Základy proteomiky. Proč právě proteomika? Jan Hejátko

Podobné dokumenty
Základy proteomiky 2011

Rich Jorgensen a kolegové vložili gen produkující pigment do petunií (použili silný promotor)

Na rozdíl od genomiky se funkční genomika zaměřuje na dynamické procesy, jako je transkripce, translace, interakce protein - protein.

AUG STOP AAAA S S. eukaryontní gen v genomové DNA. promotor exon 1 exon 2 exon 3 exon 4. kódující oblast. introny

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

Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ

RNA interference (RNAi)

Buněčný cyklus. Replikace DNA a dělení buňky

RNA molekuly. Analýza genové exprese pomocí cytometrických (a jiných) metod. Analýza exprese a funkce microrna. Úrovně regulace genové exprese

Exprese genetické informace

7. Regulace genové exprese, diferenciace buněk a epigenetika

19.b - Metabolismus nukleových kyselin a proteosyntéza

Molekulární mechanismy diferenciace a programované buněčné smrti - vztah k patologickým procesům buněk. Aleš Hampl

OPVK CZ.1.07/2.2.00/

Detlef Weigel ( )

Terapeutické klonování, náhrada tkání a orgánů

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Exprese genetické informace

Základy genomiky II, Identifikace genů

Kontrola genové exprese

Nukleové kyseliny Replikace Transkripce translace

EPIGENETIKA reverzibilních změn funkce genů, Epigenetické faktory ovlivňují fenotyp bez změny genotypu. Epigenetická

Bílkoviny a rostlinná buňka

Molekulární diagnostika

Základy genomiky. I. Úvod do bioinformatiky. Jan Hejátko

Výuka genetiky na Přírodovědecké fakultě UK v Praze

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Translace, techniky práce s DNA

7) Dormance a klíčení semen

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

Aplikovaná bioinformatika

Bakalářské práce. Magisterské práce. PhD práce

Klonování DNA a fyzikální mapování genomu

Sylabus témat ke zkoušce z lékařské biologie a genetiky. Struktura, reprodukce a rekombinace virů (DNA viry, RNA viry), význam v medicíně

Bakalářské práce. Magisterské práce. PhD práce

Bioinformatika a výpočetní biologie KFC/BIN. I. Přehled

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

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

Schéma průběhu transkripce

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

VÝZNAM REGULACE APOPTÓZY V MEDICÍNĚ

Nukleové kyseliny Replikace Transkripce translace

P1 AA BB CC DD ee ff gg hh x P2 aa bb cc dd EE FF GG HH Aa Bb Cc Dd Ee Ff Gg Hh

Centrum aplikované genomiky, Ústav dědičných metabolických poruch, 1.LFUK

Petr Müller Masarykův onkologický ústav. Genová terapie

Výzkumné centrum genomiky a proteomiky. Ústav experimentální medicíny AV ČR, v.v.i.

Modifikace dědičné informace rostlin

Zkušební okruhy k přijímací zkoušce do magisterského studijního oboru:

Zdrojem je mrna. mrna. zpětná transkriptáza. jednořetězcová DNA. DNA polymeráza. cdna

O původu života na Zemi Václav Pačes

BUŇEČNÝ CYKLUS A JEHO KONTROLA

Transgeneze u ptáků: očekávání vs. realita

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

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

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

TUBULIN-FOLDING COFACTOR A (TFC A) u Arabidopsis

v oboru KLINICKÁ GENETIKA PRO ODBORNÉ PRACOVNÍKY V LABORATORNÍCH METODÁCH

Struktura chromatinu. Co je to chromatin?

ve srovnání s eukaryoty (životnost v řádu hodin) u prokaryot kratší (životnost v řádu minut) na životnost / stabilitu molekuly mají vliv

DMPK (ZNF9) V DIFERENCOVANÝCH. Z, Kroupová I, Falk M* M

Replikace, transkripce a translace

MECHANIZMY EPIGENETICKÝCH PROCESŮ

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Vztah struktury a funkce nukleových kyselin. Replikace, transkripce

Biologie buňky. systém schopný udržovat se a rozmnožovat

Rostlinné hormony brasinosteroidy a jejich úloha ve vývoji a růstu rostlin

BAKTERIÁLNÍ GENETIKA. Lekce 12 kurzu GENETIKA Doc. RNDr. Jindřich Bříza, CSc.

