Information

Haben die einfachsten Bakterien Ribosomen und Helikase?


Ich finde es interessant, dass alles Leben auf der Erde DNA verwendet. Ich habe ein Video gesehen, in dem gezeigt wird, wie Helikase und Ribosomen zusammenarbeiten, um DNA-Sequenzen (in RNA) mit Helikase zu kopieren und sie dann mit Ribosomen neu zu erstellen. Funktioniert dieser Prozess in den einfachsten Lebensformen genauso? Bakterien und anderes einzelliges Leben, das sich zum Beispiel durch Mitose fortpflanzt?


Ich habe mir Carsonella rudii direkt angesehen, das ist meiner Meinung nach das Bakteriengenom mit der bisher kleinsten Anzahl von Genen - 184 sowie nur 160 kb lang. Darin ist eine mutmaßliche DNA-Helikase kodiert. 37 dieser Gene kodieren auch für ribosomale Komponenten.

Wenn jemals ein Bakterium oder eine lebende Zelle (kein Virus) ohne Ribosom entdeckt wurde, hätten Sie davon gehört. Nobelpreise rundherum.

Also ich würde sagen, Ihre Antwort ist ja.


Erstens ist die Mitose ein eukaryotischer Prozess, an dem nicht nur die Genomreplikation und Zellteilung beteiligt ist, sondern noch einige weitere Prozesse, nicht zuletzt, weil es in Eukaryoten einen Zellkern gibt. Bakterien teilen sich einfach nach der Replikation. Und ja, selbst die einfachsten Bakterien (und sogar einige Symbionten) verwenden Ribosomen zur Proteinproduktion. Beispiel:

Die kleinsten Bakterien stammen von Arten Mykoplasmen. Die Mykoplasmen Spezies mit dem kleinsten annotierten Proteom auf UniProt is Mycoplasma genitalium (Stamm ATCC 33530 / G-37 / NCTC 10195, mit 484 Genen. Ich habe Links zum Set sowie zu seiner Helikase angehängt. (Für das 16S-Gen würdest du das in einer Gen-nicht-Protein-Datenbank nachschlagen)

http://www.uniprot.org/uniprot/?query=taxonomy:243273

http://www.uniprot.org/uniprot/P47340


Bakterienzelle

Bakterien (Prokaryoten) sind einfach in der Struktur, ohne erkennbare Organellen. Sie haben eine äußere Zellwand, die ihnen Form verleiht. Direkt unter der starren Zellwand befindet sich die flüssigere Zellmembran. Das innerhalb der Zellmembran eingeschlossene Zytoplasma weist bei Betrachtung durch Elektronenmikroskopie nicht viel Struktur auf. Verwenden Sie die folgende Animation, um die Bakterienstruktur zu erkunden.

Anschlüsse

Nukleoid: DNA in der Bakterienzelle ist im Allgemeinen auf diese zentrale Region beschränkt. Obwohl es nicht durch eine Membran begrenzt ist, unterscheidet es sich sichtbar (durch Transmissionsmikroskopie) vom Rest des Zellinneren.

Genophor: Der Genophor, manchmal auch als Bakterienchromosom bezeichnet, ist ein langer DNA-Doppelstrang, normalerweise in einem großen Kreis. Es enthält den größten Teil des genetischen Materials des Organismus (siehe Plasmid).

Plasmid: Plasmide sind kleine zirkuläre DNA-Fragmente, die im Zytoplasma gefunden werden und Code enthalten, der für Antibiotikaresistenz und andere Eigenschaften verantwortlich ist. Plasmide und die dazugehörigen Merkmale können zwischen Bakterien übertragen werden, sogar von einer Bakterienart auf eine andere.

Zytoplasma: Diese innere „Suppe“ der Bakterienzelle wird nach außen durch die Zellhülle begrenzt. Das Zytoplasma besteht hauptsächlich aus Wasser, aber darin befinden sich die bakteriellen Einschlüsse – Nukleoide, Plasmide, Ribosomen und Speichergranula – sowie die für den bakteriellen Stoffwechsel notwendigen Komponenten.

Endospor: Einige Bakterien können feindliche Umgebungen oft über lange Zeiträume überleben, indem sie ihr genetisches Material in einer robusten inneren Struktur bündeln. Endosporen können Hitze, Kälte, Strahlung und Nahrungsmangel widerstehen.

Ribosomen: Ribosomen verleihen dem Zytoplasma von Bakterien in elektronenmikroskopischen Aufnahmen ein körniges Aussehen. Obwohl sie kleiner als die Ribosomen in eukaryotischen Zellen sind, haben diese Einschlüsse eine ähnliche Funktion bei der Übersetzung der genetischen Botschaft in Messenger-RNA in die Produktion von Peptidsequenzen (Proteinen).

Speichergranulat: Nährstoffe und Reserven können im Zytoplasma in Form von Glykogen, Lipiden, Polyphosphaten oder in einigen Fällen Schwefel oder Stickstoff gespeichert werden.


Die Struktur und Funktion von Ribosomen erklärt

Die Hauptfunktion von Ribosomen ist die Synthese von Proteinen gemäß der in der Boten-RNA angegebenen Aminosäuresequenz.

