Rakubioloogia II (0)

” Rakubioloogia II” aineprogramm.
DNA struktuur ja funktsioonid.
Nukleotiidide koostisosad (lämmastikalused, suhkur, fosfaatgrupp).
Lämmastikalused puriinid :adeniin, guaniin 2-tsüklilised
Lämmastikalused pürimidiinid: uratsiil , tümiin, tsütosiin- ühetsüklilised
Suhkur:pentoos- riboos või desoksüriboos
Nukleosiid: alus + suhkur ( dAMP ,dGMP)
Nukleotiid : alus 1´ + suhkur + fosfaatgrupp 5´
Keemilised sidemed DNA kaksikheeliksis.
Nukleiinhappe teke: fosfodiester sidemetega ühendatud 5´algus 3´ lõpp süsinikega. Uus nukleotiid lisatakse 3´otsa. Nukleotiidide vahel on vesinikside
DNA polünukleotiidisete üksikahelate keemiline polaarsus .
DNA kaksikahelas olevate polünukleotiidide vastassuunalisus e. Antiparalleelsus- kaksikahel, üks kulgeb 5´3´ ja teine 3´5´
Nukleotiidide komplementaarsuse printsiip- lämmastikaluste võime omavahel seonduda jamoodustada paar A=T(U), G=C
DNA kaksikheeliksi suur ja väike vagu - suur vagu 3,4nm, sisaldab 10 nukleotiidi ning vahemaa lämmastikalsute vahel DNA ahelas on väike vagu
DNA replikatsiooni mehhanism . DNA replikatsiooni poolkonservatiivne mudel.
DNA replikatsiooni alguspunkt- origin punktid, AT rikkad järjestused
replikatsiooni mull- topoisomeraas on kaksikahela lahti keeranud, helikaas lõhub vesiniksidemed ja tekib replikatsiooni mull
replikatsiooni kahvel- Replikatsioon toimub alguspunktist lähtuvalt kahes suunas, moodustub kaks Y- kujulist struktuuri.
Matriitsahelad- Transkriptsioonil DNA-ahel, mida kopeeritakse komplementaarse RNA-ahela moodustamiseks.
DNA sünteesi liider- ja viivisahel- Replikatsioon toimub alati 5´3´ suunas.Juhtiv ahel on 5´3´ suunaga ja DNA polümeraas kinnitub ning sünteesitakse uus ahel. Teisel ahela 3´5´ suunaga ei suuda polümeraas koheselt sünteesida.
DNA replikatsioonil osalevad ensüümid
DNA polümeraas- sünteesib uue ahela, liigub 5´3´ suunas
DNA praimaas- sünteesib mahajäävale ahelale RNApraimeri, olemuselt on RNApolümeraas
DNA ligaas - seob Okazaki fragmendid, luues fosfodiestersideme
DNA helikaas- lagundab vesiniksidemed
Eksonukleaasid- lagundavad RNApraimeri
DNA topoisomeraasid- keerab DNA ahela replikatsiooniks lahti
DNA liider- ja viivisahela sünteesi erinevus. DNA polümeraasi liikumise suund.
Okazaki fragmentide olemus ja funktsioon- Kuna viivisahela suund on 3´5´ suunaga,siis DNA polümeraas ei saa sinna koheselt uut ahelt sünteesida. DNA praimaas sünteesib RNA praimeri 5´3´ suunaga,sinna kinnitub DNA polümeraas ja sünteesib Okazaki fragmendi. Sünteesitud RNA praimer lagundatakse eksonukleaaside poolt ja Okazaki fragmendid seotakse ligaasi poolt.
DNA liider- ja viivisahela sünteesi alustamine.
Prereplikatiivses kompleksis asuvate alguspunkti äratundva kompleksi ja helikaaside fosforüülimine kui replikatsiooni algatamise eeltingimus eukarüootides.
Raku G1 faasis tekib prereplikatiivne kompleks replikatsiooni origin punkti.See tagab selle, et igat replikatsiooni alguspunkti aktiveeritakse ainult üks kord rakutsükli jooksul. Uut kompleksi ei saa enne tekkida, kui rakk on uusti G1 faasis ja origin recognition complex (ORC) on defosforüleeritud S faasis toimub replikatsioon.
DNA topoisomeraas I osa DNA kaksikheeliksi keerdumise ärahoidmises replikatsiooni protsessis
Topoisomeraas I katksetab eukarüootide DNA ühe ajelaajutiselt,selleks, et vältida ahelakeerdumist. Topoisomeraasi aktiivsaidison türosiin .Kovalentselt seodub DNA fosfaadiga lõhkudes fosfodiestersideme. DNA ahel on nüüd võimeline ennas pöörama keerust lahti. Algne fosfodiester side on seotud türosiiniga ning tagastatav.
DNA replikatsiooni käigus toimuv DNA polümeraasi poolt teostatav eksonukleolüütiline korrektuur .
Polümeraasi kompleksis üks ensüüm käitub eksonukleaasina ja eemaldab vale nukleotiidi. Vale nukelotiidi puhul ei teki tugev side
DNA kahjustused ja nende parandamine
DNA-d kahjustavad tegurid ja kahjustuste tüübid.
Tegurid: DNA replikatsiooni vead, ioniseeriv kiirgus ( gamma ja röntgen), mitteioniseeriv kiirgus (UV), kemikaalid (bensopüreenid), keskkonnategurid , oksüdatiivne stress
Kahjustuste tüübid: Lämmastikalsute eemaldamine DNA-st, nukleotiidi desamiinimine, nukleotiidi valesti paardumine (DNA polü. Halb proofreading), DNA ahela katkemine, kovalentse sideme teke (DNA ahelasiseselt või vaheliselt)
DNA kahjustuste kõrvaldamise viisid ja mehhanismid .
Viisid: kahjustatud või valede lämmastikaluste asendamine, DNA ahelate katkemiskohtade parandamine
Mehhanismid: Otsesed keemilised pöördrekatsioonid (kahjustatud koha kõrvaldamine ja algse oleku taastamine, kahjustuse kõrvaldamine väljalõikega (lämmastikaluste, nukleotiidi väjalõige või valepaardumise parandamine), rekombinatsioonist sõltuv parandamine (homoloogne rekombinatsioon , mittehomoloogne DNA otste ühendamine)
Nukleotiidide muutused, mis nõuavad DNA parandamist.
Oksüdatiivne kahjustus- lämmastikaluse kaksiksidemetele, suhkru sturktuurile
Hüdrolüüs- fosfaatrühmle, riboosi ja lämmastikaluse sidemele, lämmastikaluse aminorühma sidemele
Metülatsioon- lämmastikaluse aminorühmale
DNA iseeneslik kahjustus. Depuriinimine ja desamiinimine hüdrolüüsi teel.
Depuriinimine-lämmastikaluse eemaldumine suhkru küljest
Desamiinimine- lämmastikaluse aminorühma asendamine hapnikuga
Radiatsiooni ja kemikaalide poolt põhjustatud DNA kahjustused. Tümiini dimeeride ja O6-metüülguaniini teke ja parandamine.
Kõrvutiasetesevate tümiinide vahele tekib side, sideme lagundab fotoreaktiivne ensüüm
O6-metüülguaniini puhul tooimub guaniini alküleerimine(metüülgrupp lisatakse hapniku juurde). Metüültransferaas parandab vea. Aktiivtsentris tsüsteiin seotakse metüülrühmaga.
Kaks põhilist DNA parandamise viisi (lämmastikaluste ja nukleotiidide välja lõikamine).
Lämmastikaluse väljalõikamine- DNA glükosülaad eemaldab lämmastikaluse, AP endonukleaas ja fosfodiesteraas eemaldavad suhkru ja fosfaadi . DNA polümeraas lisab uue nukleotiidi ja ligaas kinnitab.
Nukleotiidi väljalõikamine- Nukleaasiga lõigatakse suurem osavälja, DNA helikaas II lõhub vesiniksidemed ja transpordib väljalõigatudnukleotiidid ära. DNA polümeraas sünteesib uue ahela ja ligaas sünteesib fosfodiestersideme
DNA valepaardumise ja sälkude parandamine.
MutS tunneb ära valepaardumise ja MutL tunneb ära katkemise koha ja lagundab uue ahela kuni valepaardumiseni. Ahel eemaldatakse ja sünteesitakse uus. Kui valepaardumist parandav geen (MSH2) on vigane -pärilik käärsoolevähk
Kaks viisi kuidas parandatakse mõlema DNA ahela samaaegseid katkeid Nende parandamisviiside põhimõtteline erinevus.
Mittehomoloogne DNA otste ühendamine- toimub enne DNA replikatsiooni. Ku heterodimeerid tunnevad DNA katkised otsad ära. Katkised otsad liidetakse, kuid esineb deletsioon , osa geneetilist materjali läheb kaduma
Homoloogne rekombinatsioon – toimub vahetult peale DNAreplikatsiooni ja enne raku jagunemist. Otsi ei liideta vaid katkemiskoht parandatakse kasutades teist homoloogse kromosoomi komplementaarset ahelat . Katkenud kohta lõigatakse 5´ otsast lühemaks ja ahelaid vahetakase komplementaarsuse alusel. Katkenud kohale pikendatakse ahel kasutades homoloogse kromosoomi tervet ahealt. DNA ahelate vahetust katalüüsivad RecA(bakteritel) ka Rad51 (eukarüootidel), aitavad DNA kaksikahelalahti arutada
DNA hübridiseerumine
DNA ahela kinnitumine teise ahela külge, toimub katseklaasi tingimustes, paardumine nõrk ja lühiajaline. Kasutatakse in situ hübridisatsiooni (ISH) tehnikas ja flourutseeruvas tehnikas (FISH), haiguste diagnostika , kromosoomide terviklikkus kindlakstegemiseks
Sugurakkude meioosis toimuv homoloogiliste kromosoomide vaheline ristsiire
Meioosi käigus toimuv geneetilise materjali ümberkombineerumine (homoloogiliste kromosoomide sõltumatu lahknemine , ristsiire, geeni konversioon ).
Homoloogiliste kromosoomide sõltumatu lahknemine-Anafaasis
Ristsiire ja geeni konversioon- Profaasi pahhüteeni ja dipolteeni faasis
Kromosoomide sünapsi teke ja selle struktuuri muutused meioosi I profaasi erinevatel etappidel .
Sünaptoneemiline kompleks-moodustub paardunud kromosoomide vahele
Mehhanism, mille kaudu meioosis toimuv homoloogne rekombinatsioon tekitab kromosoomides ristsiirdeid
Spo11 katkestab DNA ahela ja Mre11 nukleaasi kompleks lõikab katkestatud DNA lühemaks. RecA taoline valik katalüüsib ahealte vahetuse .
DNA ahelaosade vahetus ja nende ligeerimine, edasi toimub Holliday ühenduste liikumine ehk harude migreerumine.
Geeni konversiooni ja ristsiirde erinevus- konversioonis toimub väikeste DNAosade vahetamine, ristsiirdes vahetatakse suuri DNA lõike
Mutatsioonide teke nukleotiidide keemilise muutmise tagajärjel.
Transpositsioon ja konservatiivne saitspetsiifiline rekombinatsioon
Transposoonide kolm põhiklassi :
DNA-ainult transposoonid- esinevad ainult DNA kujul, liikumiseks on vajalik transposaas, sisenevad retsipenti lõika ja kleebi viisil. Transposoon võib olla korduv ümberpääratud DNA järjestus, transposaasid kinnituvad järjestusele ja moodustavad transposoomi, mis eemaldatakse ahelaase ( doonor koromosoon parandatakse, kuid sinna võivad jääda augud.
Retroviirusesarnased retrotransposoonid- kasutavad pöördtranskriptaasi ja integraasi (viiruste transposaas), levivad vahendaja RNA kaudu rakkude jagunemisel
Mitteretroviiruselised retrotransposoonid-kasutavad pöördtranskriptaasi ja endonukleasi, levivad vahendaja RNA kaudu. L1 element kromosoomis,tehakse RNA, endonukleaas seondub polyA sabaga . PolyA seondub sihtmärk DNA ja RNA pealt sünteesitakse uus DNA lõik, mis seotakse sihtmärk DNA ga
DNA-ainult transposoonide ja retrotransposoonide põhimõtteline erinevus.
Transposaaside olemus ja funktsioon.
Transposaasid katalüüsivad transposooni lisamist sihtmärk DNA-sse
Konservatiivse saitspetsiifilise rekombinatsiooni erinevus transposoonidest.
Nõuab erinevalt transposoonidest spetsiifilist DNA järjestust nii doonor kui ka retsipent DNA osas ning ta ei jäta auke DNA ahelasse
RNA ja transkriptsioon .
RNA keemiline struktuur- riboos, fosfaatrühm, lämmastikalused (G,C,A,U)
DNA matriitsi alusel toimuv RNA süntees e. DNA transkriptsioon.
Üheahelalise RNA süntees, mis on komplemntaarne ühega kahest DNA ahelast ja kasutab seda DNA ahelat matriitsina sünteesil.
Transkriptsiooni initsiatsioon : kormatiini struktuuri avamine ehk kromatiini remodelleeriv kompleks ja topoisomeraas. Transkkrisptsiooniks on vaja cis aktiveerivate elementide ja trans aktiveerivate faktorite koostoimet. Algab initsiatsiooni kompleksi moodustumisega.
Rakkude poolt toodetavad RNA-d
mRNA-d - Informatsiooni RNA-d (ingl. k. messenger RNA), kodeerivad kindlaid DNA nukleotiidse järjestuse piirkondi polüpeptiidahelate aminohappeliseks järjestuseks
rRNA-d - Ribosoomi RNA-d, moodustavad ribosoomide põhistruktuuri ja katalüüsivad valgusünteesi
tRNA-d - Transport RNA-d, transpordivad aminohappeid ribosoomi, kus need lülitatakse polüpepdiidahelasse
snRNA -d - Väiksed tuuma RNA-d, osalevad paljudes tuumas toimuvates protsessides, k.a. pre-mRNA splaissing
snoRNA -d - Väiksed tuumakese RNA-d, mis aitavad töödelda ja keemiliselt muuta rRNA-sid
miRNA -d - MikroRNA-d, reguleerivad geeniekspressiooni blokeerides spetsiifiliste mRNA-de translatsiooni ja põhjustavad nende lagundamist
siRNA -d - Väiksed segavad RNA-d, lülitavad välja geeniekspressiooni juhtides mRNA-de lagundamist ja moodustades kompaktse kromatiini struktuuri
piRNA-d - Piwi-ga seostuvad RNA-d, seostuvad piwi valkudega ja kaitsevad sugurakke transposoonsete elementide eest
lncRNA-d - Pikad mittekodeerivad RNA-d, paljud neist toimivad kui tellingud; nad reguleerivad mitmeid erinevaid protsesse rakus, k.a. X-kromosoomi inaktivatsioon
DNA struktuuris oleva TATA-kasti ja promootori piirkonna roll DNA transkriptsiooni läbiviimises. Eukarüoodi DNA transkriptsiooniks vajaliku valkude kompleksi põhilised komponendid.
