Transport a sekrece bakterií a kvasinek

Podobné dokumenty
Struktura a funkce biomakromolekul KBC/BPOL

Struktura a funkce biomakromolekul KBC/BPOL

Struktura a funkce biomakromolekul

Bílkoviny a rostlinná buňka

Antigeny. Hlavní histokompatibilitní komplex a prezentace antigenu

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ

Regulace translace REGULACE TRANSLACE LOKALIZACE BÍLKOVIN V BUŇCE. 4. Lokalizace bílkovin v buňce. 1. Translační aparát. 2.

Struktura a funkce biomakromolekul

Úvod do biologie rostlin Buňka ROSTLINNÁ BUŇKA

Úvod do mikrobiologie

Specifická imunitní odpověd. Veřejné zdravotnictví

BUŇKA ZÁKLADNÍ JEDNOTKA ORGANISMŮ

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Buňka buňka je základní stavební a funkční jednotka živých organismů

Stavba dřeva. Základy cytologie. přednáška

Systém HLA a prezentace antigenu. Ústav imunologie UK 2.LF a FN Motol

d) Kanály e) Přenašeče a co-transportéry, mediátory difúze a sekundární aktivní transport f) Intracelulární transport proteinů

Exprese genetického kódu Centrální dogma molekulární biologie DNA RNA proteinu transkripce DNA mrna translace proteosyntéza

MEMBRÁNOVÉ STRUKTURY EUKARYONTNÍCH BUNĚK

VÝZNAM REGULACE APOPTÓZY V MEDICÍNĚ

BIOLOGICKÁ MEMBRÁNA Prokaryontní Eukaryontní KOMPARTMENTŮ

PREZENTACE ANTIGENU A REGULACE NA ÚROVNI Th (A DALŠÍCH) LYMFOCYTŮ PREZENTACE ANTIGENU

ÚVOD DO TRANSPLANTAČNÍ IMUNOLOGIE

BUŇEČNÝ CYKLUS A JEHO KONTROLA

STRUKTURA A FUNKCE MIKROBIÁLNÍ BUŇKY

prokaryotní Znaky prokaryoty

DUM č. 11 v sadě. 37. Bi-2 Cytologie, molekulární biologie a genetika

5. Lipidy a biomembrány

Buňka. Autor: Mgr. Jitka Mašková Datum: Gymnázium, Třeboň, Na Sadech 308

9. Lipidy a biologické membrány

IMUNOGENETIKA I. Imunologie. nauka o obraných schopnostech organismu. imunitní systém heterogenní populace buněk lymfatické tkáně lymfatické orgány

pátek, 24. července 15 BUŇKA

Molekulární základy dědičnosti. Ústřední dogma molekulární biologie Struktura DNA a RNA

Kosterní svalstvo tlustých a tenkých filament

Obsah. Seznam zkratek Předmluva k 5. vydání... 21

Struktura a funkce biomakromolekul

Buněčný cyklus. Replikace DNA a dělení buňky

Prokaryotická X eukaryotická buňka. Hlavní rozdíl organizace genetického materiálu (u prokaryot není ohraničen)

Rekombinantní protilátky, bakteriofágy, aptamery a peptidové scaffoldy pro analytické a terapeutické účely Luděk Eyer

Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ

Výskyt MHC molekul. RNDr. Ivana Fellnerová, Ph.D. ajor istocompatibility omplex. Funkce MHC glykoproteinů

Milada Roštejnská. Helena Klímová. Buňka. Pankreas. Ledviny. Mozek. Kost. Srdce. Sval. Krev. Vajíčko. Spermie. Obr. 1.

3 a) Fyzikální principy. 5 Chemický potenciál (µ s ) (volná energie na jeden mol: J/mol) * = chemický potenciál roztoku s za standartních podmínek

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Centrální dogma molekulární biologie

3) Membránový transport

Eva Benešová. Dýchací řetězec

Symbiosa Komensalismus Mutualismus Parasitismus

Schéma rostlinné buňky

Obsah. Seznam zkratek Předmluva k 6. vydání... 23

Bunka a bunecné interakce v patogeneze tkánového poškození

Struktura a funkce biomakromolekul

Pohyb buněk a organismů

BUNĚČNÉ JÁDRO FYZIOLOGIE BUŇKY JADÉRKO ENDOPLASMATICKÉ RETIKULUM (ER)

Bakteriální transpozony

Variabilita takto vytvořených molekul se odhaduje na , což je více než skutečný počet sloučenin v přírodě GENETICKÝ ZÁKLAD TĚŽKÉHO ŘETĚZCE

B9, 2015/2016, I. Literák, V. Oravcová CYTOSKELETÁLNÍ PRINCIP BUŇKY

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Biologie buňky. systém schopný udržovat se a rozmnožovat