Molekulárn. rní. biologie Struktura DNA a RNA

Struktura a funkce biomakromolekul KBC/BPOL

Auxin - nejdéle a nejlépe známý fytohormon

TRANSLACE - SYNTÉZA BÍLKOVIN

1 Biochemické animace na internetu

Struktura a funkce biomakromolekul KBC/BPOL

Nukleové kyseliny Replikace Transkripce, RNA processing Translace

4) Interakce auxinů a světla ve vývoji a růstu rostlin

Bakteriální transpozony

MIKROBIOLOGIE V BIOTECHNOLOGII

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

Molekulární diagnostika pletencové svalové dystrofie typu 2A

6) Interakce auxinů a světla ve vývoji a růstu rostlin

Růst a vývoj rostlin - praktikum MB130C78

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Dědičnost pohlaví Genetické principy základních způsobů rozmnožování

Modifikace dědičné informace rostlin II

Modifikace dědičné informace rostlin I. modifikace

MIKROBIOLOGIE V BIOTECHNOLOGII

ISOLATION OF PHOSPHOPROTEOM AND ITS APPLICATION IN STUDY OF THE EFFECT OF CYTOKININ ON PLANTS

Existence trade-offs záleží na proximátních mechanismech ovlivňujících znaky

Těsně před infarktem. Jak předpovědět infarkt pomocí informatických metod. Jan Kalina, Marie Tomečková

(molekulární) biologie buňky

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

Růst a vývoj rostlin - praktikum MB130C78

Mendelova genetika v příkladech. Transgenoze rostlin. Ing. Petra VESELÁ, Ústav lesnické botaniky, dendrologie a geobiocenologie LDF MENDELU Brno

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

DUM č. 10 v sadě. 37. Bi-2 Cytologie, molekulární biologie a genetika

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

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

Regulace metabolických drah na úrovni buňky

Uspořádání genomu v jádře buňky a jeho možná funkce. Stanislav Kozubek Biofyzikální ústav AV ČR, v.v.i.

RNDr. Ivana Fellnerová, Ph.D. Katedra zoologie, PřF UP Olomouc

Genetické mapování. v přírodních populacích i v laboratoři

Transkript:

Základy proteomiky Proč právě proteomika? Jan Hejátko

Základy proteomiky zdrojová literatura Zdrojová literatura k první přednášce: Monografie a učebnice Plant Functional Genomics, ed. Erich Grotewold, 2003, Humana Press, Totowa, New Jersey Proteome Research: New Frontiers in Functioonal Genomics, ed. Wilkins, M.R., Wiliams, K.L., Appel, R.D., Hochstrasser, D.F., 1997, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg Dubová J., Hejátko J., Friml J. (2005) Reproduction of Plants, in Encyclopedia of Molecular Cell Biology and Molecular Medicine (ed, R. A. Meyers), pp. 249 295. Wiley-VCH, Weinheim, Germany Publikace v mezinárodních časopisech Wang, L. and Wessler, S.R. (1998) Inefficient reinitiation is responsible for upstream open reading frame-mediated translational repression of the maize R gene. Plant Cell, 10, (1733) Friml, J. and Palme, K. (2002) Polar auxin transport. Old questions and new concepts?. Plant Mol. Biol., 49, 273284 Mello, C.C. and Conte Jr., D. (2004) Revealing the world of RNA interference. Nature, 431, 338-342 Surpin, M. and Raikhel, N. (2004) Traffic jams affect plant development and signal transduction. Nature Reviews/Molecular Cell Biology 5,100-109

Základy proteomiky Proč právě proteomika? Postgenomová éra a co s informacemi, které neumíme číst Genotyp vs. fenotyp, aneb co všechno se děje při vyjadřování Od genu k proteinu a zpět Přístupy současné proteomiky exprese, purifikace a analýza rekombinantních proteinů analýza vztahu mezi strukturou a funkcí proteinů diferenční proteomika analýza posttranslačních modifikací

Základy proteomiky Proč právě proteomika? PROTEOME = PROTEins expressed by genome (konference 2-D ELFO, Siena, 1994) DNA: GENOME, HAPLOME, EPIGENOME RNA: TRANSCRIPTOME PROTEIN: ORFEOME, PHENOME, PHENOME: kombinace různých dat, zahrnujících fenotyp, expresní data různých (ideálně všech) genů daného organismu a proteinová data (interakce, jednotlivé vlastnosti proteinů, ) PROTEOME, LOCALISOME, INTERACTOME, METABOLOME, Proč vůbec studovat proteiny, když máme tolik genetických dat? (sekvence genomů, expresní profily genů, fenotypy mutantů,?) V koncovém výsledku, tedy fenotypu, se vždy projeví regulace na všech úrovních, od genu po protein a jeho modifikaci Na konci je vždy BIOLOGICKÝ PROBLÉM!!!!

Anotace genů a odhad aminokyselinových sekvencí předpokládaných proteinů Postgenomová éra a co s informacemi, které neumíme číst dnes k dispozici v databázích více než 700 000 záznamů (nr databáze) různých organizmů Získané informace lze pomocí bioinformatiky zpracovat Genome Project at NCBI

Predikce funkce genů in silico struktura genů struktura genů promotor počátek transkripce 5 UTR počátek translace místa sestřihu stop kodon 3 UTR polyadenylační signál TATA ATG.ATTCATCAT 5 UTR ATTATCTGATATA.ATAAATAAATGCGA 3 UTR

Anotace genů a odhad aminokyselinových sekvencí předpokládaných proteinů Postgenomová éra a co s informacemi, které neumíme číst dnes k dispozici v databázích více než 700 000 záznamů (nr databáze) různých organizmů Získané informace lze pomocí bioinformatiky zpracovat

Základy proteomiky Proč právě proteomika? Postgenomová éra a co s informacemi, které neumíme číst Genotyp vs. fenotyp, aneb co všechno se děje při vyjadřování

Genotyp vs. fenotyp, aneb co všechno se děje při vyjadřování Genom vs. Proteom Danaus plexippus (monarch) Gen Transkript Protein Fenotyp

Genotyp vs. fenotyp, aneb co všechno se děje při vyjadřování Možná analogie s textem a jeho interpretací DNA: Kdyžadoperbtabijsemdfjfwůcsaknclůsnínjxldalnxckjcnbychcxmasizdciksrdceasnanazxcnlsdlaň. Když----------------je-------------s----------ní-----dal----------by----------si------srdce-------na--------dlaň. Když----------------jsem---------snídal-----------------------------------------------srdce. Když----------------jsem---------s----------ní-----dal----------bych-------si------srdce-------na--------dlaň. RNA: Když jsem s ní, dal bych si srdce na dlaň. Když je jsem ní, dala si srdce na dlaň. Když s ní,s dal by si by srdce na dlaň. Když jsem snídal srdce. PROTEIN:

Základy proteomiky Proč právě proteomika? Postgenomová éra a co s informacemi, které neumíme číst Genotyp vs. fenotyp, aneb co všechno se děje při vyjadřování Od genu k proteinu a zpět

Od genu k proteinu a zpět Základní mechanismy regulace genové exprese regulace transkripce sestřih RNA

Od genu k proteinu a zpět Základní mechanismy regulace genové exprese regulace transkripce sestřih RNA

Základní mechanismy regulace genové exprese struktura genů struktura genů promotor počátek transkripce 5 UTR počátek translace místa sestřihu stop kodon 3 UTR polyadenylační signál TATA ATG.ATTCATCAT 5 UTR ATTATCTGATATA.ATAAATAAATGCGA 3 UTR

Základní mechanismy regulace genové exprese regulace transkripce odchylky rozpoznávání míst sestřihu u rostlin v praxi - příklad vývojové plasticity (nejen) rostlin identifikace mutanta s bodovou mutací (tranzice G A) přesně v místě sestřihu na 5 konci 4. exonu BsmI AlwNI analýza pomocí RT PCR prokázala přítomnostasei fragmentu BpmI Pf lmi PsiI SpeI BclI kratšího než by odpovídalo cdna po normálním sestřihu CTGCGAATTACAAAGTTGTTATTGTCTTGATCCTAAATTGAATGCTCTTGTGTTTTCTATTTCTCCAGGAACTGGTGAAGCTCACTGGTGCAAAAACACATGAAGCCAAGATAAACATTATTAATGATGTTAATGGCATTATAAAGCCAGGAAGGTTAGTAGTTGTCTCCTAACTAGTTTTGATCAAAGTTTTATACCTTCAAGTGTGCT GACGCTTAATGTTTCAACAATAACAGAACTAGGATTTAACTTACGAGAACACAAAAGATAAAGAGGTCCTTGACCACTTCGAGTGACCACGTTTTTGTGTACTTCGGTTCTATTTGTAATAATTACTACAATTACCGTAATATTTCGGTCCTTCCAATCATCAACAGAGGATTGATCAAAACTAGTTTCAAAATATGGAAGTTCACACGA sekvenace tohoto fragmentu pak ukázala na alternativní sesřih s PDR_U1b využitím nejbližšího možného místa sestřihu v exonu 4 R L V V V S. L V L I K V L Y L Q V C S no splicing EXON 3 pis1 intron E L V K L T G A K T H E A K I N I I N D V N G I I K P G R PDR exon 3 ORF BsmI BpmI AlwNI Pf lmi AseI PsiI SpeI BclI PstI CTGCGAATTACAAAGTTGTTATTGTCTTGATCCTAAATTGAATGCTCTTGTGTTTTCTATTTCTCCAGGAACTGGTGAAGCTCACTGGTGCAAAAACACATGAAGCCAAGATAAACATTATTAATGATGTTAATGGCATTATAAAGCCAGGAAGGTTAGTAGTTGTCTCCTAACTAGTTTTGATCAAAGTTTTATACCTTCAAGTGTGCT BspMI HpaI StuI Pv uii GACGCTTAATGTTTCAACAATAACAGAACTAGGATTTAACTTACGAGAACACAAAAGATAAAGAGGTCCTTGACCACTTCGAGTGACCACGTTTTTGTGTACTTCGGTTCTATTTGTAATAATTACTACAATTACCGTAATATTTCGGTCCTTCCAATCATCAACAGAGGATTGATCAAAACTAGTTTCAAAATATGGAAGTTCACACGA TATTCTTCTTGCTGTTGCAGGTTAACACTGTTGCTTGGTCCTCCTAGCTGCGGAAAAACAACTTTGTTAAAGGCCTTGTCTGGAAATTTAGAAAACAATCTAAAGGTTCTAATGATGAAAGCAGTTATATCATTTTCTTGTGAAGATTTTTTTGCTGCAGCTGTGTGAAGTTTGTACCTTTTC existence podobných obranných mechanizmů prokázána i u jiných organizmů (např. nestabilita mutantní mrna se vznikem předčasného R L V V V S. L V L I K V L Y L Q1653 V C PDR_U1b splicing (> 50-55 bp před normálním stop kodonem) u eukaryot, viz doporučená studijní literatura, Singh ands Lykke-Andersen,no2003) ATAAGAAGAACGACAACGTCCAATTGTGACAACGAACCAGGAGGATCGACGCCTTTTTGTTGAAACAATTTCCGGAACAGACCTTTAAATCTTTTGTTAGATTTCCAAGATTACTACTTTCGTCAATATAGTAAAAGAACACTTCTAAAAAAACGACGTCGACACACTTCAAACATGGAAAAG EXON 3 L F F L L L Q no splicing E L T L L L G P P pis1 DEL BspMI L V K L T G A K T H E A K I N I PDR exon 3 ORF pis1 EXON 4 HpaI pis1 intron I N D V N G I I K P G R PstI Pv uii StuI C G K T T L L K A L S G N L E N N L K TATTCTTCTTGCTGTTGCAGGTTAACACTGTTGCTTGGTCCTCCTAGCTGCGGAAAAACAACTTTGTTAAAGGCCTTGTCTGGAAATTTAGAAAACAATCTAAAGGTTCTAATGATGAAAGCAGTTATATCATTTTCTTGTGAAGATTTTTTTGCTGCAGCTGTGTGAAGTTTGTACCTTTTC pis1 intron pis1 exon 4 ORF ATAAGAAGAACGACAACGTCCAATTGTGACAACGAACCAGGAGGATCGACGCCTTTTTGTTGAAACAATTTCCGGAACAGACCTTTAAATCTTTTGTTAGATTTCCAAGATTACTACTTTCGTCAATATAGTAAAAGAACACTTCTAAAAAAACGACGTCGACACACTTCAAACATGGAAAAG GCTGTTGCAa L F F L L L no splicing Q L T L L L G pis1 DEL P P pis1 EXON 4 C G K pis1 intron T T L EXON 4 L K A L S G pis1 exon 4 ORF N L E N N L K GCTGTTGCAa L T L L L G P P S C G K T T L L K A L S G N L E N N L K EXON 4 PDR exon 4 ORF L T L L L G P P S C G K T T L L K PDR exon 4 ORF A L S G N L PDR_L1 PDR_L1 E N N L K 1653 1470 stopkodonu 1470

Základní mechanismy regulace genové exprese přeskupování subgenů při produkci protilátek Přeskupování subgenů jako specifický mechanismus při produkci protilátek protilátky variabilní oblast (V) a konstantní oblast (C) a lehký (L) a těžký (H) řetězec každá z V oblastí L řetězce u myší je kódována 2 subgeny (V a J) každá z V oblastí H řetězce u myší je kódována 3 subgeny (V, J a D) v zárodečných liniích myších B-lymfocytů dochází k tzv. kombinatorické diversifikaci (přeskupování) subgenů (místně-specifickou rekombinací) L řetězec (κ): cca 300 V sub-genů a 4 J subgeny (300 x 4 = 1200 možností) H řetězec: cca 500 V sub-genů, 4 J subgeny a 12 D subgenů (500 x 4 x 12 = 24000 možností) celkové množství kombinací u myší: cca 1200 x 24000 = 28 mil. různých V oblastí (protilátek rozpoznávající různé antigeny) antigen indukuje tzv. afinitní dozrávání mechanismem somatické hypermutace po aktivaci B-lymf. pomocnými T-lymf. dochází ke zvýšenému výskytu mutací ve V oblastech (1 mutace/v oblast/generaci, cca 1 mil. X vyšší než je obvyklé (např. u tzv. house-keeping genů) a selekci protilátek se zvýšenou afinitou k antigenu

Od genu k proteinu a zpět Základní mechanismy regulace genové exprese regulace transkripce sestřih RNA translační represe

Regulace genové exprese mechanismem translační represe Funkční význam sestřihu v nepřekládaných oblastech - důležitá regulační součást genů Translační represe prostřednictvím krátkých ORF v 5 UTR M K R A F. ATGaaaagagcttttTAG Identifikováno např. u kukuřice (Wang and Wessler, 1998, viz doporučená lit.) M K R A F. ATGaaaagagcttttTAG ATGatggtgaaagttaca. M M V K V T ATGatggtgaaagttaca. V případě CKI1 pokus prokázat tento způsob regulace genové exprese pomocí transgenních linií nesoucích uida pod kontrolou dvou verzí promotoru, zatím nepotvrzeno M M V K V T ATGatggtgaaagttaca.

Expression of CKI1 in Diploid Generative Tissue Inflorescence

Od genu k proteinu a zpět Základní mechanismy regulace genové exprese regulace transkripce Sestřih RNA translační represe posttranskripční umlčování mechanizmem sirna

Genomika III. mechanismus RNA interference Molekulární podstata posttranskripčního umlčování genů (PTGS) RNAi objevena u Coenorhabditis elegans umlčování bylo indukováno jak sense tak antisense RNA (pravď. kontaminace obou při in vitro transkripci) dsrna indukovala umlčování cca 10-100x účinněji dsrna indukce je závislá na vlastních genech-gen. vyhledávání RNAi rnai

Genomika III. mechanismus RNA interference Molekulární podstata posttranskripčního umlčování genů (PTGS) RNAi objevena u Coenorhabditis elegans je to přirozený mechanismus regulace genové exprese u všech eukaryot podstatou je tvorba dsrna, způsoby: která může být spuštěna několika přítomnost cizí aberantní DNA specifické transgeny obsahující obrácené repetice částí cdna transkripce vlastních genů pro shrna (short hairpin RNA) nebo mirna (micro RNA, endogenní vlásenková RNA) dsrna je procesována enzymovým komplexem (DICER), což vede k tvorbě sirna (short interference RNA), která se pak váže buď na enzymový komplex RITS (RNA-induced transcriptional silencing complex) nebo RISC (RNA-induced silencing komplex) RISC zprostředkovává buď degradaci mrna (v případě úplné similarity sirna a cílové mrna) nebo vede pouze k zastavení translace (v případě neúplné homologie jako je tomu např. v případě mirna RITS zprostředkovává reorganizaci genomové heterochromatinu a inhibice transkripce) DNA (tvorba

Mechanism of RNA interference short hairpin RNA micro RNA RNA-dependent RNA polymerase + tasirnas 21-24 bp Mello and Conte, Nature (2004)

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2006 "for their discovery of RNA interference - gene silencing by double-stranded RNA" Andrew Z. Fire Craig C. Mello USA USA Stanford University School of Medicine Stanford, CA, USA University of Massachusetts Medical School Worcester, MA, USA b. 1959 b. 1960

Od genu k proteinu a zpět posttranskripční umlčování mechanizmem sirna Regulace vývoje květů u Arabidopsis prostřednictvím mirna ABC model vývoje květních orgánů u rostlin během vývoje květních orgánů dochází k určování identity jednotlivých květních orgánů kombinací exprese tzv. homeiotických genů homeiotické geny kódují transkripčních faktorů většinou rostlinné homolgy MADS-box mezi jednotlivými homeiotickými geny dochází k tzv. katastrálním interakcím, kdy exprese jednoho genu inhibuje expresi dalšího wt např. AP1 je nejprve aktivní v celém květním meristému, po indukci exprese AG pak AG inhibuje expresi AP1 ve vnitřních dvou kruzích) výjimkou je exprese genu AP2, jehož mrna je přítomná v celém květním meristému, ale exprese AP2 je regulována na úrovni translace prostředictvím mirna (gen mirna 172) ap2 35S::miRNA 172 in situ lokalizace mirna172 v 3. a 4. kruhu

Od genu k proteinu a zpět Základní mechanismy regulace genové exprese regulace transkripce Sestřih RNA translační represe posttranskripční umlčování mechanizmem sirna směřování proteinů

Od genu k proteinu a zpět směřování (cílování) proteinů Intracelulární lokalizace proteinů Pro funkci proteinů v buňkách je zásadní jejich správná lokalizace prostřednictvím tzv. signálních sekvencí v rostlinných buňkách dochází k velice dynamickým procesům, zprostředkovávaným zejména tzv. endomembránovým transportem (viz film, GFP směřované do ER) endomembránový transport je důležitým regulačním mechanismem při přenosu signálu a regulaci buněčných procesů CV, central vacuole; DV, dense vesicle; ER, endoplasmic reticulum; GA, Golgi apparatus; LV, lytic vacuole; N, nucleus; PAC, precursoraccumulating compartment; PB, protein body; PCR, partially coated reticulum; PSV, protein-storage vacuole; PVC, pre-vacuolar compartment; SV, secretory vesicle. Surpin and Raikhel, 2004.