TATA box- DNA ahela neljanukleotiidne järjestus, millele kinnitub TBP valk,mis on transkriptsioonifaktori TFIID koosesisus. Transkriptsioonifaktorid: TFIIA, TFIIB, TFIIE, TFIIH (käitub nagu helikaas), TFIIF
Promootor - Spetsiifiline järjestus millele kinnitub RNA polümeraas II
Enchancer-akivaatorvalk, mis on vajalik transkriptsiooni alustamises, kinntiub mediaatorile
CTD- Rna polümeraasi c-terinaalne doeen, RNA polümeraasi saba fosforüülitakse ja ta erladub promootorilt ning jätkab RNA ahela pikedamist. Fosforüülimise tagajärjelt seostuvad RNA töötlemise faktorid polümeraasile ja hakkavad RNA-d ümberkujundama.
Kromatiini ümberkujundav kompleks
Histoone ümberkujundav ensüüm
Mediaator- sinna kinnitub enhancer
Eukarüootide RNA polümeraasid.
RNA polümeraas I – transkribeerib 5,8S, 18S ja 28S rRNA geene
RNA polümeraas II – transkribeerib kõiki valke kodeerivaid geene, aga lisaks ka snoRNA, miRNA, siRNA, lncRNA ja enamust snRNA geene
RNA polümeraas III – transkribeerib tRNA, 5S rRNA, mõnesid snRNA ja teiste väikeste RNA-de geene
Üldiste transkriptsioonifaktorite ülesanne DNA transkriptsiooni läbiviimises.
Nad aitavad paigutada eukarüootide RNA polümeraasi täpselt promootorile.
Nad aitavad DNA ahelaid teineteisest lahti tõmmata, selleks et transkriptsioon saaks alata .
Nad aitavad vabastada RNA polümeraasi promootori küljest, selleks et viia transkriptsioon n.ö. pikendamise (ingl.k. elongation ) etappi.
Informatsiooni ülekande etappide võrdlus prokarüootide ja eukarüootide geeni struktuurist valkude struktuuriks. Prokarüootide ja eukarüootide mRNA struktuuri võrdlus.
Prokarüootide DNA-s puuduvad intornid ja eksonid ning saadud mRNA-d ei pea töötlema vaid saab koheselt suunata translatsioon . Ühelt mRNA-lt on võimalik saada mikroobidelt mitmeid erinevaid valke. Eukarüootides DNA sisaldab eksoneid ja introneid ning saadud mRNA on vaja töödelda, intronid välja lõigata. Poly A 3´saba lisamine ja cap struktuuri lisamine 5´ Cap valgud on algselt seotud polümeraasi sabaga.
Ainult täielikult defosforüleeritud RNA polümeraas II on võimeline alustama sünteesi.
RNA splaissingu e. kokkupõime põhimõte. Pre-mRNA kokkupõime mehhanism. Splaissosoom
RNA alternatiivse kokkupõime tähtsus - mittekodeerivad DNA järjestused välja lõigata, adeniin nukleotiid introni 3´otsas ründabintroni 5´ otsa ja lõikab sealt mRNA katki.
snRNAd moodustavad kompleksi valkudega mille tagajärjelt tekivad väikesed tuuma ribonukleovalgud (snRNP),mis viivad splaissingu läbi.
BBP(branchpoint binding protein )hargemispunkti valk- tunneb introni keeru koha ära ( lasso tekitamise koha). Splaissosoomide tekkeks ja ümberkorraldamiseks on vaja ATP hüdrolüüsi, osaleb ligikaudud 200 valku.
Eksonite ja intronite omavahelise eristamise mehhanism- eksoneid aitavad ära tunda SR valgud, mis tõmbavad ligi ka U1 ja U2 snRNA
CBC-capile seostuv kompleks
hnRNP- heterogeense tuumaga ribonukleovalgud, võivad eelistatult seostuda intronile ja aitavadsplaisosoomidel neid eksonitest eristada.
Eksonite ja intronite piiri märkimine ning splaissosoomide kokkupanek algab juba siis kui RNA polümeraas veel pikendab RNA ahelat.
Nukleotiidide konsensusjärjestused suunavad eukarüootide mRNA 3ʹ-otsa lõikamist ja polüadenüleerimist.
Konsensusjärjestus, mis on kodeeritud juba genoomis ning mille tunneb ära spetsiifiline valk.
CPSF- lõikamise ja polüadenüleerimise spetsiifiline faktor
CstF- lõikamist stimuleeriv faktor
Mõlemad faktorid on RNA polümeraasi saba küljes ja seostuvad konsensus järjestusele. Polü A polümeraas (PAP) poly A saba lõpus, sabale kinnituvad ploü A sesostuvad valgud. Kui valis PAP ja CPSF eralduvad.
mRNA transport läbi tuumapoori kompleksi.
mRNA-le seostuvad:
EJC- eksoni ühenduskompleks,paikenvadsinna,kus varem olid intronid
CBC-capiga seostuv kompleks
Poly A sesotuvad valgud
hnRNP ja SR valgud- eemalduvad enne tuumapoori läbimist
Tuumapoorist läbides kinnituvad mRNAle translatsiooni algatavad faktorid (elF4G, elF4E ) cabigaseostuva kompleksi asemele.
Kuus taset, mille juures toimub eukarüootide geeniekspressiooni reguleerimine
Transkriptsiooni kontroll (tuumas)
RNA prtosessingu kontroll (tuumas)
RNAtranspordi ja lokalisatsiooni kontroll (tsütosoolis)
Translatsiooni kontroll (tsütosoolis)
mRNA lagundamise kontroll (tsütosoolis)
Valgu aktiivsuse kontroll (tsütosoolis)
Kuus erinevat transkriptsiooni regulaatorite tüüpi
heeliks-pööre-heeliks valgud
homeodomeeni valgud
leutsiini tõmbluku valgud
β-lehe tüüpi DNA-d äratundvad valgud
tsink -sõrme valgud
heeliks- ling -heeliks valgud
Transkriptsiooni regulaatorite seostumine DNA cis-regulatoorsetele järjestustele
Regulaatroid sisaldavad struktuurseid motiive , mis loevad DNA nukleotiidseid järjestusi. Need on mittekodeerivad cis regulatoorsed järjestused, mis peavad asuma samas kromosoomis,kus asuvad geenid mida nad reguleerivad. Cis- regulatoorsetele järjestustele seostuvad trankriptsiooni regulaatorid , iga regulaator tunneb ära oma järjestuse.
Dimeeridena seostub regulaator tugevamalt kui monomeeridena.
Nukleosoomide reguleeriv roll transkriptsiooni regulaatorite seostumises DNA-le.
Transkriptsiooni regulaator seondub halvemini kui cis regulatoorne järjestus on nuklesoomi keskel ja paremini kui n.ö hingab .
Regulatoorsete geenide ja operoni paiknemine ning struktuur bakteri kromosoomis.
Operon- grupp geene, mis moodustavad ühtse regulatoorse või kontrollüksuse.
Mikroobide transkriptsiooni käivitab ainult üks promootor.
Operaator- (cis regulatoorne järjestus)- operoni osa, mis kontrollib õhe vi mitme struktuurgeeni avaldumist , olles seandumiskohaks ühele või mitmele regulaatorvalgule.
Struktuurgeenid- geenid, mis määravad polüpeptiidide sünteesi või mittetranslaaeriva RNA sünteesi.
Repressorvalgud lülitavad geeniekspressiooni välja ja aktivaatorvalgud lülitavad selle sisse.
Mõlemad seostuvad cis- regulatoorsele järjestusele DNA-s
Transkriptsiooni aktiveerimine eukarüootide näitel kui cis-reguleeriv järjestus asub promootorpiirkonnast kaugel.
Juhul kui on kaugemal, siis tekitatakse ling,nii ,et cis kaardub promootori peale
Geenide transkriptsiooni erinevused eukarüootides ja prokarüootides .
Prokarüootides seostuvad transkriptsiooni regulaatorid ( aktivaatorid ja repressorid) otse DNA-le või RNA polümeraasile.
Eukarüootides seostuvad transkriptsiooni regulaatorid (aktivaatorid ja repressorid) DNA-le või RNA polümeraasile paljude vahevalkude kaudu.
Eukarüootides kontrollivad paljud transkriptsiooni regulaatorid cis-regulaator piirkondade kaudu ühte geeni, mille ulatus on tuhandeid nukleotiidi paare.
Eukarüootides tekivad transkripsioonil DNA lingud.
Eukarüootide DNA on pakitud nukleosoomidesse ja veel keerulisematesse struktuuridesse.
Transkriptsiooni regulaatorite ja transkriptsioonifaktorite DNA-ga seostumise piirkondade erinevus
Eukarüootidel võivad cis-regulatoorsed järjestused paikneda promootori lähedal, aga ka intronites või allavoolu geeni teistes piirkondades. Paljud transkriptsiooni regulaatorid toimivad mediaatori kaudu, mõned aga seostuvad otse transkriptsiooni faktoritele või RNA polümeraasile. Mediaator ja üldised transkriptsioonifaktorid on samad kõigi RNA polümeraas II abil transkribeeritavate geenide jaoks.
Erinevad transkriptsiooni regulaatorid moodustavad komplekse vastavalt sellele, millise cis-reguleeriva järjestusega nad seostuvad. Kaasaktivaatorid ja kaasrepressorid ei seostu otse DNA-le, vaid DNA-ga seotud transkriptsiooni regulaatoritele.
Transkriptsiooni aktivaatorite roll üldiste transkriptsioonifaktorite ja RNA polümeraasi DNA-le kinnitumise reguleerimises.
Eukarüootide üldised transkriptsioonifaktorid ja RNA polümeraas ei suuda ise seostuda promootorile, mis on nukleosoomi koostises. Ligipääsu võimladavad transkriptsiooni aktivaatorid. Aktivaatovalgud kutsuvadesile muudatusi kormatiini struktuuris: nukleosooide ümberkorraldamine, nukleosoomide eemaldamine, histoonide asendamine, histoonide ümberkorraldamine.
Aktivaatorid kutsuvad esile lisaregulaatorite seostumise, aitavad RNA polümeraasil seostuda promootorile, vabastavad RNA polümeraasi, selleks, et alustada transkriptsiooni, vabastavad RNA polümeraasi peatuskohast.
Kolm viisi kuidas eukarüootide transkriptsiooni repressorid inhibeerivad transkriptsiooni.
Aktivaatorid ja repressorid võistlevad sama regulatoorse piirkonna pärast DNA-l
Repressor takistab aktiveeriva signaali jõudist aktivaatorile
Repressor takistab üldiste transkriptsioonifaktorite kompleksi moodustamist
Repressor värbab kormatiini ümberkorraldava kompleksi, et see viiks proootori piirkonna transkriptsioonieelsesse seisundisse
Repressor tõmbab histooni deatsetülaasi promootori juurde. Histoonide atsetüleerituse vähedamine takistab transkriptsiooni
Repressor tõmbab kohale histooni metüültransferaasi, mis paneb histoonidele külge metüülgrupi
Isolaatorite ja tõkisjärjestuste osa DNA transkriptsiooni reguleerimises.
Isolaatorid takistavad cis-regulatoorsete järjestuste toimet kõrvalasuvatele geenidele , Tõkisjärjestused (ingl.k. barrier sequence) takistavad heterokromatiinse ala levikut kromatiinil.
Transkriptsioonijärgne geeniekspressiooni kontroll
Transkriptsiooni sumbumine-geenide ekspressiooni inhibeeritakse transkriptsiooni enneaegse lõppemise tõttu
Ribolülitite osa geeniekspressiooni kontrollis- Ribolülitid (ingl.k. riboswitch) on lühikesed RNA järjestused, mille kuju muutub kui nendele seostuvad väiksed molekulid (näit. metaboliidid). Nad paiknevad vastsünteesitud mRNA 5´-otsa läheduses.
RNA alternatiivse splaissingu negatiivne ja positiivne kontroll (repressor- ja aktivaatorvalgud)
Neg kontroll- Repressorvalk seostub pre-mRNA-l kindlale järjestusele ning blokeerib splaissingu valkude ligipääsu
Pos kontroll- Splaissingu valgud ei suuda eraldada kindlat intronit ilma aktivaatorvalgu abita
RNA toimetamine
A-st I-ks- adeniini desaineerimine inosiiniks (ADAR ensüüm)
C-st U-ks tsütosiini deamineerimine uratsiiliks (apolipoproteiin B äralõigatud osaga vorm)
mRNA transport tuumast tsütoplasmasse on rakus rangelt reguleeritud.
HIV puhul- osa viiruse mRNA jääb splaissimata ja ei tohiks tuumast lahkuda, splaissitud mRNA alusel süntesitakse Rev valk, mis toob ka splaissimata mRNA tuumast välja.
mRNA-de ümberpaiknemine raku tsütoplasmas peale tuumast väljumist.
Transport mööda tsütoskeletti ja seostumine ankuvalkudega
Juhuslik difusioon ja seostumine ankuvalkudega
Osa mRNA-sid lagundatakse enne ankuvalkudega seostumist
Geeniekspressiooni kontroll translatsiooni tasemel. Shine - Dalgarno järjestuse osa geeniekspressiooni kontrollis (mikroobidel)
Mikroobides kontrollib translatsiooni konserveerunud nukleotiidne järjestus AUG koodoni ees. Sellele järjestusele ei pääse ribosoomid ligi kui sinna on seotud translatsiooni repressorvalk. Temperatuuri tõus lülitab sisse, ribolüliti välja, antisense RNA lülitab välja.
Geeniekspressiooni kontroll fosforüülimise tasemel.
Translatsiooni algatusfaktori eIF2 fosforüülimine proteiinkinaasi poolt viib valgusünteesi alla.
Kui eIF2 on seotud GDP-ga, siis nukleotiidivahetusfaktor eIF2B eemaldab temalt GDP ja asendab GTP-ga ning eIF2 aktiveerub . Kui aga eIF2 on fosforüülitud, siis seob ta eIF2B ja selline kompleks on täiesti inaktiivne.
Eukarüootide mRNA translatsiooni alustamist mõjutab sageli stardikoodonite „lekkiv skanneerimine“.
Mitte esimese, vaid järgmiste AUG stardikoodonite lugemine ribosoomi subühiku poolt võib reguleerida eukarüootide mRNA translatsiooni alustamist. Tekivad valgud, mille N-terminaalsest otsast on osa puudu. Kui sealt puudub signaaljärjestus, siis sellised valgud ei lähe tsütoplasmavõrgustikku ja jäävad tsütosooli. Seega aminohappelise järjestuse poolest väga sarnaste valkude paiknemine rakus võib olla täiesti erinev.
Geeniekspressiooni reguleerimine mRNA stabiilsuse tasemel. Eukarüootide mRNA lagunemise kaks viisi.
Kui mRNA polüA sabalüheneb kriitilise pikkuseni, siis mRNA lagundatakse.
Lagundamine toimub kas 5´3´ (capist sabani) või 3´5´ suunas deadenülaasi toimel
Kaks viisi kuidas mRNA translatsioon ja lagundamine konkureerivad omavahel.
mRNA translatsioonil ja lagundamisel osalevad nii 5´-cap kui ka 3´ polüadenüleeritud ots. Polü-A lühenemine ja cap-struktuuri eraldamine võistlevad mRNA translatsiooniga, s.t. toimuvad samaaegselt.
mRNA molekulide võimalikud paiknemiskohad pärast tuumast väljumist.
Lagundamine P-kehades ( processing bodies) või säilitamine stressi graanulites.
Mittekodeerivad RNA-d, mis reguleerivad geeniekspressiooni
rRNA-d – loevad geneetilist koodi
tRNA-d – osalevad valgusünteesis
Telomeeride koosseisus olevad RNA-d – osalevad kui matriitsid kromosoomi otste replitseerimises
snoRNA-d – modifitseerivad ribosomaalset RNA-d
snRNA-d – osalevad RNA splaissingu läbiviimises
Xist RNA – osaleb emasloomade X kromosoomi ühe koopia inaktiveerimises
Kolm viisi kuidas RNA interferents muudab geeniekspressiooni eukarüootides
Siia klassi kuuluvad: mikroRNA-d (miRNA-d), väiksed segavad RNA-d (siRNA-d) ja piwi-seoselised RNA-d (piRNA-d). Kõik nad on lühikesed, algselt kaheahelalised, seostuvad RNA-le ja vähendavad geeniekspressiooni:
Lagundavad RNA millele seostunud
Aeglustavad translatsiooni ja hävitavad RNA
Moodustavad heterokromatiini DNA-st millest RNA transkribeeritakse
miRNA-d reguleerivad mRNA translatsiooni ja stabiilsust.
miRNA-sid sünteesitakse RNA polümeraas II poolt, lisatakse cap-struktuur ja polüadenüleeritakse, toimub lõikamine dicer ensüümi abil ning seondub valguga tekib RISC -kompleks (ingl-k. RNA-induced scilencing complex), kuhu kuulub ka Argonaut. RISC kompleks represseerib translatsiooni või lagundab mRNA
RNA interferents, mille kutsuvad esile siRNA-d (mRNA lagundamine või heterokromatiniseerumine).siRNA-d (ingl.k. small interfering RNAs) on väiksed (~ 23 nukleotiidipaari) kaheahelalised RNA-d, mis tekivad Dicer’i toimel. Tekib kas RISC kompleks või RITS (ingl.k. RNA-induced transcriptional silencing) kompleks. RITS metüleerib histoone, DNA-d ning transkriptsioon peatub (heterokomatiseerimine)
Pikkade mittekodeerivate RNA-de ja piRNA-de osa geeniekspressiooni kontrollis.
lncRNA-d (ingl.k. long noncoding RNA) kodeeritakse RNA polümeraas II poolt, neil on cap-struktuur, polü-A saba ja nad on sageli splaissitud
Seovad kokku valke, is juhivad sama protsessi, kontrollivad geenide transkriptsiooni samal kromosoomil (cis) või teisel kromosoomil (trans)
Paigutavad valke kindlatele RNA või DNA järjestustele.
Ribosomaalsete RNA-de teke eukarüoodi rakus.
Tuumakese ehitus ja tema muutused rakutsükli jooksul.
G2- tuumake
Mitoos - tuumake laguneb
G1- tuumake koondub
S- DNA replikatsioon
Tuumakese osa ribosoomide ja teiste ribonukleoproteiinide sünteesis eukarüootides. Ribosoomi subühikute moodustumine rRNA-st ja valkudest, tuumakesse on koondunud tRNA sünteesi määravad geenid
Geneetilise koodi mõiste ja tema degenereerituse põhjused.
mRNA lugemisraami mõiste.
Valku kodeerivat järjestust e. transleeritavat DNA piirkonda nimetatakse ka avatud lugemisraamiks – ORF. ORF algab initsiaatorkoodoniga AUG ja lõpeb stop – koodoniga. Erinevate lugemisraamide vahel asuvad spaisser – järjestused. Lugemisraami suund on 5´3´
Nukleotiidne triplettide seeirad mRNAs ,mida tõlgendatakse translatsioonil
Transport-RNA molekuli struktuur ja funktsioon.
Ristiklehe kujuline, 3´ lõpus CCA asub kinnitunud aminohape estersidemega, antikoodon loopis on antikoodon. Sisaldab ebatavalisi aminohappeid- kahe metüüliga guaniin (N,N-dimetüül G), kahe vesinikuga uratsiil (dihüdro U), väävel asendab hapniku uratsiilis (4-tiouridiin), deamineeritud A ( inosiin ).
Funktsioon-kanda translatsiooniks juurdelisanduvaid aminohappeid
Geneetilise koodi degenereerituse põhjused. Koodoni ja antikoodoni ebakindel paardumine.
Degenereeritus: Erinevaid antikoodoneid kandvad tRNA-d võivad siduda samu aminohappeid. Laperdav alus võimaldab ühel antikoodonil seostuda mitme erineva koodoniga. Laperdav koodon asub kolmandas positsioonis
Valgusüntees.
Aminoatsüül-tRNA süntetaasi poolt aktiveeritud aminohapped seotakse tRNA külge.
Rakkudes on 20 erinevat aminohapet ja neile vastab 20 erinevat aminoatsüül-tRNA süntetaasi, mis tunnevad neid ära ja seovad tRNA molekulile, mis sisaldab vastavat antikoodonit.
I etapp- aminohape kinnitub aminotsüül tRNAsüntetaasi aktiveerimis saiti, adenüleeritakse (lisatakse AMP)
II etapp- tRNA külge OH rühma külge (tRNA riboosi 3´) seotakse aminohape, tekib tugev esterside ja AMP eraldub
mRNA struktuuris sisalduva geneetilise koodi polüpeptiidahela aminohappeliseks järjestuseks transleerimise kaks etappi.
1.Kontroll, et õige aminohape saaks õige tRNA külge,vahendaja aminotsüül-tRNA süntetaas.
Vale aminohappe puhul viiakse aminohape editing site ja eemaldatakse.
2.Kontroll, et aminohapped saaksid õiges järjekorras polüpeptiid ahelasse ning nagu kodeeritud mRNA-s
Aminohapete polüpeptiidahelasse liitmise protsess (peptidüül-tRNA ja aminoatsüül-tRNA).
Peptidüül- tRNA- tRNA, mis on veel peptiid ahelaga seotud.
Aminotsüül-tRNA aminohape lämmastik atakeerib teise aminohappe karbonüülrühma (C- terminaalne ots). Tekib peptiidside ja vana peptidüül tRNA vabaneb (OH rühmaga).
Bakterite ja eukarüootide ribosoomide erinevused.
Bakterite: 70S: 50S suur subühik :5S rRNA(120 nukelotiidi) ja 23S rRNA (2900 nukelotiidi) 34 valku 30S väike subühik: 16S rRNA (1540 nukleotiidi), 21valku
Eukarüootidel: 80S: 60S suur subühik: 5S rRNA(120 nukleotiidi), 28S rRNA (4700 nukelotiidi),5,85S rRNA (160 nukleotiidi)- 49 valku
40S väike subühik: 18S rRNA (1900 nukleotiidi)- 33 valku
mRNA ja tRNA seostumiskohad ribosoomis. mRNA molekuli transleerimise etapid.
mRNA seostub ribosoomi väikese subühiku peale. tRNA on kolm seostumiskohta suure ja väikese ribosoomi subühiku vahel. Translerimise etapid: E- exit site, P- peptidüül tRNA site, A- aminotsüül- tRNA site)
Ribosomaalsete RNA-de funktsioonid. Ribosüümi mõiste.
Ribosoom koosneb 2/3 RNA-st ja 1/3 valkudest. rRNA-d (kuid mitte valgud) annavad ribosoomile struktuuri, aitavad siduda tRNA mRNA-le ja katalüüsivad peptiidsidemete teket, seega käituvad kui ensüümid (ribosüümid).
Valgusünteesi algatamiseks ja lõppfaasiks vajalikud komponendid ja struktuurid eukarüootides.
I etapp( initsiatsioon): Ribosoomi väikese subühiku P sitei kinnitub initsiaator tRNA (Met).tRNA-le kinnitub eIF2 (eukarüoodi algatusfaktorid (ingl.k. eukaryotic initiation factors). eIF4E ja eIF4G - eukarüootide translatsiooni algatusfaktorid (asuvad mRNA cap struktuuri juures) transpordivad mRNA ribosooi väikese subühiku seostumis seiti. Initsiaator tRNA liigub mööda mRNAd ja otsib start koodonit AUG. Koodon leitud eIF2 eemaldub ja suur ribosoomi ühik seondub
II etapp (elongatsioon): aminotsüül tRNA seostub A seiti, moodusutb esimene peptiidside (Met ja ah),katalüüsib peptidüül transferaas (ribosoomi suuremas alaühikus). Suur subühik nihkub kolme nukleotiidi võrra. Väike subühik nihkub kolme nukleotiidi võrra ja üks tRNA lahkub E seiti kaudu
III etapp (terminatsioon): ahela pikenemine lõpeb stoppkoodoniga (UAA,UAG, UGA).Aminotsüül tRNA asemel seostub Aseiti vabastamisfaktor (eRF),mis langetab peptidüül transfraasi aktiivsust. Ensüüm katalüüsib OH rühma peptidüül tRNA-le aminohappe asemel (lisatakse veemolekul ). mRNA vabaneb, ribosoom laguneb subühikuteks.
Valgusünteesi algatamise erinevus bakteri ja eukarüoodi rakus.
Bakterid saavad sünteesida rohkem kui ühe valgu sama mRNA molekuli alusel ja alustada translatsiooni mRNA erinevatest kohtadest . Eukarüootide ribosoomil on mRNA-le seostumiseks ja translatsiooni alustamiseks vaja 5ʹ otsa.
Shine-Dalgarno järjestused (järjestused, kuhu seondub ribosoomi väike subühik 16S)
Lagundamisele määratud valkude äratundmine ubikvitiinligaasi poolt ning nende valkud ubikvitinüleerimise protsess.
Ubikvitiin seostub aktiveeriva ensüümi külge (E1). See kompleks seostub ubikvitiini külge siduva ensüümiga (E2) ja E1 vabaneb. Lagundatav valk seondub E3(ubikvitiinligaas- tunneb valesti pakitud või oksüdeerunud aminohappeid sisaldavaidvalgud,mis kuuluvad lagundamisele). E2 küljes olev ubikvitiin seotakse lagundatava valgu külge.
E3 aktiveerib- fosforüülimine proteiin kinaasi poolt,allosteeriline üleminek ligandi seondumise tõttu, allosteeriline üleminek valgu subühiku lisandumise tõttu
Lagundamissignaali vallandumine- valgu fosforüülimine proteiin kinaasi poolt, signaali katte eemaldamine, ebastabiilse N-terminuse tekitamine
Valkude lagundamine proteasoomis.
Ubikvitiinhüdrolaas eraldab ubikvitiini lagundamisele määratud valgu küljest ning valk suundub lahtipakkimise rõngasse (heksameerne rõngas),ATPaasid aitavad valgu lahti pakkida.
Valgusünteesi etapid eukarüoodi rakus.
Transkriptsiooni algatamine, Cap-struktuuri lisamine,mRNA ahela pikendamine , splaissing, mRNA lõikamine, polüadenüleerimine, mRNA sünteesi lõpetamine , mRNA tuumast välja eksport , mRNA lagundamine, Valgusünteesi algatamine, Valgusünteesi lõpetamine, valkude kokkupakkimine, Valkude lagundamine
Signaalide ülekanne rakkudes.
Rakku saabuvate ja rakus levivate signaalide integreeritus.
Intratsellulaarne retseptro molekul kinnitub retseptor valgule, edasi toimub signaali edasikanne intratsellulaarsete signaalvalkude kaudu, kuni signaal jõuab märklaud valguni ning toimub muutus metabolisimis, geeni ekspressioonis või raku kuju muutus ning liikumine
Rakkude reageerimine väljast tulevatele signaalidele.
Rakk jääb ellu,jaguneb, differentseerub või sureb
Rakkudevahelise signaali ülekande viisid.
Endokriinne signaliseerimine (hormooni sekreteerimine verre)Parakriinne signaliseerimine- signaal sekreteeritakse teise raku pinna retseptoritele (faktorite perekonnad: Fibroblasti kasvufaktorid, Hedgehog faktorid, Wnt faktorid, TGF-β faktorid
Autokriinne signaliseerimine- signaalväljub rakust ning kinnitub raku enda retseptoritele, toimub aukliiduste kaudu
Signaliseerimine plasma membraani kinnitunud valkude kaudu
Sünaps -neuronist läheb signaal neurotransmitterite kaudu märklaud rakku
Rakuväliste signaalmolekulide seostumine raku pinnaretseptoritele või rakusisestele retseptoritele.
Raku pinnapealsed retseptorid - hüdrofiilne signaalmolekul
Rakusisesed retseptorid- väikehüdrofoobne signaalmolekul kandja valgul liigub rakku ja seal tuuma,kus on intratsellulaarne retseptor. Nt steroidhormoonid
Proteiinkinaaside ja -fosfataaside ning GTP seostumise ja hüdrolüüsi osa signaalide sisse ja väljalülitamises.
Proteiin kinaasi poolt lisatakse fosfaat valgus oleva aminohappe hüdroksüülrühmale ning aktiveeritakse. Proteiin fosfataas eemaldab fosfori valgul ja inaktiveeritakse
Valgul on endal GTPaasne aktiivsus –Valgul on GDP,kui sinna seondub GTP, sktiveerub valk. GTP hürolüüs inaktiveerib valgu
GTP-d siduvate valkude e. GTPaaside toimemehhanism.
GTPaas katalüüsib GTP hüdrolüüsi,mis inaktiveerib valgu.
GTPaasi aktiveeriva valgu ja guaniin nukleotiidi vahetava faktori toimemehhanism.
GAP – GTPaasi aktiveeriv valk suurendab GTPaasi hüdrolüütilist aktiivsust seega tekib GDP ning valk inaktiveerub
GEF - guaniin nukleotiidi vahetav faktor vahetab valgu küljes oleva GDP GTP vastu aktiveerides selle kaudu valgu
Proteiin kinaaside struktuuri element, mis määrab nende funktsiooni. Kinaasi aktiveerumine peale seda kui ta fosforüülib enda struktuuris oleva türosiini.
Src tüüpi Struktuur- rasvhape (plasmamembraani sisepinnaga seostumise koht), SH3 (peptiidiga seostumise koht), SH2(fosfaadi kinnitumine), kinaasi domään, COOH.
Fosfaadi eemaldamine (SH2) lõdvendab kinaasi struktuuri. Aktiveeriv ligand seostub SH3. Kinaasi fosforüülib enda struktuuris oleva türosiini ja aktiveerub
Signaliseeriva kompleksi seostumine retseptorile.
Inaktiivne retseptor ja tema poolt aktiveeritavad valgud on seotud kompleksis tellingvalguga (scaffold protein) või signaliseeriv kompleks seostub retseptorile ainult ajutiselt , siis kui retseptor on aktiveerunud. Aktiveerunud retseptor fosforüleerib iseennast .
Retseptori aktiveerumine põhjustab fosfolipiidide (fosfoinosiitide) ülefosforüülismist ning rakusiseste signaiseerivate komplekside moodustamist
Fosfatidüülinositooli (PI) modifitseerimine fosfoinositiidideks (PIP)
Fosfatidüülinositoolil on vabad hüdroksüülgrupid inositooli suhkru küljes, mida võidakse fosforüülida ning tekitada fosfoinositiidid.
Fosfoinositool- ja fosfoinositiidkinaasid fosforüülivad fosfoinositooli ja fosfoinositiide ning fosfoinositiidfosfataasid defosforüülivad fosfoinositiide.
Signaliseeriva kompleksi teke valkude moodulite kokkupaneku teel.
Ekstratsellulaarne signaal molekul kinnitub retseptorile, retseptor fosforüleerib iseennast.Fosfoionisiitide külge kinnitub PH (plekstriini homoloogia domeenid ) ja selle küljes on omakorda PTB (fosfotürosiin-seostuvad domeenid) ja IRS1 proteiin, mille fosforite külge seondub SH2, SH3 külge seondub PH valk(kinnitunud fosfinosiidie külge).PH Sos altiveerib Ras.
Rakuvälisele signaalile järgneva aeglase ja kiire vastuse erinevus
Kiire vastus: sekundid või minuteid aegavõttev, põhjustab raku liikumise, sekretsiooni jametabolismi
Aegalne vastus: minuteid kuni tunde aegavõttev, põhjustab raku kasvu või paljunemist. Valgu sünteesi mõjutavad protsessid võtavad aega
Signaali ülekande positiivne ja negatiivne tagasiside.
Positiivne- aktiveeritud B suurendab A aktiivsust
Negatiivne- aktiveeritud B vähendab A aktiivsust
Viisid kuidas märklaudrakk väldib rakuvälise signaalmolekuli toimet.
Retseptori arestimine endosoomi poolt (retsptor koos signaalmoekuliga)
Retseptori mahareguleerimine lüsosoomi poolt (reteptori ja signaalmoekuli lagundamine)
Retseptori inaktiveerimine
Intratsellulaarse signaalvalgu inaktivatsioon
Inhibiitorvalgu produktsioon
Atsetüülkoliini poolt esilekutsutud reaktsioonid eri tüüpi rakkudes.
Südamelihasrakkudes- aktsioonpotentsiaali sageduse vähendamine, südamerütmi aeglustumine
Süljenäärmetes- sekretsiooni tõus
Skeletilhastes- kontraktsiooni
Põhimõte, kuidas tsüklilise AMP kontsentratsioon mõjutab rakus geeniekspressiooni (proteiin kinaas A, cis-regulatoorne järjestus DNA-s).
Kui adenüül tsüklaas aktiveeritkase (kinnitunud plasma membraanis), toodetakse tsüklilist AMP, mis aktiveerib omakorda proteiinkinaasi. Aktiveeritud proteiin kinaas liigub tsütosoolist tuuma ja aktiveerib CREB-i, mis liigub CRE positsiooni (Cis-regulatoorne järjestus,mis on tundlik tsüklisele AMP-le) DNA-l. CREB-le seostub CBP (CREB binding protein) vajab ATP-d ,mis aktiveerib transkriptsiooni
Raku pinnaretseptorite kolm klassi
Ioonkanalitega seotud retseptorid- signaalmolekulid lähevad läbi ioonkanali
G-valk seotud retseptorid- signaalmolekul kinnitub inaktiivsele retseptorile. G-valk seondub retseptorile ja aktiveerib selle. Inaktiivne ensüüm kinnitub G-valgule ning kõik on aktiveeritud
Ensümaatiliste omadustega - Signaal molekul moodustab dimeeri ning aktiveerob katalüütilise domääni (türosiin-kinaas retseptor)
Ensüümiga seotud retseptorid- Signaal molekul kinnitub retseptorile, milele omakorda kinnitub türosiinkinaas (türosiin-kinaas seotud retseptor)
Ensümaatiliste omadustega retseptorid
Retseptor-türosiin- kinaasid - fosforüleerivad türosiine, mis asuvad rakusisestel signaalmolekulidel
Retseptorisarnased türosiinfosfataasid - eraldavad rakusuisestelt signaalmolekulidelt fosfaatgruppe
Retseptor- seriin / treoniin -kinaasid - fosforüleerivad seriine või treoniine regulaatorvalkudel, mis on seostunud latentsetele e. uinuvatele geenidele
Retseptor-guanülüültsüklaasid - katalüüsivad tsüklilise GMP teket tsütosoolis
Ensüümiga seotud retseptorid
Türosiin-kinaas-seotud retseptorid - seostuvad rakusiseste valkudega, millel endal on türosiinkinaasne aktiivsus
Histidiin -kinaas-seotud retseptorid - aktiveerivad nn. “kahekomponentset” signaalirada, milles kinaas kõigepealt fosforüleerib iseennast ja siis kohe kannab fosfaadi teisele rakusisesele signaalmolekulile
G-valkude ja nende retseptorite struktuur
Trimeerne GTP-d siduv valk. Kinnitunud plasmamembraani(alfa ja gamma). Koosneb alfa: ras domään, AH domään (GDP seostumis koht),beeta ja gamma
G-valgu retseptor (GPCR)- seotud plasmamembraanis
G-valgu aktiveerumine G-valk-seotud retseptori abil.
Signaalmolekul aktiveerib G-valgu retseptori, G-valk kinnitub Ras domääniga GPCR-le, vabaneb GDP ja siseneb GTP, mis aktiveerob alfa subühiku ja eraldunud beeta, gammaa subühikud .
G-valk-seotud retseptor-kinaasi ja arrestiini osa G-valk-seotud retseptori aktiivsuse mahasurumises.
Aktiveerunud G-valk-retseptor stimuleerib GRK (G-valk seotud retseptor kinaas), et see fosforüüliks teda ennast mitmest kohast, mille järel seostub temale arrestiin ja surub G-valk-seotud retseptori aktiivsuse maha. Nüüd ei seostu G-valk-seotud retseptor enam G-valgule.
Fosfolipaas C-β keskne roll fosfatidüülinositool-4,5-bisfosfaadi hüdrolüüsis diatsüülglütserooliks ning inositool-1,4,5-trisfosfaadiks ning kuidas see vahendab G-valk seoseliselt retseptorilt lähtuvat signaali rakusisese Ca2+ - ioonide taseme tõusuks ja proteiinkinaas C aktiveerimiseks.
Signaalmolekul aktiveerib G-valk seoselise retepstori, mis omakorda aktiveerib G-valgu, mis aktiveerib fosfolipaas C-β.Fosfatidüülinositool-4,5-bisfosfaat(PIP2) hüdrolüüsitakse fosfolipaas C-β poolt inositool-1,4,5-trisfosfaadiks (IP3) vabastab Ca2+ endoplasmaatilisest retiikulumist) ja diatsüülglütserooliks (DAG) (aktiveerib proteiin kinaas C koos vabanenud Ca ioonidega)
Mehhanismid, mille abil hoitakse raku tsütosoolis madalat Ca2+ -ioonide kontsentratsiooni.
Ca2+ -ioonide kontsentratsioon raku tsütosoolis on palju madalam kui rakuvälises keskkonnas või tsütoplasma -võrgustikus. Raku plasmamembraanis ja tsütoplasmavõrgustiku membraanis on Ca2+- pumbad , mis kasutades ATP energiat pumpavad Ca2+ -ioone raku tsütosoolist välja.
Ca2+ lainete tekke ja levimise mehhanism rakus.
Rianodiini retseptor
Positiivne tagasiside- Ca väljavool tsütosooli aktiveerib järjest uusi kanaleid
Negatiivne tagasiside- Kui Ca tase on tõusunud liiga kõrgele , siis kanalid sulguvad ja ca ei pääse tsütosooli ning luumenisse jääb õige kogus kaltsiumi.
Kalmoduliini aktiveerumise tingimused ja tema toime märklaudvalkudele.
Kalmoduliin seob Ca2+ - ioone ning aktiveerib sihtmärkvalke
Kui kalmoduliinile seostub neli Ca2+ - iooni, siis seostub ta märklaudvalkudele ja aktiveerib neid. Ca2+/kalmoduliin-sõltuvad kinaasid fosforüülivad sihtmärkvalke.
Põhimõte, mille alusel retseptor-türosiinkinaasid toimivad kui signaali ülekandjad rakus.
Ensüümiga seotud retseptorid – nende tsütoplasmaatiline osa on kas ensümaatiliste omadustega või otseselt seotud mõne ensüümiga.
Türosiinkinaasne domeen fosforüülib retseptori tsütosoolipoolse osa türosiini kõrvalahelad
Retseptor-türosiinkinaaside aktiveerumine dimeriseerumise kaudu.
Signaal valk kinnitub insuliini retseptorile, transautofosforüülimine aktiveerib kinaasseid domeene, transautofosforüülimine kutsub esile signaliseerivate valkude seostumiskohtade paljastumise, signaliseerivate valkude aktiveerumine ja signaalide allavoolu liikumine
Tütokiinide poolt aktiveeritava JAK-STAT signaliseerimise raja toimimise põhimõte. (Näide türosiin-kinaas seotud retseptorist)
Tsütokiini retseptoridele kinnitub tsütokiin, retseptori küljes olevad valgud fosforüülivad teineteist ja aktiveeruvad. JAKvalgud fosforüülivas retseptorit (STAT valke). STAT valgud eralduvad ja tekitavad transkriptsiooni regulatsiooni kompleksi ning kinnituvad cis regulatoorsele järjestusele, algab märklaud geeni transkriptsioon.
SH2-e sisaldavate rakusiseste signaalvalkude seostumine aktiveerunud retseptor-türosiinkinaasidele.
SH2 seostub rakusiseste valkude fosforüülitud türosiinidele ja SH3 proliinirikastele motiividele
Ras GTP-aasi aktiveerimine retseptor-türosiinkinaasi poolt ning vahendajavalkude ning guaniin nukleotiidi vahetava faktori osa selles.
Aktiivsele retseptor türosiinkinaasile kinnitub signaavalgud (SH2, SH3), millele kinnitub Ras-GEF (Sos), mis on guaniini nukleotiidi vahetav faktor. Ras-REF aktiveerib inaktiivse Ras valgu (GDP fosforüülitakse),aktiivne Ras aktiveerib MAP kinaas, kinaas, kinnas , ATP toimel tekib MAP kinaas, kinaas ning sellest omakorda MAP kinaas, mis mõjutab valgu aktiivsus või geeni ekspressiooni.
TGFβ superperekonna signaalvalkude toimimise põhimõte retseptor-seriin/treoniin kinaaside ja Smad’ide kaudu.
TGFβ – transformeeriva kasvufaktor β superperekonna valgud on dimeersed ja neid sekreteeritakse rakust välja. Siia kuuluvad 2 alamperekonda: TGFβ/ aktiviin perekond ja luu morfogeenne valk (ingl.k. bone morphogenic protein, BMP).
TGFβ tüüp-II retseptori seriin/treoiin kinaas fosforüülib tüüp-I retseptori, mille tulemusena kinnituvad transkriptsioni regulaatorid (Smad2 või Smad3), neile liitub (Smad4). Smadid liiguvad cis regulatoorsele järjestusele moodustades seal transkriptsiooni rgulatsiooni kompleksi ning algatavad märklaud geeni transkriptsiooni.
Neli põhilist raku pinnaretseptorite klassi.
TGF beeta retseptorid
Tsütokiini retseptorid
Türosiin-kinaasi retseptorid- JAK-STAT, Ras
G-valgu seoselised retseptorid- Ca taseme tõus,
Geeniekspressiooni reguleerimise alternatiivsed võimalused.
Notch retseptor- retseptor proteiin.
Signaalvalk Delta – transmembraane inhibiitor signaal valk
Notchi tsütoplasmapoolne osa kui transkriptsiooni regulaator- Notch valgu tütoplasmapoolne osa lõigatakse ära ning see liigub tuuma kus ta reguleerib transkriptsiooni
Wnt/β-kateniini signaliseerimise rada.
Rakust väljasekreteeritavad Wnt valgud seostuvad Frizzled retseptoritele ja inhibeerivad β-kateniini lagundamist. Osa β-kateniini on seotud kadheriinidega ja osaleb rakkude adhesioonis, ülejäänu aga lagundatakse kui puudub signaal Wnt valgult . Wnt valk toimib põhiliselt kui morfogeen , mis kontrollib organismi arengut embrüogeneesis
Hedgehog, Patched, Smoothened ja Ci valgu koostoime .
Ilma Hedgehog signaalita hoiab Patched (transmembraane retseptor) Smoothened vesiikulites, kus ta on inaktiivne. Ci (Cli) valk lagundatakse ubikvitileeritakse ja fosforüülitakse ning lagundatakse osaliselt proteosoomides ning Hedgehog märklaud geeni ei aktiveerita
Hedgehog signaaliga Patched võetakse raku sisse ja lagnudtatakse, smoothened fosforüülitakse ning vabaneb vesiikulist ja läheb plasmamembraani., kus ta inhibeerib Cli proteolüüsi ning Cli liigub tuuma ja aktiveerib transkriptsiooni
Hedgehog valk kutsub esile rakkude jagunemise, kuid tema üleekspressioon põhjustab vähki
NFκB signaaliraja aktiveerimine TNFα poolt.
TNFα (tuumori nekroosi faktor α) kinnitub TNFalfa retseptorile, mis aktiveerib IKK(IκB kinaas kinaas) kompleksi. See kompleksi fosforüülib IκB (NFκB inhibiitorvalk) Fosforüülitud ja ubikvitinüleeritud IkB lagundataske proteosoomis. Vabanenud NFkB kinnitub cis regulatoorsele järjestusele koos koaktiveeriva valguga ning märklaud geeni transkribeeritakse.
NFκB on latentne transkriptsiooni regulaator, mis on eriti oluline põletikuliste ja teiste immunoloogiliste protsesside reguleerimises
Steroidhormoonid ( kortisool , steroidsed suguhormoonid , vitamiin D), türeoidhormoonid ja retioidid seostuvad rakusisestele transkriptsiooni regulaatoritele.
Need on väiksed, hüdrofoobsed molekulid, mis difundeeruvad läbi plasmamembraani ja seostuvad rakusisestele retseptoritele, mis on transkriptsiooni regulaatorid. Nendeks on steroidhormoonid (kortisool, steroidsed suguhormoonid, vitamiin D3), türeoidhormoonid ja retioidid.
Tuumas paiknevate DNA-le seostuvate retseptorite toimemehhanism.
Kõik tuumas paiknevad DNA-le seostuvad retseptorid on homo- või heterodimeerid. Nad seostuvad spetsiifilistele DNA järjestustele, mis paiknevad nende geenide läheduses, mida nad reguleerivad.
Kasvajate teke ja areng.
Healoomulise ja pahaloomulise kasvaja erinevus.
Healoomuline kasvaja lokaliseerub ühes piirkonnas (nt juhas), halvaloomulise kasvaja rakud liiguvad juhast välja. Healoomuline kasvaja ei tungi teistesse kudedesse ega anna metastaase, mis esinevad vähi korral.
Vähirakkude klassifikatsioon .
Kartsinoomid – vähid , mis tekivad epiteliaalsest koest
Sarkoomid – vähid, mis tekivad sidekoest või lihaskoest
Leukeemiad ja lümfoomid – vähid, mis tekivad valgetest vererakkudest või nende eellastest
Närvisüsteemi rakkudest pärit kasvajad
Kasvajarakkude klonaalne evolutsioon .
Mutatsiooni tagajärjel suureneb mingi ühe raku jagunemisvõime või väheneb tõenäosus tema surmaks. Selliste rakkude järglased annavad kasvajarakkude klooni, mis on altimad uute mutatsioonide tekkeks.
Kontaktinhibitsiooni puudumine vähirakkudel.
Normaalsete rakkude puhul peatub rakujagunemine kui kogu tassi pind on rakkudega ühtlaselt kaetud, vähirakud jätkavad aga kasvamist, tungides üksteise peale (kontaktinhibitsiooni puudumine). On tekkinud transformeerunud rakud.
Glükoosi omastamise ja suhkru ainevahetuse muutumine vähirakkudes , Warburgi effekt
Intensiivne ja kiire glükolüüs viiakse läbi anaeroobselt (kuna kiirem varaint), tekib palju laktaati
Kasvaja arengut toetavad suurenenud rakujagunemine ja vähenenud apoptoos .
Vähirakkudele on iseloomulik kromosoomide katkemine ja erinevad DNA kahjustuse vormid. Vaatamata sellele, et vähirakud on stressis (nende homeostaas on rikutud), muteeruva nad niivõrd, et apoptoosi mehhanism ei käivitu. Vähirakkude jagunemine on kiirem kui nende suremine , kusjuures nad pigem surevad nekroosi kui apoptoosi teel.
Telomeeride osa vähirakkude tekkes .
DNA replikatsioonist tulenev rakkude vananemine (ingl.k. replicative cell senescence) – normaalsetel rakkudel peatub rakujagunemine telomeeride pideva lühenemise tõttu. Vähirakkudes on: 1) telomeraasi aktiivsus pidevalt kõrge, mistõttu nende telomeerid ei lühene või ei kaota katvaid valke; 2) holomooogilise rekombinatsiooni teel pikendavad nad oma kromosoome
Vähi- ja stroomarakkude koostoime.
Vähirakud kujundavad ümber stroomarakkude füsioloogia ja vastupidi, muutunud strooma rakud hakkavad toetama vähirakke. Seega väljakujunenud vähikolle koosneb paljudest eri tüüpi rakkudest.
Angiogenees kui vähirakkude jagunemist ja kasvu toetav protsess.
Vähirakkude juures suureneb angiogenees, et varsutada rakke toitainetega
Epiteliaalne-mesenhümaalne üleminek tekkivas vähikoes kui eeldus metastaaside tekkeks.
Epiteliaalne-mesenhümaalne üleminek (ingl.k. epithelial-mesenchymal transition, EMT) – epiteliaalsete rakkude muutumine mesenhümaalsete rakkude sarnasteks. Leiab aset organismi arengus kuid on aluseks ka kartsinoomide tekkel. Põhiline tunnus on rakkude adhesiivsuse vähenemine ning see, et nad hakkavad tungima ümbritsevatesse kudedesse .
Metastaas .
Ivadopoodid lagundavad basaalmembraani ning kartsinoomi rakud migreeruvad ekstratsellulaarse maatiksi fiibritel veresoontesse ning sisenevad invadopoodide abil.
Vähirakke iseloomustavad tunnused.
Vähirakud kasvavad, kuigi nad ei peaks olemasolevates tingimustes seda tegema. Vähirakkude ainevahetuses on oksüdatiivne fosforüülimine vähenenud ja märkimisväärselt tõusnud aeroobne glükolüüs.
Vähirakud läbivad rakujagunemise tsükli kuigi nad ei peaks olemasolevates tingimustes seda tegema.
Vähirakud lahkuvad lähtekoest (nad on invasiivsed) ning elavad ja jagunevad (metastaseeruvad) neile võõrastes kudedes.
Vähirakkude stressivastused on ebanormaalsed , s.t. nad elavad ja jagunevad tingimustes, mille juures normaalsed rakud surevad. Nad lähevad vähem apoptoosi kui normaased rakud.
Vähirakud on geneetiliselt ja epigeneetiliselt ebastabiilsed.
Vähirakud ei allu DNA replikatsioonist tulenevale vananemisele, tootes pidevalt aktiivet telomeraasi või kaitstes muul moel oma telomeere lühenemast.
Onkogenees .
Rakkude transformatsiooni mõiste.
Raku allumatus kasvu piiravatele faktoritele.
Primaarsete ja püsiliini rakkude erinevus.
Primaarsed rakud - organismi normaalsest koest eraldatud rakud, millel ei ole in vitro piiramatut paljunemisvõimet.
Püsiliini rakud - rakud, mis on spontaanselt immortaliseerunud (eraldatud kasvajatest või spontaanselt transformeerunud) ning võimelised in vitro piiramatult paljunema.
Protoonkogeenide, onkogeenide ja kasvajate supressorgeenide mõisted.
Protoonkogeenid - tavaliselt raku jagunemist reguleerivad normaalsed geenid, mis muteerudes võivad muutuda kasvajat tekitavateks onkogeenideks.
Onkogeenid - raku kasvu või jagunemise kontrollis osalevate normaalsete geenide (protoonkogeenide) üliaktiivsed või üleekspreseerunud mutantsed vormid, mis muudavad normaalse raku kasvajarakuks.
Kasvajate supressorgeenid - geenid, mille muteerumisel kaob nende õige funktsioon ning mille tulemusel arenevad kasvajad.
Onkogeenide ja kasvajate supressorgeenide dominantne ja retsessiivne olek kasvaja tekkel.
Dominantne mutatsioon , mis viib onkogeeni üliaktiivsusele
Kaks retsessiivset mutatsiooni, mis inaktiveerivad tuumorsupressor geeni
Rakkude jagunemist ja kasvu kontrollivad valgud, mille muteerumine võib viia kasvaja tekkele.
Viirusi aktiveeriv signaalretseptor, signaal molekulid, signaal retseptorid, intratsellulaarsed andurid , intratsellulaarsed retseptorid, transkriptsiooni faktorid, raku tsükli kontroll valgud, DNA parandu valgud, apopoosi valgu.
Geeniekspressiooni regulatsiooni tasemed rakus.
Kontroll transkriptsiooni tasemel – kontrollitakse kui sageli ja millal transkribeeritakse vastavat geeni (transkriptsioonifaktorid, steroidhormoonid ja nende retseptorid, DNA promootor- ja enhanserpiirkonnad, heterokromatiniseerumine, DNA metüleerimine, geenide selektiivne amplifikatsioon).
Kontroll RNA protsessingu tasemel – kontrollitakse, kuidas toimub primaarse transkripti splaissing (RNA transkriptist eemaldatakse intronid ja seejärel ühendatakse eksonid) või mõni muu modifikatsioon .
Kontroll RNA transpordi tasemel – kontrollitakse, milliseid mRNA molekule viiakse tsütoplasmasse, kus toimub valkude süntees.
Kontroll translatsiooni tasemel – kontrollitakse, milliste tsütoplasmas leiduvate mRNA molekulide abil toodetakse ribosoomides valke (kontroll mRNA eluea kaudu, RNA järjestuse “redigeerimine” jne.).
Kontroll mRNA lagundamise tasemel – selleks lagundatakse selektiivselt mõnesid mRNA molekule tsütoplasmas.
Posttranslatsiooniline kontroll – selleks aktiveeritakse või inaktiveeritakse toodetud valke selektiivselt või transporditakse neid erinevatesse raku osadesse.
Viiruste toime erinevused vastuvõtlikes ja mittevastuvõtlikes rakkudes.
Viiruse poolt nakatatud vastuvõtlikes rakkudes läbib viirus lüütilise tsükli, mis lõpeb tema järkjärgulise vabanemisega ja raku surmaga.
Mittevastuvõtlikes rakkudes ei suuda viirus kogu elutsüklit lõpuni viia, rakk transformeerub ja algab selle piiramatu pooldumine.
DNA ja RNA viiruste erinev käitumine peremeesrakus. RNA viiruste onkogeenne toime peremeesrakule.
DNA viirused – viiruse DNA integreerub peremeesraku genoomi ja ekspresseerub konstitutiivselt.
RNA viirused (retroviirused) – nakatavad uusi peremeesorganisme ja -rakke, kuid integreeruvad ka peremeesraku genoomi ja kanduvad järglastele sugurakkude kaudu edasi. Võivad käituda kui onkogeenide vektorid, kandes neid ühest rakust teise.
Rous’i sarkoomi viirus’i on eelmisest genoomist üles korjanud c-Src geeni (protoonkogeen), mis on muteerunud ja muutunud v-Src’iks ( onkogeen ), mis viirusega nakatumise korral põhjustab uude DNA-sse integreerudes kasvaja teket.
Valgud, mis võivad omandada onkogeense toime. Kasvaja antigeeni mõiste.
Protoonkogeenide poolt kodeeritavad valgud: kasvufaktorid ja nende retseptorid, G-valgud, türosiinkinaasid, seriin/treoniinkinaasid, signaalvalgud, transkriptsioonifaktorid, rakkude surma reguleerivad valgud
Kasvajate antigeenid - kasvajate poolt toodetud makromolekulid, mis on omased ainult kasvajarakkudele ning tingivad organismis immuunvastuse teket.
Põhjused, miks protoonkogeenid muutuvad onkogeenideks.
V-onc poolt kodeeritud valku ekspresseeritakse tunduvalt rohkem kui c-onc poolt kodeeritud valku.
Protoonkogeenid, mis aktiveeruvad punktmutatsioonide tõttu nende nukleotiidses järjestuses. Valgu ekspressiooni tase seejuures ei muutu, muutub valgu funktsioon.
Genoomi ümberkorraldused (DNA insertsioonid, translokatsioonid, amplifikatsioonid), mis aktiveerivad protoonkogeene.
Kolm võimalust kuidas protoonkogeen muutub üliaktiivseks ja temast tekib onkogeen.
Deltsioon või punktmutatsioon- hüperaktiivne valk normaalsetes kogustes
Regulatoone mutatsioon- normaalse valgu ületootmine
Geeni amplifikatisoon- normaalse valgu ületootmine
Kromosoomi ümberpaiknemine- normaalse valgu ületootmine või hüperaktiivse valgu tootmine
Her2 ja EGF retseptori muutumine ligandist sõltumatuteks onkogeenideks.
Her2retseptori puhul asendub valiin gultamiiniga ning tekib Neu onkogeen-
EGF retseptori inaktiivne türosiin kinaasi retseptor aktiveerub ning tekib onkogeen ErbB
Mitogeense raja regulaatori c-myc muteerumisel v-myc’iks toimuvad muutused rakutsüklis.
Rakutsükkel ei peatu või rakud ei lähe apoptoosi
Kasvajate supressorgeenid pRb ja p53.
Kasvajate supressorgeen – geen, mille aktiivsus on vajalik raku normaalseks elutegevuseks ja mille funktsiooni kadumine põhjustab kasvajate teket (näit. pRb ja p53 valke kodeerivad geenid).
pRb –tuumas asuv fosforit sisaldav valk, mis mõjutab rakutsüklit
p53 – kasvaja supressor ja transkriptsiooni regulaator, mis inhibeerib rakutsüklit ja indutseerib apoptoosi rakkudes, milles DNA on kahjustatud
p53 valgu osa rakutsükli peatumises DNA kahjustuse korral
DNA kahjustuse korral proteiin kinnas fosforüülib p53. Aktiivne p53 seondub geeni p21 regulatoorsesse piirkonda, toimub transkriptsioon, translatsioon, mille käigus toodetakse p21 (Cdk inhibiitor valk).p21 inaktiveeri G1 faasi
Rb valgu poolt teostatav rakutsükli kontroll.
Retinoblastoom tekib kui organismi üks retioblastoomi valku kodeeriva geeni alleelidest on inaktiivne ning toimub ka teise alleeeli muteerumine.
Rb valk on geeni rgulatoorse valgu inhibiitor. Kui aktiivne Rb kinnitub geeni regulaator valgule, siis S-faasi geenid inhibeeritakse (rakk ei prolifereeru)
Kui rb valk on inaktiivne, siis toimub geeni ekspressiooni ja raku proliferatsioon
Kuus võimalust kuidas rakk võib kaotada tuumorsupressor geeni Rb normaalse koopia.
Kromosoomi lahknemisel on üks kromosoom kaduma läinud, kromosoomi kadumisel duplikeeritakse kromosoom, mitootiline rekominatsioon, geeni konversioon, deletsioon, punkt mutatsioon
Papilloomi DNA viirus aktiveerib rakkude jagunemist E6 ja E7 valkude kaudu.
Papilloomiviirused on DNA viirused. Emakakaela epiteeli rakkudes on nad latentsel kujul kromosoomiväliste plamiididena, mis replitseeruvad kromosoomidega samas rütmis.
Viiruse valgud vahendavad viiruse kontrollitud paljunemist välimises epiteelirakkude kihis, Healoomuline kasvaja või soolatüügas
Raku DNA-sse sisenenud viiruse geen kodeerib viiruse valkude reguleerimatut tootmist, mis sunnib basaalkihi rakke piiramatult jagunema , mis tähendab vähi teket.
Viiruste valgud E7 (seob Rb) ja E6 (seaob p53), mille tulemusena toimub raku jagunemine
Rakkudele on jagunemiseks vaja mitogeenset ja kasvufaktorite signaali.
Mitogeen aktiveerimine suunab raku jagunemisele
Kasvufaktori aktivatsioon on vajalik toitainete omastamiseks ja kasutamiseks
Põhjus, miks juhtivad, aga mitte kaasnevad mutatsioonid määravad ära kasvaja tekke. Vähirakkude genoomi ebastabiilsuse olulisus.
Juhtivad mutatsioonid (ingl.k. driver mutations), mille arv ei ole suur, määravad ära kasvaja tekke. Juhtiv mutatsiooni kloonil on eelis jääda ellu ning tekitada edasisi mutatsioone . Kuivõrd vähirakkude genoom on väga ebastabiilne tekib rakkudes ka palju n.n. kaasnevaid mutatsioone (ingl.k. passengers mutations), mis aga ei ole määravad vähi tekkes.
Vähi tüvirakkude teke koes ja nende areng.
Normaalsed rakud sõltuvad niššist, normaalsetest tüvirakkudest tekkivad vähirakud kohanevad uue niššiga, vähirakud muutuvad niššist sõltumatuks
Kartsinogeenide mõiste.
Aine, mis põhjustav vähi teket inimese organismis, nt aflatoksiin B1, asbest , arseen , benseen
Vähiravi meetod, mille puhul kasutatakse ära normaalsete ja vähirakkude DNA parandamise erinevat võimet.
PARP (polüADP-riboos polümeraas) parandab üheahelalist DNA-d (1. tee). Tuumorsupressorid Brca1 ja Brca2 parandavad kaheahelalist DNA-d (geneetilise rekombinatsiooni teel) (2. tee). PARP inhibiitorid tapavad vähirakke, mille Brca1 või Brca2 geenid on defektsed.
PARP inhibiitor blokeerib DNA parandamise põhitee (1.tee). Normaalsed rakud parandavad DNA katke matriitsahelas varutee (2) kaudu, mis vähirakkude puhul ei tööta.
Abl protoonkogeeni muutumine onkogeeniks (Bcr-Abl liitvalgu teke) kroonilise müeloidse leukeemia korral.
Bcr geen (22 kromosoom), Abl geen (9 kromosoom), kui on toimunud katkemine, siis viiakse lbi translokatsioon , 22 osa transporitakse 9 kromosoomi ossa , tekib Bcr-Abl geeni. Ekspresioonil tekib Bcr-Abl valk, mis on üliaktiivne ning aktiveerib liitvalgu, mis põhjustab hematopoeetiliste eellasrakkude kontrollimatut jagunemist.
Gleevec valk seostub Abl valgu türosiinkinaase domeeniga,signaali ei teki ning proliferatsiooni ei eisne, ei teki leukeemia
Kasvajaid ümbritseva mikrokeskkonna immunosupressiooni vähendamine kui vähiravi üks võtetest.
Kasvajate arengut saab peatada ka suurendades immuunvastust kindlat tüüpi vähi rakkude vastu. Kasvajat ümbritsevas koes on immuunsüsteem tugevasti allasurutud. T- lümfotsüüdid ei ründa organismi oma antigeene, vastasel juhul tekiks autoimmuunsus .
Vähirakkude ravimresistentsuse tekke ärahoidmine.
Tuleb kasutada mitmeid ravimeid korraga
Patogenees ja infektsioon.
Peremeesorganismi ja mikroobide suhteid käsitlevad mõisted.
Mutualism – peremeesorganism ja temal asuv mikroob saavad üksteisest vastastikku kasu.
Kommensalism – mikroob saab kasu peremeesorganismist, kuid ta ei kahjusta seda, aga pole talle ka vajalik ega kasulik.
Parasitism – mikroob saab kasu peremeesorganismist, kuid kahjustab seda.
Esmane patogeen – mikroob, mis üksinda põhjustab peremesorganismi infektsiooni.
Oportunistlik patogeen – mikroob, mis kahjustab peremeesorganismi ainult siis, kui selle immuunsüsteem on nõrgestatud.
Bakterite erinevad vormid. Gram positiivsete ja Gram negatiivsete bakterite erinevus. Fakultatiivsete ja obligatoorsete patogeenide erinevus.
Spiroeedid, kokid, kokobatsillid, virbiord, batsillid
Gram pos- peptidoglükaani kiht paks , teihhoiinhape
Gran neg- LPS,õhuke peptidoglükaan
Fakultatiivsed patogeenid on näiteks bakterid , mis paljunevad väljaspool peremeesorganismi ning kahjustavad seda kui satuvad sinna juhuslikult.
Obligatoorsed patogeenid – bakterid, mis saavad paljuneda ainult peremeesorganismis.
Patogeensete ja mittepatogeensete bakterite geneetilised erinevused. Horisontaalne geeni ülekanne bakterites .
Viruletsed geenid
Geeni ülekanne,trasnformatsioon (transposoon), transduktsioon ( bakteriofaag ), konjugatsioon ( plasmiid )
Bakteri poolt toodetud toksiinide peremeesrakku jõudmise mehhanism.
B alaühik tekitab toksiini reteptorile poori , millele kinnitub A alaühik king endosoomis transporditakse rakku.
Malaariat tekitava parasiidi elutsükkel.
Hallasääsk imeb verd ja sporosoiidid pääsevad verre, replitseeruvad maksas , vabanevad merozoiidid, mis lähevad RBC, rõngasjas staadium areneb tekib skisont, mis nakatab uusi RBC. Kui areneb välja gametotsüüt, ja sääsk imeb sellist verd, siis sääseks toimub gametotsüdide areng gameetideks ning toimub viljastamne,arenebsügoot, ookineet, mis siseneb soolde ja kasvavad. Vabanevad sporosoiidid ja migreeruvad sääse süljenäärmetesse.
DNA viiruse elutsükkel.
Siseneb rakku (valk laguneb, vabaneb DNA), DNA transkrisptsioon (et valgu toota) ja replikatsioon. Uus viirus partikkel uutst valkudest ja replitserunud DNA-st.
DNA ja RNA viiruste ehitus.
DNA- ümbris , kapsiid,valk,DNA
RNA- ümbris, kapsiid,valk,RNA
Viiruse katte moodustumine.
Viiruse kate võetakse rakust väljudes kaasa (kodeeritud eelneavlt viiruse poolt) Esalt ER ja siis võetakse Golgi kompleksist
Inimese immunodefitsiitsust põhjustava viiruse märklaudrakud ja rakkudele seostumise retseptorid.
Makrofaagile kinnitumiseks on beeta kemokiini retseptor (CCR5), T-helperitel on alfa kemokiin retseptor (CXCR4)
Viiruste erinevad rakku tungimise mehhanismid.
Fusioon plasma membraaniga, fusioon membraaniga pärast endotsütoosi, poori moodustamine, endosomaalne membraani lõhkumine
Bakterite peremeesrakkudesse fagotsüteerimise tõmbluku ja päästiku mehhanism.
Tõmblukk- Bakter kinnitub invasiini abil retseptoritele, mis käivitab aktiini polümerisatsiooni ja bakter tõmmatakse sisse
Päästik - mikroob süstib rakk valgud,mis käivitavad aktiini polümersiatsiooni. Mikroobist pärit translokaator valgud tekitavad translokaatori raku pinnale.
NET- neutrofiil viskab välja rakuvälised lõksud mikroobidele.
Trypanosoma cruzi peremeesrakku tungimise kaks erinevat teed.
Lüsosoomi kaudu- kinnitub rakule, ca signaal kutsub lüsosoomid
Tungib lüsosoomita rakku, tekib varane endosoom, sinna liituvad lüsosoomid
Lüsosoomis sekreteeritakse poore moodustavaid valke, lüsosoomi mebraan lüüsitakse ja patogeen vabaneb
Kolm viisi kuidas parasiit kaitseb end peremeesraku toime eest.
Põgeneb endosoomist või fagosooist
Takistatakse lüsosoomiga liitumine
Ellujäämine fagolüsosoomis
Bakterite rakkudesse tungimise erinevad viisid.
Suhtlemine plasmamembraaniga transpordivesiikulite abil. Endosoom ei muutu kunagi hiliseks endosoomiks ega lüsosoomiks.
Suhtlemine tsütoplasmavõrgustikuga transpordivesiikulite abil
Liiguvad rakud mikrotuubulite mööda
Inimest nakatavate uute gripiviiruste tüvede teke.
Vahetevahel lisandub inimese gripiviiruse RNA-sse linnu- või ka seagripi viiruse segmente , mis loovad uut tüüpi gripiviiruse, mille suhtes inimesed ei ole resistentsed.
Antibiootikumide päritolu ja sihtmärgid bakterirakus.
Antibiootikumid toimivad bakterite ensüümidele , mis erinevad eukarüootide vastavatest ensüümidest või osalevad sellistes biosünteesi radades, mida loomadel ei ole.
Sihtmärgid:raku membraa, raku membraani süntees, foolhappe süntees, DNA güraas(topoisomeraas II), RNA polümeraas, valgu süntees (30S ribosoomi inhibiitor või 50S ribosoomi inhibiitor)
Kolm võimalust kuidas tekib bakterite resistentsus antibiootikumidele . Bakteritsiidsed ja bakteriostaatilised antibiootikumid.
Bakteri poolt muudetud ensüüm ei ole enam ravimile tundlik
Bakter toodab ensüümi, mis muudab või lagundab ravimi
Bakter pumpab ravimi endast välja
Immunoloogia I. Kaasasündinud immuunsus .
Inimese immuunsüsteemi organid .
Lümfisõlmed, rindkere juha, luuüdi , lümfisooned, harknääre, põrn
Lümfoidsed organid: adenoid , kurgumandlid, Peyeri naastud peensoole pinnal, appendiks, luuõdi, põrn, lümfisõlmed, harknääre
Vererakkude tekke e. vereloome piirkonnad inimese organismis embrüogeneesis ja täiskasvanu eas.
Täiskasvanud organismis toimub vereloome luuüdis ja põrnas, harvem (peamiselt patoloogiliste seisundite korral) ka maksas, neerudes, neerupealistes ja rasvkoes .
Vereloome süsteem on ventraalse mesodermi päritoluga. Imetajate embrüonaalne vereloome algab rebukoti vere saarekestes (looteväline vereloome) või aordi -gonaadi-mesonefrose piirkonnas (lootesisene vereloome). Vereloome toimub ka platsentas ja nabaväädis.
Hiljem liiguvad tüvirakud mõlemast piirkonnast loote maksa ning seejärel luuüdisse, lümfisõlmedesse, põrna ja harknäärmesse (e. tüümusesse), kus nad jäävad vererakkude allikaks organismi edasise elu jooksul.
Inimese vererakkude tüübid.
Erütrotsüüdid
II. Leukotsüüdid
1. Granulotsüüdid .
a) Neurtofiilid e. polümorfonukleaarsed leukotsüüdid
b) Basofiilid ja nuumrakud
c) Eosinofiilid
2. Monotsüüdid ja makrofaagid.
3. Lümfotsüüdid:
a) B-lümfotsüüdid ja plasmarakud
b) T-lümfotsüüdid:
*T-abistajad (ingl. k. T-helper)
*T-allasurujad (ingl. k. T-supressor)
*Tsütotoksilised T-lümfotsüüdid (ingl. k. cytotoxic T- lymphocytes)
c) Loomulikud tapjarakud (ingl. k. natural killer cells)
III. Megakarüotsüüdid ja trombotsüüdid
Humoraalse ja rakulise immuunsuse mõiste.
Toimemehhanismi järgi:
Humoraalne immuunsus on spetsiifiline immuunsus, mis on vahendatud plasmarakkude poolt toodetud antikehade poolt. Siia kuuluvad ka komplemendi valgud, mis sünteesitakse maksas. Lümfokiinide (neid toodavad T- abistaja rakud) sekreteerimise abil saavutatud immuunsus.
Rakuline immuunsus on igasugune kaasasündinud immuunsus, mille puhul organismile võõrad struktuurid tuntakse ära ja kõrvaldatakse teatud rakkude poolt (neutrofiilid, makrofaagid, loomulikud tapjarakude
Tekke aja järgi:
Kaasasündinud ja omandatud immuunsuse erinevus..
Kaasasündinud immuunsus kaitseb peremeesorganismi varases infektsiooni faasis, milles mikroorganismid endotsüteeritakse ja lagundatakse fagotsüteerivate rakkude poolt. Annab peremeesorganismile lühiaegse kaitse. Komplemendi süsteem.
Omandatud immuunsus on antigeen -spetsiifiliste lümfotsüütide vastus antigeenile, mille käigus areneb immunoloogiline mälu. Tekib lisaks kaasasündinud immuunsusele ning annab pikaajalise kaitse haiguste vastu.
Prostaglandiinid, tsütokiinid ja komplemendi süsteemi valgud.
Rakud, mille pinnal aktiveeruvad mustrit äratundvad retseptorid sekreteerivad prostaglandiine (lipiidsed) ja tsütokiine (valgulised või peptiidsed). Põletikulised tsütokiinid on TNFα, interferoon-γ, kemokiinid ja interleukiinid. Samuti aktiveerub komplemendi süsteem.
Defensiinide toimemehhanism
Nii selgroogsete, selgrootute kui ka taimede kõikide kudede epiteelirakud sekreteerivad mikroobidevastaseid aineid defensiine. Need on positiivse laenguga amfipaatsed peptiidid , mis seostuvad patogeenide membraanidele ja lõhuvad selle.
Imetajate rakud toodavad viirusevastaseid tsütokiine – interferooni α ja β, mis peatavad viiruste paljunemise
Peremeesorganismi n.n. mustrit äratundvad retseptorid. Toll’i-sarnased retseptorid.
Patogeenidele omase molekulaarse mustri (ingl.k. pathogen-associated molecular pattern) tunnevad ära peremeesorganismi n.n. mustrit äratundvad retseptorid (ingl.k. pattern recognition receptors) (paiknevad raku plasmamembraanis või rakusiseselt).
Retseptorid kutsuvad esile infeksiooni tekkekohas esile põletiku. Tolli sarnased- paikneb plasmamembraanis
Bakterite fagotsüteerimine neutrofiilide poolt.
Bakter fagotsüteeritakse neutrofiili poolt, fagosoom eraldab azurofiilsed jaspetsiifilisi graanuleid, fagosoom pH tõuseb,tekib antibakteriaalne keskkond ning miroob hävib. pH fagosoomis langeb, lüsosoomi happeline hüdrolaas lagundabmikroobi täielikult, neutrofiil läheb apoptoosi ja lagundatakse makrofaagide poolt.
Komplemendi aktiveerumise kolm teed.
Komplemendi süsteem - vereplasma valkude kogum, mille komponendid omavahelises koostoimes ründavad rakuväliseid patogeene. Komplemendi süsteem võib aktiveeruda spontaanselt kindlate patogeenide korral või patogeenile seostunud antikeha kaudu. Patogeen kaetakse komplemendi valkudega, mis soodustab patogeeni eemaldamist fagotsüütide poolt või see lõpeb patogeeni tapmisega.
Alternatiivne rada- mikroobi pinnamolekulid aktiveerivad selle tee, komplement (C3b) seondub mikroobile, C3a eraldub, toimub leukotsüüdi kaasahaaramine ja aktiveerimine, mikroob lagundatakse leukotsüüdi poolt
Klassikaline rada- antikehad aktiveerivad selle tee, komplement (C3b) seondub mikroobile, fagotsüüdi retsptor tunneb ära seotud C3b, mikroob fagotsüteeritakse
Letsiini rada- manoosi siduv letsiinaktiveerib selle raja, komplement (C3b) seondub mikroobile, tekib membraani ründav kompleks (MAC), MAC lüüsib mikroobi.
Fagotsüüdi pinnal on retseptorid, mis seotuvad patogeenile kinnituva komplemendi C3b komponendiga.
Fagotsüüdi pinnal on CR1 retseptor.
Loomulikud tapjarakud (NK-rakud) sunnivad viiruse poolt nakatunud rakke minema apoptoosi. Mehhanism, mille abil NK-rakud eristavad tervet rakku nakatunud rakust või vähirakust.
Viirusest nakatunud raku või vähiraku pinnal on NK-rakke aktiveerivad molekulid või on MHC (HLA) I valkude tase väga madal. Terve raku pinnal asuv MHC I valk seostub NK-raku pinnal oleva inhibeeriva retseptoriga, kuid nakatunud rakul pole MHC I valku ning sel juhul seostub tema pinnal olev aktiveeriv valk NK-raku aktiveeriva retseptoriganing rakk läheb apoptoosi
Dendriitrakud on vahendajad kaasasündinud ja omandatud imuunsüsteemi vahel.
Kaasasündinud immuunsus- mikroobid siseneb rakku ja fagotüsteeritakse dendriitrakkude poolt, aktiveertud dendriitrakk kannab mikroobid lümfisõlme .
Omandatud immuunsus- Dendriitrakk on lümfisõlmes ja aktiveeritud dendriitrakk kutusb kohale T-raku, mis kinnitub dendriitraku MHC valkudega.
Aktiveerunud T-rakk läheb infektsiooni kohta vereringe kaudu.
