Μοριακή Bιολογία ΔIAΛEΞΗ 4

Transcript

1 Μοριακή Bιολογία ΔIAΛEΞΗ 4 ΜΕΤΑΛΛΑΞΕΙΣ ΚΑΙ ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ ΣΤΑ ΒΑΚΤΗΡΙΑ Χρήστος Παναγιωτίδης, Ph.D. Καθηγητής Κυτταρικής/Μοριακής Βιολογίας Εργαστήριο Φαρμακολογίας, Τομέας Φαρμακογνωσίας/Φαρμακολογίας Τμήμα Φαρμακευτικής, Σχολή Επιστημών Υγείας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Θεσσαλονίκη

2 Ο διπλασιασμός των βακτηριακών κυττάρων χρωμόσωμα

3 Ανάπτυξη βακτηρίων σε στερεά θρεπτικά υλικά και υπολογισμός αριθμού βακτηρίων Αραίωση 1:100 Αραίωση 1:100 Αραίωση 1: ml (50 μl) επιστρώνεται στην επιφάνεια στερεοποιημένου άγαρ που περιέχει και θρεπτικό υλικό σε ένα τρυβλίο Petri 10 9 E. coli ανά ml 10 3 E. coli ανά ml Επώαση στους 37 ο C για ~12 ώρες ~10 6 κύτταρα ανά αποικία ~50 αποικίες ανά τρυβλίο

4 Μεταλλάξεις και φυσική επιλογή σε ένα πληθυσμό βακτηρίων 50 μl (1 σταγόνα) Επώαση στους 37 ο C για ~12 ώρες 10 9 E. coli ανα ml αναπτύχθηκαν από ένα και μόνο κύτταρο που ήταν ευαίσθητο στην ριφαμπικίνη Θρεπτικό υλικό που περιέχει ριφαμπικίνη 10 9 E. coli που είναι ανθεκτικά στην ριφαμπικίνη

5 ΤΙ ΕΙΝΑΙ Η ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΓΟΝΙΔΙΩΝ; 1) Τι είναι η οριζόντια μεταφορά γονιδίων 2) Μηχανισμοί οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων 3) Βιολογικό αποτέλεμα και σημασία

6 Σύζευξη: Το «ζευγάρωμα» των βακτηριακών κυττάρων

7 Τα στάδια της βακτηριακής σύζευξης ΚΥΤΤΑΡΟ ΔΟΤΗΣ χρωμόσωμα ΚΥΤΤΑΡΟ ΔΟΤΗΣ Πλασμίδιο F Φυλετικό ινίδιο γέφυρα ΚΥΤΤΑΡΟ ΔΕΚΤΗΣ Σχηματισμός γέφυρας Αντιγραφή & μεταφορά του πλασμιδίου Διαχωρισμός των κυττάρων ΝΕΟ ΚΥΤΤΑΡΟ ΔΟΤΗΣ

8 Σύνθεση και μεταφορά του πλασμιδίου F ΚΥΤΤΑΡΟ ΔΟΤΗΣ Πλασμίδιο F ΚΥΤΤΑΡΟ ΔΕΚΤΗΣ ΣΠΑΣΙΜΟ ΤΟΥ ΕΝΟΣ ΚΛΩΝΟΥ ΤΟΥ DNA ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΤΟΥ ΕΝΟΣ ΚΛΩΝΟΥ ΣΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟ ΔΕΚΤΗ ΚΑΙ ΣΥΝΘΕΣΗ DNA ΣΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟ ΔΟΤΗ ΣΥΝΘΕΣΗ DNA ΚΑΙ ΣΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟ ΔΕΚΤΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΤΗΣ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΤΟΥ DNA. ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ ΚΥΤΤΑΡΟ ΔΕΚΤΗΣ

9 Μεταφορά γονιδίων του βακτηριακού χρωμοσώματος μέσω του πλασμιδίου F Κύτταρο E. coli ανθεκτικό στη ριφαμπικίνη (rif R ) που φέρει ένα πλασμίδιο F Πλασμίδιο F rif R Ενσωμάτωση του πλασμιδίου F στο βακτηριακό χρωμόσωμα rif R Σύξευξη με ένα κύτταρο E. coli ευαίσθητο σε ριφαμπικίνη και μεταφορά του γονιδίου αντοχής στη ριφαμπικίνη ΚΥΤΤΑΡΟ ΔΟΤΗΣ rif R ΚΥΤΤΑΡΟ ΔΕΚΤΗΣ

10 Μετασχηματισμός βακτηρίων: Η εισαγωγή «γυμνού» DNA στα βακτήρια Θραύσμα DNA Κύτταρο δέκτης ΛΥΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΤΜΗΣΗ ΤΟΥ DNA ΠΡΟΣΛΗΨΗ «ΓΥΜΝΟΥ» ΜΟΡΙΟΥ DNA

11 Ομόλογος ανασυνδυασμός Σημείο επιχιασμού Δύο ομόλογες δίκλωνες έλικες DNA Μόρια DNA που έχουν επιχιασθεί

12 Ο μηχανισμός της διασταυρούμενης ανταλλαγής κλώνων στον ομόλογο ανασυνδυασμό Δύο ομόλογες δίκλωνες έλικες DNA Δύο μόρια DNA που συνδέονται με μια δομή ανταλλαγής διασταυρουμενων κλώνων ΕΓΚΟΠΗ ΚΑΙ ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΚΛΩΝΩΝ ΕΓΚΟΠΗ ΚΑΙ ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΚΛΩΝΩΝ ΣΥΝΔΕΣΗ ΚΛΩΝΩΝ ΠΟΥ ΕΧΟΥΝ ΥΠΟΣΤΕΙ ΕΓΚΟΠΗ