Od genu k proteinu a zpět směřování (cílování) proteinů Cyklování auxinových přenašečů u Arabidopsis auxin je rostlinný hormon se silným morfogenním účinkem proteiny podílející se na transportu proteinů jsou tzv. PIN proteiny, polárně lokalizované v bunňkách kořene u Arabidopsis PIN proteiny cyklují v endomembránovém systému rostlinné buńky v přítomnosti inhibitorů endocytózy (BFA) dochází k akumulaci těchto proteinů v intracelulárních kompartmentech..čímž je zároveň negativně ovlivněn gravitropizmus u rostlin

Od genu k proteinu a zpět Základní mechanismy regulace genové exprese regulace transkripce sestřih RNA translační represe posttranskripční umlčování mechanizmem sirna směřování proteinů posttranslační modifikace proteinů

Od genu k proteinu a zpět postranslační modifikace proteinů Význam posttranslačních modifikací proteinů regulace enzymové aktivity regulace interakcí proteinu s dalšími proteiny nebo jinými biomolekulami lokalizace proteinu v buňce změna mechanických vlastností proteinu přenos signálu

Od genu k proteinu a zpět postranslační modifikace proteinů Typy posttranslačních modifikací proteinů přidání glykosylfosfatidylinositolové (GPI) kotvy fosforylace sulfonace glykosylace N-myristolyace N-metylace hydroxylace karboxylace prenylace.

Od genu k proteinu a zpět postranslační modifikace proteinů Přenos signálu a regulace genové exprese prostřednictvím fosforylace přenos cytokininového signálu u rostlin P in p u t s ig n a l P N H is in p u t d o m a in t r a n s m itt e r m o d u le h y b r id s e n s o r k in a s e A sp C o u tp u t s ig n a l P P r e c e iv e r m o d u le N H is C C N r e s p o n s e r e g u la to r (s ) o u tp u t d o m a in

Signal Transduction via TCS Recent Model of the CK Signaling via TCS Pathway CYTOKININ PM AHK sensor histidine kinases AHK2 AHK3 CRE1/AHK4/WOL HPt Proteins D Agostino et al., Plant Physiol, 2000 AHP1-6 Response Regulators NUCLEUS ARR1-24 CK primary response genes - Type-A ARRs expression REGULATION OF TRANSCRIPTION INTERACTION WITH EFFECTOR PROTEINS

Od genu k proteinu a zpět postranslační modifikace proteinů Přenos signálu a regulace genové exprese prostřednictvím fosforylace přenos signálu prostřednictvím TGFβ (Transforming Growth Factor) u živočichů

Základy proteomiky Proč právě proteomika? Postgenomová éra a co s informacemi, které neumíme číst Genotyp vs. fenotyp, aneb co všechno se děje při vyjadřování Od genu k proteinu a zpět Přístupy současné proteomiky exprese, purifikace a analýza rekombinantních proteinů

Přístupy současné proteomiky exprese, purifikace a analýza rekombinantních proteinů Technologie rekombinatních proteinů umožňuje získat velké množství analyzovaného proteinu ve velké čistotě využívá technologie rekombinantní DNA principem je vložení přívěsku prostřednictvím přípravy rekombinantní DNA, který usnadní purifikaci (afinitní purifikace) možnost využití přívěsku i pro lokalizaci a další analýzu proteinu v in vivo systémech

Základy proteomiky Proč právě proteomika? Postgenomová éra a co s informacemi, které neumíme číst Genotyp vs. fenotyp, aneb co všechno se děje při vyjadřování Od genu k proteinu a zpět Přístupy současné proteomiky exprese, purifikace a analýza rekombinantních proteinů analýza vztahu mezi strukturou a funkcí proteinů

Přístupy současné proteomiky analýza vztahu mezi strukturou a funkcí proteinů Analýza vztahu mezi funkcí a strukturou proteinu využívá technologie produkce rekombinantních proteinů a místně řízené mutageneze umožňuje analyzovat strukturu rekombinantního proteinu pomocí rentgenové krystalografie nebo NMR kopmparativní analýzou lze pak analyzovat strukturu a funkci jak u strandardního typu tak i mutantního proteinu

Základy proteomiky Proč právě proteomika? Postgenomová éra a co s informacemi, které neumíme číst Genotyp vs. fenotyp, aneb co všechno se děje při vyjadřování Od genu k proteinu a zpět Přístupy současné proteomiky exprese, purifikace a analýza rekombinantních proteinů analýza vztahu mezi strukturou a funkcí proteinů diferenční proteomika