Immunoloogia II. Omandatud immuunsus.
Immunoloogia põhimõisted.
Immuniseerimine – organismi viiakse võõrvalke koos molekulidega (n.n. adjuvant), mis kutsuvad esile nende rakkude mustrit äratundvate retseptorite aktiveerumise.
Omandatud immuunsuse korral tekib kaks organismi vastust: antikeha vastus ja T-rakkude poolt vahendatud immuunvastus .
Antikehad - vere plasma valgud, mis seostuvad spetsiifiliselt kindlatele molekulidele, mida kutsutakse antigeenideks. Igal antikeha molekulil on unikaalne struktuur, mis võimaldab tal seostuda spetsiifilisele antigeenile, kuid nende põhimõtteline struktuur on sama ning seetõttu nimetatakse neid kõiki koos immunoglobuliinideks.
Antigeenid - molekulid, mis kutsuvad esile antikehade teket ja seostuvad nendega. Mitte kõik antigeenid ei kutsu iseenesest esile antikehade teket, mistõttu ainult neid antigeene nimetatakse immunogeenideks, mis on võimelised ise antikehade teket esile kutsuma.
Antigeenne determinant - see osa antigeeni molekulist, mis seostub konkreetsele antikehale; seda piirkonda kutsutakse ka epitoobiks.
Hapteenid on madalmolekulaarsed ained, millel küll on epitoop , kuid mis ei kutsu esile immuunvastust. Kui nad on aga seotud kõrgmolekulaarsele kandjale, siis nad kutsuvad esile antikeha tekke.
Tolerants - võime mitte vastata antigeeni toimele. Organismil on tolerants enda antigeenide suhtes. Selle puudumisel võib immuunsüsteem hävitada organismi enda kudesid (autoimmuunhaigused).
Immuunsüsteemi rakulised komponendid.
Lümfotsüüdid:
B-lümfotsüüdid-arenevad vereloome tüvirakkudest loote maksas ja hiljem diferentseeruvad luuüdis. Nendest tekivad plasmarakud kui antigeen seostub nende pinnal ekspresseeruva retseptoriga või nad saavad T-abistajarakkudelt signaali. Iga plasmarakk sekreteerib ainult ühe kindla spetsiifikaga antikehi e. immunoglobuliine.
T-lümfotsüüdid:
a) T-abistajad - tunnevad ära viiruse peptiide kui need on esitletud antigeeni esitlevate rakkude pinnal kompleksis MHC klass II valguga. Sekreteerivad tsütokiine ning aktiveerivad makrofaage ja B-lümfotsüüte.
b) T-allutajad - suruvad maha teiste T-rakkude ja/või B-rakkude poolt vahendatud immuunvastust.
c) Tsütotoksilised T-lümfotsüüdid - tunnevad ära viiruse peptiide, mis on seotud MHC klass I molekulidega. Nad aktiveerivad ja lüüsivad rakke, mille pinnal viiruse peptiid on esitletud.
Antigeeni esitlevad rakud: dendriitrakud, monotsüüdid/makrofaagid ja B- lümfotsüüdid, mis ekspresseerivad oma pinnal MHC klass II valke.
Loomulikud tapjarakud e. NK-rakud. Need on suured granulaarsed lümfotsüüdid, mis tapavad viirustest nakatanud rakke ja kasvajarakke.
Põhilised koesobivuse kompleksi valgud.
Põhilised koesobivuse kompleksi (ingl. k. major histocompatibility complex, MHC) klass I valgud ekspresseeruvad enamikul rakkudel, klass II valgud aga ainult antigeeni esitlevatel rakkudel. Inimesel nimetatakse neid HLA-I ja HLA-II valkudeks (ingl. k. Human Leukocyte Antigen).
Erinevate T-lümfotsüütide ja NK-rakkude funktsioonid.
Tsütotoksiline T- lümfotsüüt tunneb ära viiruse peptiide kui need on eksponeeritud MHC klass I molekulide poolt nakatunud raku pinnal. Nad aktiveeruvad ja lüüsivad rakke eraldades tsütotoksiine (perforiinid ja gransüümid).
T-abistaja rakud tunnevad ära viiruse peptiide, mis on eksponeeritud antigeeni esitleva raku pinnal MHC klass II molekulide poolt. Nad sekreteerivad tsütokiine (lümfokiine), mis stimuleerivad B- ja T-lümfotsüüte, NK-rakke ja makrofaage.
Regulatoorsed T-rakud e. T-allutaja rakud loovad tolerantsi organismi enda antigeenide suhtes ja suruvad maha effektor T-lümfotsüütide aktiivsuse.
Loomulikud tapjarakud e. NK-rakud tunnevad ära viirusest nakatunud või kasvajarakke, mille pinnalt puuduvad MHC klass I molekulid. Nad lüüsivad rakke sama mehhanismi abil kui tsütotoksilised T-lümfotsüüdid.
Omandatud immuunsuse kaks vormi (antikeha vastus ja T-rakkude poolt vahendatud vastus).
Antikeha vastus
T-rakuvahendatud vastus
B- ja T-lümfotsüütide arengu erinevused.
Mõlemad saavad alguse toruluust ühisest lümfoidsest eellasrakust. T- rakkude puhul, liigub eellasrakk tüümusesse, tekib tüomotsüüt, lümfisõlmes ja põrnas tekib antigeeni toimel T-rakk
Lümfoidsest eellasrakust luus arnebe luus homopoeetiline tüvirakk, mis areneb lümfoidseks eellasrakuks jaareneb B-rakk.
Puhkavate ning aktiveerunud ( efektor ) T- ja B-rakkude erinevused.
Puhkav rakk on normaalne. Effektor B rakk on täitnud Golgi kompleksiga (toodetakse antikehi) Effektor T-rkk toodab tsütokiine
Kapilaarijärgsete veenulite tähtsus lümfotsüütide verevoolust lümfisõlme tungimises.
Veenulist väljuvad B ja T lümfotsüüdid lümfisõlme. Lümfotsüüdid suruvadennast läbi enodeetli rakkude
B-lümfotsüütide areng ja antikehade tootmine.
Lümfoidsest eellasrakust areneb pro B-rakk,millel on intratsellulaarne immunoglobuliin raske ahel. Edasi pre B-rakus on arenenud juba rasked ahelad ja surrogaat kerge ahel. Ebaküpsel naiivsel B-rakul on immunoglobuliin välja arenenud. Küps B-rakk vabaneb lümfoidsesse oragnisse, kus talle kinnitub veel immunoglobuliine.
Antikehade toomine: B-rakul on BCR (antigeeni retseptor), antigeen on kinnitunud ning proliferatsiooni käigus eraldatakse pinnapealsed antikehad (ka antigeenidega seotud)
Immunoglobuliinide isovormid ning IgG struktuur. Antigeeni seostumiskoht.
Isovormid: IgM, IgE, IgG, IgA
IgG struktuur- Rasked ahelad ja kerged ahelad, hinge regioonis disulfiid sidemed, Otstes on antigeeni hüpervarieeruvad piirkonnad, kuhuseondub antigeen
Antikehade mitmekesisuse tekke geneetilised põhjused. Somaatiline koha-spetsiifiline rekombinatsioon kui immunoglobuliinide kerge ja raske ahela varieeruvuse alus.
Antikeha polüpeptiidahela sünteesi jaoks ei päri organismid vanematelt mitte ühtegi terviklikku geeni. Idutee rakkudes on antikehade sünteesi jaoks vajalik geneetiline informatsioon olemas ainult mõnesaja geenisegmendi kujul. Paljude somaatiliste rekombinatsioonide kaudu, mis leiavad aset just B-lümfotsüütide diferentseerumise käigus need geeni segmendid ühinevad tuhandeteks terviklikeks geenideks. Järgnevad paljukordsed somaatilised mutatsioonid nendes geenides suurendavad veelgi B-lümfotsüütide immunoglobuliinsete retseptorite mitmekesisust. Somaatiline rekombinatsioon võimaldab ka T-rakkude retseptorite (TCR) mitmekesisuse teket.
Klonaalse selektsiooni teooria. Lümfotsüütide negatiivne selektsioon kui tolerantsuse tekke alus.
Omandatud immunsuse põhimõiste, mis väidab, et omandatud immuunvastuse annavad iseseisvad antigeen- spetsiifilised lümfotsüüdid, mis on organismi enda suhtes tolerantsed.
Põhiseisukohad:
1) Iga lümfotsüüt kannab ainult üht tüüpi antigeeni retseptorit e. immunoglobuliini, mis on unikaalse spetsiifikaga;
2) Organismile võõra molekuli ja sellele vastava lümfotsüüdi retseptori seostumine viib lümfotsüüdi aktivatsioonile;
3) Diferentseerunud efektorrakud, mis tekivad aktiveerunud lümfotsüüdist, kannavad vanemrakkudele identse spetsiifikaga retseptoreid;
4) Lümfotsüüdid, mis kannavad organismi enda molekulidele spetsiifilisi retseptoreid elimineeritekse lümfoidse koe varajases arengus (nn. negatiivne selektsioon).
Immunoloogilise mälu tekkimine. Efektor ja mälurakkude erinevus. Naiivsete rakkude ja mälurakkude immunoloogilise vastuse kiirus on erinev.
Naiivse raku esimene kokkupuude antigeeniga, kui vastus kulgeb effektor rakkude liini pidi, siis kulgeb aegalne vastus. Kui aga kasutatakse mälurakkude vastust, siis kiire.
Immunoloogilise tolerantsuse teke organismi enda antigeenide suhtes.
B- rakus toimub retseptor muutmine, nii et ta enam ei tunne enda antigeene ära. Enda antigeeni äratundev lümfotsüüt läheb apoptoosi.
B- ja T-raku retseptorid on oma ehituselt sarnased. T-raku retseptori struktuur.
Mõlemal on rakust väöja ulatuv antigeeni äratugev regioon, mõlemal on muutumatud polüpeptiidahelad.
T-raku retseptor- hüpervariaabelne piirkond, konstatne piikrond ja plasmamembraani seotud osa. Kõrval CD3 valgud
Tsütotoksilised T-rakud tapavad patogeeni poolt nakatunud peremeesraku. Abistaja-T-rakud stimuleerivad teisi immuunrakke (makrofaage, dendriitrakke, B-rakke ja tsütotoksilisi T-rakke). Regulatoorsed T-rakud suruvad maha teiste immunrakkude aktiivsuse.
Antigeenist pärit peptiidi esitlemine T-rakkudele dendriitraku poolt.
T-raku pinnal on rakk-rakk adhesiooni proteiin, T-raku pinnal ko- stimulatoorse proteiini retseptor( proteiin on dendriitraku pinnal), T raku pinnal TCR (dendriidi pinnal MHC valk)
Naiivne T-rakk kohtub antigeense peptiidiga esimest korda kui seda esitlevad dendriitrakud lümfisõlmes. Hilisem mälu omav T-rakk aktiveerub selle antigeeni toimel kui talle esitlevad seda ka teised antigeeni esitlevad rakud.
Põhiliste koesobivuskompleksi (MHC) klass I ja II valkude struktuur ning nende ekspressioon atigeeni esitlevatel ja teistel keha rakkudel.
MHC I- peptiidi sidumiskoht, beeta2 mikroglobuliin, plasmamebraani kinnitunud ühe sabaga
MHC II- peptiidi sidumiskoht, alfa2 ja beeta 2, seotud kahe samaba plasmamebraani
MHC I klassi molekulid on kõigil tuumaga rakkudel
MHC II klassi molekulid on ainult antigeeni esitlevatel rakkudel (B-lümfotsüüdid, makrofaagid, dendriitrakud)
Põhilise koesobivuskompleksi (MHC) valgu ja T-raku retseptori seostumine.
Seostumise kinnitab CD8 või CD¤, mis kinnitub T-rakus olevaLck valguga.
T-rakud aktiveeruvad ainult siis kui võõras antigeen esitletakse talle antigeeni esitleva raku poolt.
T-rakud rakud toimivad ainult lähiümbruses olevatele rakkudele.
Tsütotoksiline ja abistaja T-lümfotsüüt tunnevad ära erinevaid MHC valke ning reageerivad sellele erinevalt.
T-rakud tuvastavad neid rakke, mille tsütoplasmas on patogeene, mis on B-rakkudele kättesaamatud
Tsütotoksiline T-lümfotsüüt- kinitub MHC I ja vallandab tsütotoksiinid
Abistaja T-lümfotsüüt, kinnitub MHCII klassi javallanab tsütokiinid, lümfokiinid, mis kutsuvad B-lümgotsüüdid
T-rakkude positiivne ja negatiivne selektsioon harknäärmes e. tüümuses.
Negatiivne selektsioon(rakk hävitatakse)- T-rakud, mille TCR-id seostuvad liigatugevasti enda peptiidega
Positiivne selektsioon (rakk jääb ellu)- T-rakud, mille TCR-id seostuvadenda peptiidiega mõõdukalt. Rakk jääb ellu ja kõpseb lõpuni, kas T-abistajad, tsütotoksilised T-rakud või regulatoorsed T-rakud
Nii efektor kui ka mälu B- ja T-rakud tekivad naiivsete eellasrakkude esmase immuunvastuse käigus.
Naiivne T-rakk aktiveertiakse patogeeni poolt, patogeeni spetsiifiline effektor ja T mälu rakk produtseeritakse, effektor T-rakke on rohkem kui mälu rakke
Naiivne B-rakk aktiveeritakse patogeeni ja Tfh poolt. Patogeeni spetsiifiline B-raku kloon moodustatakse. Effektor B rakke on rohekm kui mälu rakke.
Mehhanism, mille abil tsütotoksilised efektor T-rakud (või NK rakud) kutsuvad esile nakatunud rakkude apoptoosi.
NK rakk tekitab immunoloogilise sünapsi, loob perforiini kanali nakatunud rakku ja selle kaudu viiakse gransüümi molekulid. Gransüümid kutsuvadesile kaspaadi kaskaadi ja rakk läheb apoptoosi.
Dendriitrakud aktiveerivad naiivseid abistaja-T-rakke ja efektor abistaja-T-rakud B-rakke, kuid selle juures on vaja erinevaid kostimuleerivaid valke.
Dendriitrakk aktiveerib T-raku :Denriitraku pinnal olev MHCII kinnitub TCR retseptorile, lisaks dendriitraku B7 kinnitub T helper CD28. Dendriitrakk eritab tsütokiine.
T-helper aktiveerib B-raku- T-helper TCR kinnitub B-rakuga. B-raku BCR kinnitub antigeen.
T-helper produtseerib tsütokiine. Lisaks onsoetud CD40 mõlemalt poolt.
Antigeenide lagundamine ning transport MHC klass I molekulide abil. Patogeenidest pärit antigeenide äratundmise mehhanism on B- ja T-rakkudel täiesti erinev.
Tsütosooli valgud lagundatakse proteaasi poolt. Valgud transporditakse MHC I ja TAPtransporteri kaudu.Transporterist läheb valk läbi. Kinnitub MHC I-le ning eraldub TAP-ist moodustades vesiikuli.