Intracelulární Ca 2+ signalizace

Buňky, tkáně, orgány, soustavy

NEMEMBRÁNOVÉ ORGANELY. Ribosomy Centrioly (jadérko) Cytoskelet: aktinová filamenta (mikrofilamenta) intermediární filamenta mikrotubuly

Základy buněčné biologie

Obranné mechanismy člověka a jejich role v průběhu infekčních onemocnění

Humorální imunita. Nespecifické složky M. Průcha

FYZIOLOGIE ROSTLIN. Přednášející: Doc. Ing. Václav Hejnák, Ph.D. Tel.:

The cell biology of rabies virus: using stealth to reach the brain

Protinádorová imunita. Jiří Jelínek

INTRACELULÁRNÍ SIGNALIZACE II

TRANSPORT PŘES MEMBRÁNY, MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL, OSMÓZA

Fyziologie AUTOFAGIE. MUDr. JAN VARADY KARIM FNO

"Učení nás bude více bavit aneb moderní výuka oboru lesnictví prostřednictvím ICT ". Základy genetiky, základní pojmy

Současná formulace: Buňka je minimální jednotka, která vykazuje všechny znaky živých soustav

Přírodní polymery proteiny

Schéma epitelu a jeho základní složky

nejsou vytvářeny podle genetické přeskupováním genových segmentů Variabilita takto vytvořených což je více než skutečný počet sloučenin v přírodě

Typy nukleových kyselin. deoxyribonukleová (DNA); ribonukleová (RNA).

BUNĚČ ORGANISMŮ KLÍČOVÁ SLOVA:

OBRANNÝ IMUNITNÍ SYSTÉM

- pro učitele - na procvičení a upevnění probírané látky - prezentace

8. Polysacharidy, glykoproteiny a proteoglykany

- v interfázi dále viditelné - jadérko, jaderný skelet, jaderný obal

2) Vztah mezi člověkem a bakteriemi

První testový úkol aminokyseliny a jejich vlastnosti

Základní učební text: Elektronické zpracování Biologie člověka; přednášky Učebnice B. Otová, R. Mihalová Základy biologie a genetiky člověka,

Apoptóza Onkogeny. Srbová Martina

Vnitřní prostředí organismu. Procento vody v organismu

Přeměna chemické energie v mechanickou

Metody práce s proteinovými komplexy

Interakce buněk s mezibuněčnou hmotou. B. Dvořánková

Proteiny Genová exprese Doc. MVDr. Eva Bártová, Ph.D.

2. Z následujících tvrzení, týkajících se prokaryotické buňky, vyberte správné:

Interakce adenylát cyklasového toxinu s komplementovým receptorem 3 Vztah struktury a funkce

Glykoproteiny a Muciny. B.Sopko

Endotoxiny u krav Podceňova né riziko?

Molekulárn. rní. biologie Struktura DNA a RNA

BUNĚČNÁ MOTILITA A MOLEKULÁRNÍ MOTORY

Transkript:

Transport a sekrece bakterií a kvasinek Proteiny prokaryotních mikroorganismů určené k transportu obsahují na N- terminálním konci sekvence nazývané signální peptidy.

Základní fosfolipidová molekula

Základní moduly cytoplasmatické membrány

FL fosfolipid, LPS lipopolysacharid, Po porin, LP - lipoprotein

Typy porinů

Schema sekrečního kanálu

Syntéza Zanoření do membrány Translokace Sekrece proteinů Rozpoznání signálního peptidu Odštěpení signálního peptidu speciální peptidasou Konečné umístění zralého peptidu Signální sekvence : 18 40 AK Počátek: 5-6 AK, pozitivní náboj Střední část: průměrně 12 AK, hydrofobní bez náboje, α-helix Koncová část:c-terminální, 6 AK, neutrální AK v pozici -1 a -3, často prolin nebo glycin

Signální peptidy - funkce

Proteiny vnější membrány (VM) G - bakterií Protein funkce OmpA stabilizace VM a konjugace F, receptor Tu II fága Murein lipoprotein nejhojnějšní protein u E.coli, S,typhimurium OmpB (porin) difuzní kanál pro metabolity včetně maltosy LamB (maltoporin) specifický porin pro maltosu, maltodextrin, receptor bakterofága λ OmpC (porin) difuzní kanál malých molekul, receptor fága TuIb a T4 OmpF (porin) difuzní kanál malých molekul, receptor fága TuIa a T2 OmpT proteasa PhoE (protein E) anion-selektivní difuzní kanál indukovaný limitací fosfátu Protein P anion-selektivní difuzní kanál Ps. aeruginosa, TolA udržení integrity VM, skupina A kolicinů TonA vstup sideroforu (Fe), receptor T1, T5, 80, kolicin M TonB vstup sideroforu (Fe), transport B 12 Tsx kanál pro nukleosidy, receptor sudých fágů, kolicin K