Tissue Specificity of CK Response Cytokinins are supposed to play opposite role in the control of shoot and root development WT 35S:AtCKX3 WT 35S:AtCKX3 WT Werner et al., Plant Cell (2003) Signaling and Hormonal Regulation of Plant Development 35S:AtCKX3

Shoot- and Root-Specificity of Proteome Response to CK Is there a shoot- and root-specificity in a proteome response to CK? 30 min. (early response) 6-days-old seedlings CK- 1 -BA Incubation in MS+5 µm BA 120 min. (delayed response) +BA CK+ 0 SHOOT sample CK- 1 CK+ -BA +BA 0,5 ROOT sample 0 tissue separation Signaling and Hormonal Regulation of Plant Development

Shoot- and Root-Specificity of Proteome Response to CK SHOOT: 43/18 (early/delayed) ROOT: 31/21 Žďárská et al., manuscript in preparation Signaling and Hormonal Regulation of Plant Development

Shoot- and Root-Specificity of Proteome Response to CK Transcriptional vs post-transcriptional type of regulations Žďárská et al., manuscript in preparation Signaling and Hormonal Regulation of Plant Development

Shoot- and Root-Specificity of Proteome Response to CK Carbohydrate Metabolism SHOOT Žďárská et al., manuscript in preparation Signaling and Hormonal Regulation of Plant Development

Shoot- and Root-Specificity of Proteome Response to CK Carbohydrate Metabolism SHOOT Žďárská et al., manuscript in preparation Signaling and Hormonal Regulation of Plant Development

Shoot and Root Specificity of CK Response Protein Synthesis and Destination ROOT Signaling and Hormonal Regulation of Plant Development Žďárská et al., manuscript in preparation

Shoot and Root Specificity of CK Response Protein Synthesis and Destination ROOT Signaling and Hormonal Regulation of Plant Development Žďárská et al., manuscript in preparation

Shoot and Root Specificity of CK Response Hormonal Metabolism Signaling and Hormonal Regulation of Plant Development Žďárská et al., manuscript in preparation

Shoot and Root Specificity of CK Response Hormonal Metabolism SHOOT: MAV pathway ROOT: C2H4 Žďárská et al., manuscript in preparation Signaling and Hormonal Regulation of Plant Development

Shoot and Root Specificity of CK Response Endogenous Hormone Levels Žďárská et al., manuscript in preparation Signaling and Hormonal Regulation of Plant Development

Základy proteomiky Proč právě proteomika? Postgenomová éra a co s informacemi, které neumíme číst Genotyp vs. fenotyp, aneb co všechno se děje při vyjadřování Od genu k proteinu a zpět Přístupy současné proteomiky exprese, purifikace a analýza rekombinantních proteinů analýza vztahu mezi strukturou a funkcí proteinů diferenční proteomika analýza posttranslačních modifikací

Přístupy současné proteomiky analýza posttrranslačních modifikací Analýza posttranslačních modifikací pomocí specifických metod lze identifikovat kotranslační a posttransalční modifikace, buď v gelu nebo po blotování na membránu (barvení spec. barvičkami) identifikace modifikací pomocí MS technik (MALDI TOF, ESI-MS, ) fosforylace přenos signálu acetylace regulace chromatinových strruktur a transkripční aktivity prostřednictvím regulace vazby histonů glykosylace velice heterogenní (aktivátor plasminogenu 3 místa pro glykosylaci na N-konci, až 11. 520 Pro-Q Diamond SYPRO Ruby izoforem) možných mikroheterogenita díky velkému množství různých cukerných zbytků, které se mohou vázat na jednu ak. makroheterogenita díky rozdílům v přítomnosti různých cukrů na různých ak. na různém počtu kopií daného proteinu

Základy proteomiky shrnutí Proč právě proteomika? Postgenomová éra a co s informacemi, které neumíme číst Genotyp vs. fenotyp, aneb co všechno se děje při vyjadřování Od genu k proteinu a zpět Přístupy současné proteomiky exprese, purifikace a analýza rekombinantních proteinů analýza vztahu mezi strukturou a funkcí proteinů diferenční proteomika analýza posttranslačních modifikací