MHCII transpordib rakku tulnud petiidiks lagundatud entigeeni raku pinnale
B-rakkude poolt sünteesitud antikehad tunnevad ära patogeenide pinnal või lahuses olevate molekulide antigeenseid determinante (epitoope). T-rakud tunnevad ära üksnes nende valguliste antigeenide peptiide, mis on tekkinud peremeesrakkudes ja esitletakse nende pinnal MHC (HLA) valkude poolt. T-rakud toimivad lokaalselt infektsiooni kohas ning seostuvad peptiidi esitleva rakuga vahetult T-rakkude retseptori kaudu.
Rakuvälise valgulise antigeeni töötlemine ja esitlemine abistaja-T-rakkudele või tsütotoksilistele T-lümfotsüütidele.
Tsütotoksilistele T-lümf:Viirus siseneb endotsütoosi teel, viiruse RNA ja valk põgeneb tsütosooli, rna replitseerub ja transleerub. Valgud lagundatakse protesoomides ning transporditakse läbi ABC transporteri ER luumenisse, Organelli pinnal on MHCI ja beeta 2-mikroglobuliinid, millegavalkseondub ja transporditakse Golgi kompleksi ja sealt raku pinnale, kus tsütotoksiline T-raku retseptor kinnitub MHCI klassi molekulile.
T-helperitele: Antigeen valk siseneb endotsütoosi teel, MHCII muutumatu ahel suunab ta Golgi kompleksist endosoomi. Antigeeni valk laguneb ja ka muutumatu ahel asendub antigeeni valguga. MHCII valgu kompleks transporditakse plasmamembraani T-helper rakkudele.
Loomulike tapjarakkude (NK-rakud) funktsioonid ja toimemehhanism.
Funktsioonid: normaalsete rakkude mitte lagudamine, stressis või vähirakkude lagundamine, viiruste poolt nakatunud rakkude hävitamine (perforiini ja gransüümi kaudu), anti viiruslik kaitse (IFN gamma)
Antikehade osa bakteri toksiinide neutraliseerimises ning bakterite opsoniseerimises antikehade ja komplemendi abil.
Opsoniseerimine – mikroorganismi katmine valkudega, mis teeb võimalikuks tema lagundamise fagotsüütide poolt.
Opsoniseerimine toimub antikehadega või antikehade ja komplemendi koostoimel.
Fagotsüütide pinnal olevate Fc retseptorite osa bakterite fagotsütoosis.
Mikroob kaetakse antikehadega. AntikehaFc osajaraku pinnal olev Fc retseptor seonudvad, makrofaagi membraan seoundub ümber bakteri, tekib fagosoom ja sealt edasi fagolüsosoom
AB0 ja Lewis veregrupi antigeenide molekulaarne olemus. AB0 veregrupi seerumi või punaste vereliblede doonorilt patsiendile ülekandega seotud probleemid.
RBC pinnal antikehad v.a O grupil . Erinevate antikehade kokkuviimisel tekib aglutinatsioon.
Reesus - (RhD-) ema ja reesus+ (RhD+) loote immunoloogilise konflikti olemus ja selle vältimise võimalused.
Esmasel rasestumisel lapse erütrotsüüdi külge kinnitub B-rakk, tekib esmane immuunvastus, mõnede RBC lagundamine, teisel rasestumisel on tekkinud B raku mälurakk, sekundaarne immuunvastus on tugevm, RBC hävitamine, aneemia
Vätimine: Reesus negatiivsele emale kellel positiivne laps, lisatakse antiRh IgG.
Rakubioloogia meetodid.
Valgusmikroskoopia liigid.
1. Helevälja mikroskoopia .
2. Faaskontrastmikroskoopia.
2.1. Diferentsiaalne interferents kontrastmikroskoopia e. DIC.
3. Polarisatsioonimikroskoopia.
4. Fluorestsenstmikroskoopia.
4.1.Konfokaalmikroskoopia.
4.2.Täieliku sisepeegelduse fluorestsentsmikroskoopia (ingl. k. Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy, TIRFM)
4.3. Valgusega aktiveeritud asukoha mikroskoopia ( ingl. k. photoactivated localization microscope, PALM), lahutusvõime 100 nm.
4.4. Struktureeritud valgustuse mikroskoopia (ingl.k. structured illumination microscopy, SIM), lahutusvõime 100 nm.
5. Aatomijõu mikroskoopia.
Inimese silma, valgusmikroskoobi ja elektronmikroskoobi lahutusvõime erinevused.
Inimese silm- 1cm-0,5mm
Valgusmikroskoop - 1,2 mm-50nm (kuni viiruse ribosoom)
Elektron- 1,2mm-0,1nm (kuni aatom)
Valgusmikroskoobi põhilised koostisosad.
Halogeen lamo ,kondensor lääts, objektiivi lääts, peegeldav prisma , okulaarid
Faaskontrastmikroskoobi töö põhimõte.
Valguslaine faas muutub kui valgus läbib elusa raku
Mikrotoomi töö põhimõte.
Fluorestsentsmikroskoobi töö põhimõte. Fluorestseeruvate värvide ergastus ja emissiooni lainepikkuste erinevus.
Elavhõbeda lamp ergastab kiirguse
Ergastuse lainepikkus on alati kõrgem kui emissiooni lainepikkus
Tsütoloogias kasutatavad värvid hematoksüliin, eosiin ja trüpaansinine. Fluorestseeruvad värvid propiidiumjodiid ja etiidiumbromiid.
Hematoksüliin(happeline piirkond DNA, RNA), eosiin (aluseline- tsütoplasma), trüptaansinine- happeline värv,läbib surnud rakkude kahjustunud plasmamebranne javärvib tsütoplasma valke
Propiidiumjodiid ja etiidiumbromiid-positiivselt laetud fluorestseeruvad ained, mis läbivad surnud rakkude kahjustatud plasmamembraani ning värvivad nukleiinhappeid (DNA, RNA). Seostuvad aluspaaride vahele, mille järel nende fluorestsents tõuseb ligi 30 korda. Neeldumis maksimum 535 nm ja kiirgamise maksimum 617 nm.
Märgistatud antikehade kasutamise põhimõte kaudse immuunotsütokeemia meetodi puhul.
Antigeenile seondubantikeha, millele omakorda seondub märgistatud antikeha
Konfokaalse skanneeriva fluorestsentsmikroskoopia põhimõte.
Fluorestseeruvate hübriidvalkude saamine ja kasutamine elusate rakkude uurimiseks.
GFP märgistatud valgu liikumist saab jälgida
Läbiva kiirega ja skanneeriva elektronmikroskoobi tööpõhimõte.
Läbivat kiire puhul on näidis keskel ning pilt tuleb floursent ekraanile . Näeb raku sisse
Skaneeriva puhul on näidis all ja pilt tuleb ekraanile, näeb raku pealmist poolt
Preparaatide valmistamine läbiva kiirega ja skanneeriva elektronmikroskoopia jaoks.
Preparaat vaigust, lõigatakse teemnatiga, kaetakse vask võrguga
Skanneeriva jaoks- kaetakse plaatinaga ja süsinikuga
Kolloidse kulla kasutamine immunoelektronmikroskoopiliste analüüside puhul.
Kuld soetakse antkeha külge valguga ning pildil jääb mustana
Sorteeriva läbivoolu tsütofluorimeetri tööpõhimõte. Histogramm ja punkt-diagramm analüüs läbivoolu tsütofluorimeetrias.
Rakud lastakse üks haaval ja valgustatakse laseriga, on fluorotsentsi detektor ja otsehajumine (suuruse mõõtmine) ja külghajumine (granulaarsust)
Histogrammil näha rakkude suurust ja hulka, moodustavad piigid
Punkt-diagrammil- flourtsentsi järgi, moodustavad pilved
Polüklonaalsete ja monoklonaalsete antikehade erinevus. Monoklonaalsete antikehade saamise meetod ja rakendamine.
Polüklonaalsed antikehad saadakse, kui süstitakse looma peptiidi antigeeniga ning seejärel, kui sekundaarne immuunvastus on stimuleeritud , isoleeritakse antikehad tervest seerumist. Seega on polüklonaalsed antikehad heterogeenne segu antikehadest, mis tunnevad ära mitmeid epitoope. Monoklonaalsed antikehad on spetsiifilised üksiku epitoobi suhtes, mistõttu peetakse neid märklaud-antigeeni suhtes enam spetsiifilisemaks kui polüklonaalseid antikehi
Raku komponentide eraldamine tsentrifuugimise teel.
Sade koguneb põhja, supernatant peale
Raku komponentide eraldamine pideva ja astmelise tihedusgradiendi abil.
Valkude kromatograafilise lahutamise kolme erineva viisi (ioonvahetus-, geelfiltratsioon- ja afiinsuskromatograafia) põhimõte.
Ioonvahetuskromatograafia – positiivselt laetud kerakestele seostuvad negatiivselt laetud molekulid. Positiivselt laetud molekulid ei seostu ja tulevad kolonnist läbi.
Geelfiltratsioonkromatograafia – väiksed molekulid takerduvad poorsetesse kerakestesse, suured läbivad kolonni vabalt.
Afiinsuskromatograafia – keraksetega kovalentselt seotud molekulidele seostuvad neile spetsiifilised molekulid.
SDS-polüakrüülamiidgeel elektroforeesi tööpõhimõte.
Proov geelile, valgud liiguvad + poole, saab hinnata valkude suurust
Valkude ülekanne SDS-polüakrüülamiidgeelilt membraanile ning nende tuvastamine antikehade abil.
Geelilt kantakse membraanile, inkubeeritakse antikehadega, loputatakse, inkubeeritakse ensüümiga, loputatakse, kromogenne dekteteerimine
Kahedimensionaalse geelelektroforeesi põhimõte.
Proteiini segu isoelektriline fokuseerimine, esimene geel teise peale ja SDS elektroforees
Erinevad koetüübid .
Naha ehitus. Naha epidermise rakkude uuenemine.
Alusnahk, pärisnahk , marrasknahk, sarvkiht , karvad(karvanääps, karvasibul)
Pärisnaha tüvirakud differentseeruvad
Peensoole epiteeli ehitus ning selle uuenemine.
Silinderepiteel, krüptid , all kohevsidekude, mikrohatud, soolehatud , karikrakud
Tüvirakud krüptis- aeglane jagunemine (24h), kiire jagunemine (11h), differentseerunud rakud
Maksakoe ehitus.
Hepatotsüüdid, Kupfferi rakud (makrofaagid), endoteelirakud, Ito rakud (ladestavadlipiide ja vitamiine). Hepatotsüüdid moodustavad sagarikus maksaplaate, mis on suunatud veeni suunas,plaatide vahel maksasiinused,mis suubuvad tsentraalveeni.
Sapikanal, sapijuhad
Neuronite ehitus.
Rakukeha e perikaarüon ja jätked : dendriidid ja akson .Akson algabaksoni koonusega ja lõpeb hargenued närvilõpmega.Dendriidil ja perikaarüonil on palju sünapseid.
Närvikiud- akson ja teda ümbitsevad neurogliiarakud. Perifeerses ns ümbritsevadaksonit Schwanni rakud,need rakud sisaldavad müeliini(elektrilise impulsi isolaator ) või mitte
Neurotroofsed faktorid ning nende osa närvirakkude diferentseerumisel. Tagasisuunatud aksonaaltransport.
NGF- närvikasvu faktor (ingl. k. nerve growth factor)
BDNF- aju päritoluga neurotroofne faktor (ingl. k. brain -derived neurotrophic factor)
NT3- neurotrofiin-3
NT4/5- neurotrofiin-4/5
NT6- neurotrofiin-6
Keemilise ja elektrilise sünapsi toimimise põhimõte.
Sünaps on ühenduslüli rakkude vahel, mille kaudu närviimpulsse edastatakse.
Keemiline sünaps toimub neurotransmitterite vahenudsel, regeerib stiimulile algusesaegalselt, kuid protsessi kägus signaali ülekanne tugevneb
Elektriline sünaps- ioonide vool läbi Gap liiduse-regeerib stiimulile alguses kiiresti,aga siis kustub signaali ülekanne ruttu.
Põhimõte, kuidas prioonvalgud muutuvad organismile kahjulikuks. Prioonvalkude poolt põhjustatud närvihaigused.
Terbe PrP on alfaheeliks kujul, nakkuslik prioon on beeta-lehe kujuline, Viga toimub valgu pakkimisel.
Hullu lehma tõbi, Creutzfeld-Jakobihaigus, tappev perekondlik unetus , kuru -kuru haigus
Taimeraku ehitus.
Taimekudede tüübid ja taimeraku ehitus
Kattekude e. dermaalkude (e. epidermis) - selle kaudu toimub vee ja ioonide omastamine juurtes ning gaasivahetus lehtedes ja varres. Selle rakud moodustavad õhulõhesid ja karvu.
Põhikude – toestav kude, kus toimub toitainete ümbertöötlemine ja ladustamine.

• a) Parenhüüm – elusad jagunemisvõimelised rakud, millel on õhuke primaarne rakukest (käituvad ka kui tüvirakud).
  
• b) Kollenhüüm – elusad, paksu seinaga piklikud rakud, mis on pakitud köietaolisteks fiibriteks. Annavad taimele tugevuse ja esinevad põhiliselt taime varres.
  
• c) Sklerenhüüm – valdavalt surnud rakud tugevasti ligniiniseerunud sekundaarse rakukestaga. Annavad taimele tugevuse ja toestuse. Seemnete ja viljade kestas .
  

Juhtkude e. vaskulaarkude - juhib vee ja selles lahustunud ainete liikumist taime organite vahel ning annab taimele mehhaanilise tugevuse.
a) floeemi kaudu toimub lahustunud orgaaniliste ainete transport
b) ksüleem juhib vett ja selles lahustunud ioone
Kõrgemate taimede kudede tüübid.
Taimede juure ja varre ehitus.
Juur-juure karvad,koor,endoderis, floeem , ksüleem
Vars -Koor, floeem,kambrium, ksüleem,aastaring.säsi,säsikiir
Primaarse ja sekundaarse rakukesta ehitus.
Primaarse rakukesta-Happeline pektiin, tselluloosi kiud, ksüloos,galaktoos, fukoos, hemitselluloos
Sekundaarse- tselluloosi fiibrid
Kortikaalsete mikrotuubulite osa tselluloosi mikrokiudude orientatsiooni määramises.
Taimeraku plasmodesmid.
Endoplasmaatilise retiikulumi tuublid
Taimeraku vakuooli funktsioonid.
1) säilitusorganell (toitained, jääkproduktid ja kahjulikud ained)
2) lüsosoom, s.t. lagundav organell (sisaldab palju hüdrolüütilisi ensüüme)
3) turgori regulaator (näit. raku osmootse gradiendi säilitamine)
4) organell, mille abil saab rakk oma mõõtmeid suurendada
Taimeraku mitoos ja tsütokinees .
G2- golgi aparaat . Preprofaasi mikrotuubulite pael
Telofaas - Golgi väljutatud vesiikulid, polaarse spindli mikrotuubulid veel alles
Tsütokinees. Varajan rakuplaat tekib fragmoplsti mikrotuublid
G1- interfaasi mikrotuubulite kiired, plasmodemaadid
Taime juure piirkonnad, mis osalevad juure kasvus . Tipumeristeem ja kalluse kude.
Kalluse koes toimub tipumeristeem- raku jagunemise tsoon.