Proteiny určené k transportu signální sekvence

Typy asociace proteinů s membránou

Typy membránových proteinů

Transport oligopeptidů Oligopermeasový systém opp mutanty špatně sporulují fenotypicky se zastavují ve stadiu 0 Sporulační defekt je výsledkem zablokování transportu oligopeptidů Vazebný protein pro peptid OppA je u B. subtilis zakotven v membráně jako lipoprotein

Většina bakteriálních proteinů určených k odchodu z cytoplasmy jsou exportovány via vysoce konzervovanou SecA-YEG (Sec) dráhu.

Průchod sekretovaného proteinu

Sekrece typu III Vyskytuje se u G - bakterií patogenních pro lidi, zvířata i rostliny Tento typ sekrece podmiňuje jejich virulenci Systém se aktivuje kontaktem s eukaryotní cytoplasmatickou membránou a umožňuje bakteriím injikovat své proteiny do napadené buňky. Yersinia je vybavena virulonem Yop, který umožňuje obranu proti primární imunitní obraně napadených buněk Sekreční aparát 25 proteinů a soubor dalších 12 Yop YopE, YopH, YopP, YopM, YopT, YopJ, YpkA/YopO, YopP/ YopJ Ničí cytoskeleton a blokují fagocytosu (E, H, T) zabraňují uvolnění cytokinů(yopp/ YopJ) a indukují apoptosu

Translokace přes membránu Vyžaduje účast dalších proteinů porační aktivita Významná je účast malého 11 kda proteinu LcrG, úloha při translokaci.

Jednoduchá sekrece

Typy sekrece

Sekrece typu III

Sekrece typu III

Sekrece typu IV tvorba bičíků

Typy sekrece u Gram-negativních bakterií Typ I. je energizovaná hydrolýzou ATP, jedná se o jednokrokový přesun z cytoplasmy do periplasmatického prostoru ( α-hemolysin u E. coli ABC přenašeč) Typ II. obecná sekreční dráha vyžaduje energii z ATP a pmf, někdy GTP. První fáze přesunu přes cytoplasmatickou membránu je řízena geny anaolgními k sec genům. Proteiny mají N-terminální signální sekvenci, účast signal recognition particles SRP. Typ III. Sekrece používá systému kanálů (pórů) vycházejících z cytoplasmy na povrch buňky. Je funkční u patogenů. Proteiny obsahují N-terminální signální sekvenci, ale ta není odštepovaná. Proteiny bazálního tělíska bičíku. Typ IV. Proteiny obsahují N-terminální signální sekvenci, α-doménu, C-terminální β-doménu, bičíky, proteásy patogenů. Typ V. Přenos T-DNA z Agrobacter tumefaciens do hostitele a sekrece toxinu Bordetella pertussis

Bakteriální neklasicky sekretované proteiny Modelové vyhledávací metody byly použity k vyhledávání sekvencí pro identifikaci údajné signální sekvence nebo motivu odpovědného za sekreci. Žádný signál ani charakteristický motiv nebyly nalezeny pro velký počet neklasicky sekretovaných proteinů. Je zřejmé, že tyto proteiny jsou sekretovány novým způsobem. Nicméně bylo nalezeno, že zjevně neklasicky sekretované proteiny jsou rozlišitelné od buněčných proteinů svým složením aminokyselin, sekundární strukturou a neuspořádanými oblastmi (regiony). Je zřetelné, že předpověď neuspořádanosti odhaluje, že bakteriální sekretované proteiny jsou více strukturně neuspořádané než jejich cytoplasmatické analogy.

Bakteriální neklasicky sekretované proteiny Sekrece proteinů přes biologické membrány je většinou zprostředkovaná translokačními mechanismy rozpoznávajícími specifické sekvenční značky (tag) nebo motivy označujícími proteiny k sekreci. U bakterií, the klasický tripartitně strukturovaný Sec signální peptid řídí cíle sekrečních drah. Kromě Sec-závislé sekrece, různé další sekreční dráhy byly objeveny,pracují způsobem nezávislým na Sec. Převládajícím typem je twin-arginine translokace (Tat) tato sekreční dráha využívá twin-arginine konsensus motivu a je uložena uvnitř vlastního signálního peptidu. Zatímco Sec- a Tat-závislá seckreční dráha translokuje proteiny pouze přes vnitřní membránu u Gram-negativních bakterií, přídavné translokační mechanismy byly nalezeny ve vnější membráně těchto bakterií. N-terminální signální peptid má centrální roli v těchto sekrečních systémech jako tag-signální sekrece.