13 Η περιστροφή μιας δομής ανταλλαγής διασταυρούμενων κλώνων Δύο ομόλογα χρωμοσώματα Χρωμοσώματα που έχουν επιχιασθεί (Α) (Β) (Γ) (Δ) (Ε) (ΣΤ) ΚΟΠΗ ΚΑΙ ΤΩΝ ΔΥΟ ΔΙΑΣΤΑΥΡΟΥΜΕΝΩΝ ΚΛΩΝΩΝ

14 Σύνδεση του Holliday: Η ανταλλαγή των διασταυρούμενων κλώνων είναι ορατή στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο

15 Ο ομόλογος ανασυνδυασμός οδηγεί σε ανταλλαγή DNA ανάμεσα σε δύο μόρια ή σε συνδυασμό δύο κυκλικών μορίων DNA σε ένα

16 Ο κύκλος ζωής ενός υποθετικού ιού

17 Ο κύκλος της ζωής του βακτηριοφάγου λ βακτηριακό χρωμόσωμα βακτηριακό κύτταρο βακτηριφάγος λάμδα πρόσδεση του φάγου στον ξενιστή και «ένεση» του ιικού DNA Ενσωμάτωση του DNA του λ φάγου στο χρωμόσωμα του ξενιστή το DNA του φάγου κυκλοποιείται σύνθεση των ιικών πρωτεϊνών που χρειάζονται για το σχηματισμό νέων ιών κυτταρική διαίρεση βήμα ενεργοποίησης Ταχεία αντιγραφή του DNA του λ φάγου και πακετάρισμα σε πλήρεις ιούς το ενσωματωμένο DNA του λ φάγου αντιγράφεται μαζί με το χρωμόσωμα του ξενιστή σχηματισμός προφάγου (λυσιγονία) λυτική οδός λυτική οδός λύση του κυττάρου και απελευθέρωση μεγάλων ποσοτήτων νέων ιών

18 Μεταφορά του DNA από το ένα βακτηριακό κύτταρο στο άλλο με μεταβίβαση χρωμόσωμα Ελεύθερα σωματίδια του ιού που φέρουν και βακτηριακό DNA Ενσωματωμένο DNA του φάγου λ ΕΠΑΓΩΓΗ EΣΦΑΛΜΕΝΗ ΕΚΤΟΜΗ ΤΟΥ ΙΙΚΟΥ DNA ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΙΟΥ, ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ ΚΑΙΚΑΙ ΛΥΣΗ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ Ο ΙΟΣ ΜΟΛΥΝΕΙ ΕΝΑ ΝΕΟ ΚΥΤΤΑΡΟ- ΞΕΝΙΣΤΗ

19 Μεταθετά στοιχεία και τρανσποζόνια

20 Η ανατομία ενός μεταθετού στοιχείου Βασικές αρχές Μοριακής Βιολογίας, Burton E. Tropp [Jones & Bartlett Learning 2014 & AκαδημαϊκέςΕκδόσεις 2015] IS= Insertion sequence, δηλαδή αλληλουχία ένθεσης

21 Γονιδιακή κινητοποίηση από σύνθετα τρανσποζόνια Βασικές αρχές Μοριακής Βιολογίας, Burton E. Tropp [Jones & Bartlett Learning 2014 & AκαδημαϊκέςΕκδόσεις 2015]

22 Η ανατομία των τρανσποζονίων Tn5 και Tn10 Βασικές αρχές Μοριακής Βιολογίας, Burton E. Tropp [Jones & Bartlett Learning 2014 & AκαδημαϊκέςΕκδόσεις 2015]

23 Τa βήματα μετάθεσης του τρανσποζονίου Tn5 Βασικές αρχές Μοριακής Βιολογίας, Burton E. Tropp [Jones & Bartlett Learning 2014 & Aκαδημαϊκές Εκδόσεις 2015]

24 Μηχανισμοί μετάθεσης των τρανσποζονίων DNA δότης DNA δότης Τρανσποζόνιο DNA στόχος DNA στόχος ΜΕΤΑΘΕΣΗ ΧΩΡΙΣ ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ ΜΕΤΑΘΕΣΗ ΜΕ ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ Νέα αλληλουχία DNA Νέα αλληλουχία DNA

25 Μηχανισμός μετάθεσης του απλού τρανσποζονίου Tn3 Βασικές αρχές Μοριακής Βιολογίας, Burton E. Tropp [Jones & Bartlett Learning 2014 & Aκαδημαϊκές Εκδόσεις 2015]

26 Φυσικά και συνθετικά τρανσποζόνια Βασικές αρχές Μοριακής Βιολογίας, Burton E. Tropp [Jones & Bartlett Learning 2014 & Aκαδημαϊκές Εκδόσεις 2015]

27 Ευκαρυωτικά μεταθετά στοιχεία hat: h : hobo (γενετικό στοιχείο της Drosophila) A: Ac (γενετικό στοιχείο της αραβοσίτου) T: Tam3 (γενετικό στοιχείο του αντιρρίνου [σκυλάκι]) Βασικές αρχές Μοριακής Βιολογίας, Burton E. Tropp [Jones & Bartlett Learning 2014 & Aκαδημαϊκές Εκδόσεις 2015]

28 Mετάθεση ρετροτρανσποζονίου Βασικές αρχές Μοριακής Βιολογίας, Burton E. Tropp [Jones & Bartlett Learning 2014 & Aκαδημαϊκές Εκδόσεις 2015]

29 Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας