyjna stabilność plazmidów n jest to wystarczające dla stabilnego dziedziczenia w przypadku plazmidów wysokokopiowych LOSOWY ROZDZIAŁ PLAZMIDÓW DO KOMÓREK POTOMNYCH

6 LEPSZY NIŻ LOSOWY ROZDZIAŁ PLAZMIDÓW DO KOMÓREK POTOMNYCH Istnieją specyficzne mechanizmy stabilnego dziedziczenia plazmidów: A System miejscowo specyficznej rekombinacji (wspomaga jedynie rozdział losowy plazmidów) B System aktywnego rozdziału (partycji) C Systemy post-segregacyjnego zabijania (addykcyjne) W rzeczywistości nawet plazmidy o niskiej liczbie kopii są niezwykle trwale utrzymywane w populacjach bakteryjnych, niezależnie od braku presji selekcyjnej

7 SITE-SPECIFIC RECOMBINATION SYSTEMS u plazmidy kodują tzw. mrs (multimer resolution system) przeciwdziałający utrzymywaniu się form oligomerycznych w komórce u system ten tworzy miejscowo-specyficzna rekombinaza (resolwaza), która rozpoznaje tzw.sekwencje res KATASTROFA DIMEROWA Powstawanie dimerów lub form oligomerycznych wyższego rzędu wśród identycznych kopii plazmidów problem z miejscami ori częstsze niż oczekiwane powstawanie komórek bezplazmidowych

8 ACTIVE PARTITION Wspomagają fizyczny rozdział kopii plazmidów do komórek potomnych konieczne jest: u miejsce centromerowe u gen kodującego białko wiążące się do DNA rejonu centromerowego u gen o właściwościach ATP-azy u oba geny, kodujące odpowiednie białka (tworzące kompleks nukleoproteinowy) wchodzą w skład operonu, którego transkrypcja jest przez nie regulowana

9 PLASMID ADDICTION SYSTEMS (PSK) u Działają po podziale komórki, uzależniają komórkę gospodarza od występujących w niej plazmidów (addykcja) u nazywane systemami post- segregacyjnego zabijania (PSK), systemami trucizna - odtrutka, toksyna - antidotum (TA) u ideę addykcji zaproponował Koyama w 1975r. zauważając, ze jeśli komórka tracąca plazmid ginie, to w populacji nigdy nie znajdzie się pozbawionych plazmidów komórek potomnych

10 system ten tworzą przynajmniej dwa geny plazmidowe, warunkujące powstawanie: stabilnej trucizny ( dłuższy okres półtrwania) nietrwałego antidotum (krótki czasie półtrwania) SYSTEMY ADDYKCYJNE (PSK) Trucizna jest białkiem, antidotum antysensownym RNA Trucizna i antidotum są białkami

11 SYSTEMY PSK REGULOWANE PRZEZ ANTYSENSOWNY RNA u zbadane i opisane na przykładzie systemu hok-sok (host killing, supression of killing) znajdującego się na plazmidzie R1 E. coli u zawiera on trzy nakładające się geny : hok - kodujący toksynę mok - regulujący translację trwałego mRNA trucizny sok - kodujący nietrwały antysensowny RNA, komplementarny do obszaru 5 mRNA mok-hok. u wysoką trwałość mRNA trucizny powoduje występująca na jego 3 końcu strukturze fbi (fold back inhibition)

12 PROTEIN PLASMID ADDICTION SYSTEMS (PPAS)

13 u dwa (lub trzy) geny stanowią operon u autoregulacja transkrypcji: antidotum samo lub w kompleksie z trucizna działa jako represor promotora

14 PROTEIN PLASMID ADDICTION SYSTEMS (PPAS) podobieństwa strukturalne i funkcjonalne systemów nie ma znaczących podobieństw sekwencji ich genów małe białka (70-130aa) białko trucizny na ogół większe od antidotum

15 PROTEIN PLASMID ADDICTION SYSTEMS (PPAS) Pomimo intensywnych badań prowadzonych przez ostatnie lata nad różnymi systemami trucizna - antidotum tylko dla nielicznych z nich udało się ustalić molekularny mechanizm działania trucizny

16 PLAZMID pSM19035 l plazmid niskokopiowy (ok. 2-5 cząsteczek plazmidu na chromosom bakteryjny) l plazmid o szerokim zakresie gospodarzy l replikuje (według schematu theta) w bakteriach Gram-dodatnich, w których zawartość par G+C w DNA chromosomalnym jest niska l koduje oporność na erytromycynę wyizolowany z patogennych komórek klinicznego szczepu Streptococcus pyogenes u prawie 80% cząsteczki stanowią powtórzone sekwencje u w komórkach Bacillus subtilis plazmid wykazuje 1000 razy większą stabilność niż wynikałoby to z losowego rozdziału 28975bps

17 PLASMID pSM19035 Seg A, gen system miejscowo specyficznej rekombinacji. wymaga chromosomalnego histono - podobnego białka komórkowego Hbsu (w Bacillus subtilis) Seg B oraz - -. lepszy niż losowy rozdział plazmidów genu aktywny rozdział plazmidów u operon - - proces post-segregacyjnego zabijania na plazmidzie tym zidentyfikowano dwa rejony zaangażowane w trzy różne procesy stabilnego dziedziczenia:

18 SYSTEM - - PLAZMIDU pSM19035 u gen antidotum Epsilon (90aa) proteaza degradująca ClpXP u gen trucizna Zeta (287aa) u gen białko Omega (71aa) Białko omega jest globalnym regulatorem funkcjonowania genów plazmidu pSM19035: reguluje liczbę kopii plazmidu, działając na gen CopS reguluje ekspresję genu i wpływa na aktywną partycję jest represorem transkrypcji operonu - -

19 OMEGA JAKO GLOBALNE BIAŁKO REGULATOROWE SYSTEM PSK AKTYWNA PARTYCJA KONTROLA LICZBY KOPII

20 SYSTEM - - PLAZMIDU pSM19035 u brak znaczącego podobieństwa do znanych sekwencji wśród sekwencji kodujących białka Zeta, Epsilon i Omega u jedyny dobrze rozpoznawalny motyw jest obecny w N-końcowym rejonie Zety i jest nim ATP/GTP wiążący motyw Walkera (P- loop) u wykorzystując drożdżowy system dwuhybrydowy wykazano wzajemne oddziaływanie Zety i białka Epsilon u analizując mutanty delecyjne powstałe wskutek ukierunkowanej mutagenezy genów i wykazano wzajemne oddziaływanie N- końca białka Epsilon i N- końca białka Zeta u udało się również wykrystalizować (Meinhart 2003r.) kompleks białek trucizny i odtrutki (Epsilon 2 Zeta 2 )

21 STRUKTURA BIAŁKA OMEGA

22 PRZYSZŁOŚĆ u Identyfikacja rejonu trucizny Zety odpowiedzialnego za toksyczne działanie u znalezienie celu dla działania trucizny WNIOSKI KOŃCOWE Niskokopiowe plazmidy o szerokim zakresie gospodarzy stanowią bardzo interesujący obiekt badawczy: u wektory, również jako wektory miedzy komórkami prokariotycznymi i eukariotycznymi u konstrukcje nowych leków antybakteryjnych u wykorzystanie plazmidowych systemów post segregacyjnego zabijania w walce z patogennymi drobnoustrojami (środki farmakologiczne nowej generacji)


Pobierz ppt "MECHANIZMY STABILNEGO DZIEDZICZENIA PLAZMIDÓW NA PRZYKŁADZIE PLAZMIDU pSM19035 Natalia Mieczysławska."

Podobne prezentacje


Reklamy Google