Transportní váčky vnější membrány outer membrane vesicles -OMV OMV zřejmě vznikají z periplasmatických výčnělků a propojují tak CM s OM. Zatím popsány u gramnegativních bakterií, obsahují DNA, RNA, proteiny, endotoxiny a podobné virulenční molekuly. OMV vynášejí endotoxické lipopolysacharidy na povrch a iniciují vznik onemocnění u hostitele. Mohou rovněž obsahovat signální molekuly pro quorum sensing a tvorbu biofilmu.

Tvorba OMV

Transportované látky

Transmisní el. mikroskopie negativně barvených OMV u C.jejuni OMV u divokého kmene C. jejuni 11168H (A) a kmene 81-176 (B) s intaktní dvojvrstevnou membranou. OMV mají nepravidelný kulovitý tvar a nemají jednotnou velikost. Šipky ukazují rozdíly v densitě izolovaných OMV. Průměr váčků kolísá od 10 do 250 nm (měřítko- úsečka, 500 nm).

Proteomická analýza C. jejuni 11168H Bylo identifikováno 151 proteinů, včetně periplasmatických a s vnější membránou asociovaných proteinů, ale také proteiny důležité pro přežití a patogenezi, včetně CDT (cytoletální distendní toxin). OMV obsahovaly 16 N-vázané glykoproteiny, což naznačuje, jak periplasmaticky lokalizované imunogenní proteiny mohou interagovat s buňkami hostitele. Váčky C.jejuni mají cytotoxickou aktivitu a indukují imunitní odpověď hostitele na T84 intestinálních epiteliálních buňkách. Tato odpověď nebyla zeslabena působením proteinázy K nebo polymyxinem B před jejich inkubací s intestinálními epiteliálními buňkámi..

Modelový systém (artificial neural networks) byl použit ke konstrukci znaků proteinů k identifikaci neklasicky sekretovaných proteinů u Gram-pozitivních a Gram-negativních bakterií

Artificial neural networks were used to construct protein feature based methods for identification of non-classically secreted proteins in both Gram-positive and Gram-negative bacteria

Účast Golgi aparátu na transportu

Účast dalších vesikulů na transportu

Syntéza a transport proteinů

ER u kvasinek

Transport u kvasinek Endoplasmatické retikulum (ER) - cytoplasmatická organela - počátek sekreční dráhy. Sekrece proteinů začíná spolu s kotranslační inzercí polypeptidového řetězce do ER. Proteiny jsou glykosylované a skládají se v lumen ER a přepravují se v obalených váčcích (COPII coated vesicles), které pučí ER a dopravují svúj náklad do Golgi aparátu. Proteiny po projití Golgi aparátem jsou směrovány buď do vakuol nebo do cytoplasmatické membrány. Ačkoli se ER a jádro liší strukturou, jejich membrány a lumen jsou are spojité a oba systémy jsou místy přenosu proteinů.

Kvasinkový feromon Kvasinkový kopulační feromon alfa faktor inhibuje adenylát cyklasu in vitro, alfa faktor inhibuje membránově vázanou adenylát cyklasu buněk v závislosti na koncentraci.

a buňky produkují a-faktor, sexuální feromon, který signalizuje přítomnost a buňky sousední α buňce. a buňky odpovídají na α-faktor, růstem směrem k zdroji (shmoo) α-faktoru. Podobně, α buňky tvoří α-faktor, a odpovídají na a- faktor růstem ke zdroji feromonu. Odpověď haploidních buněk se týká pouze sexuálního feromonu opačného párovacího typu.

Kvasinkový feromon α faktor

Signální dráha kvasinkového sexuálního faktoru Extracelulární mating factor se váže na G-protein vázaný receptor v cytoplasmatické membráně. Aktivace receptoru spouští disociaci podjednoty Ga, která váže GTP z heterotrimerického G-proteinu. Ten obratem aktivuje GTP-vazebný protein z Rho family, Cdc42, který je kvasinkovým homologem malé savčí GTPase, která aktivuje spouštění za tvorby filopodie. Tak jako v savčích buňkách Cdc42 aktivuje protein (Bee1, homolog WASp) který aktivuje ARP komplex, vedoucí k místní nukleaci aktinu, v místě vazby mating Faktoru. Místní nukleace aktinu a růst vláken vede k polarizovanému růstu a získání tvaru shmoo. Nadto aktivace receptoru spouští další odpovědi přes MAP kinasovou Kaskádu a připravuje tak haploidní buňku na spájení ( mating).