Die Hauptfunktion von Ribosomen ist die Synthese von Proteinen gemäß der in der Boten-RNA angegebenen Aminosäuresequenz.

Beim Studium der Pflanzen- und Tierzelle sind Sie möglicherweise auf viele Organellen gestoßen, die sich koordinieren, um die Zellaktivitäten auszuführen. Ein wichtiges Zellorganell ist das Ribosom, das für die Proteinsynthese verantwortlich ist. Während Mitochondrien als Kraftwerk der Zelle für die Energieproduktion gelten, werden Ribosomen im Volksmund mit der Stelle für die Proteinsynthese in einer Zelle in Verbindung gebracht.

Zusammensetzung und Struktur von Ribosomen

Sie möchten für uns schreiben? Nun, wir suchen gute Autoren, die das Wort verbreiten wollen. Melde dich bei uns und wir reden.

Ribosomen bestehen aus Ribonukleinsäure (abgekürzt als RNA) und Proteinen in nahezu gleichen Mengen. Die Ribonukleinsäure stammt aus dem Nukleolus, wo Ribosomen in einer Zelle synthetisiert werden.

Eine einfache prokaryontische Zelle (zB Bakterien) besteht aus einigen Tausend Ribosomen, während eine hochentwickelte eukaryontische Zelle (zB menschliche Zelle) aus einigen Millionen Ribosomen besteht. Prokaryotische Ribosomen sind kleiner als die eukaryotischen.

Bei der ribosomalen Struktur besteht ein typisches Ribosom aus zwei Untereinheiten, von denen jede RNA und Proteine ​​enthält. Diese beiden Untereinheiten werden in Bezug auf die Sedimentationsgeschwindigkeit in einem bestimmten Medium kategorisiert.

Zum Beispiel sind die beiden Untereinheiten in einer eukaryotischen Zelle 40S (kleinere Untereinheit) und 60S (größere Untereinheit), wobei ‘S’ für die Dichteeinheit Svedberg steht. Je höher also der der Untereinheit zugewiesene Wert ist, desto größer ist die Untereinheit.

Ribosomenfunktion in einer Zelle

In einer Zelle befinden sich Ribosomen in zwei Regionen des Zytoplasmas. Einige Ribosomen befinden sich verstreut im Zytoplasma (als freie Ribosomen bezeichnet), während andere am endoplasmatischen Retikulum (gebundene Ribosomen) befestigt sind. Dementsprechend wird die Oberfläche des endoplasmatischen Retikulums, wenn es mit Ribosomen verbunden ist, als raues endoplasmatisches Retikulum (RER) bezeichnet. Sowohl die freien Ribosomen als auch die gebundenen Ribosomen haben eine ähnliche Struktur und sind für die Produktion von Proteinen verantwortlich.

Was die Hauptfunktionen von Ribosomen betrifft, so spielen sie die Rolle, Aminosäuren zusammenzubauen, um spezifische Proteine ​​​​zu bilden, die wiederum für die Durchführung der Zellaktivitäten unerlässlich sind. Da wir alle eine gute Vorstellung von der Produktion von Proteinen haben, produziert die Desoxyribonukleinsäure (DNA) zuerst RNA (Messenger-RNA oder mRNA) durch den Prozess der DNA-Transkription, wonach die genetische Botschaft der mRNA während der DNA-Translation in Proteine ​​übersetzt wird.

Um genauer zu sein bei der Proteinsynthese durch Ribosomen, wird die Sequenz zum Aufbau von Aminosäuren während der Proteinsynthese in der mRNA angegeben. Die im Kern synthetisierte mRNA wird dann zur weiteren Fortsetzung der Proteinsynthese in das Zytoplasma transportiert. Im Zytoplasma binden sich die beiden Untereinheiten der Ribosomen um die mRNA-Polymere und synthetisieren mit Hilfe von Transfer-RNA (tRNA) Proteine ​​gemäß dem genetischen Code. Dieser gesamte Prozess der Proteinsynthese wird auch als zentrales Dogma bezeichnet.

Normalerweise werden die von den freien Ribosomen synthetisierten Proteine ​​im Zytoplasma selbst verwertet, während die von den gebundenen Ribosomen produzierten Proteinmoleküle aus der Zelle transportiert werden. Angesichts der primären Funktion von Ribosomen beim Aufbau von Proteinen ist es verständlich, dass eine Zelle ohne Ribosomen nicht funktionieren kann.

Zusammenhängende Posts

Der Kern ist eine kugelförmige Organelle, die in jeder eukaryotischen Zelle vorhanden ist. Es ist das Kontrollzentrum eukaryontischer Zellen, verantwortlich für die Koordination von Genen und Genexpression. Die Struktur&hellip

Ribosomen sind kleine Organellen einer Zelle mit einem dichten Merkmal und helfen bei der Proteinherstellung. Sie sind Nukleoproteine, die ihren Ursprung im Nukleolus haben. Lassen Sie uns mehr über&hellip . wissen

Das Zytoplasma ist die Flüssigkeit, die den Raum innerhalb einer Zelle einnimmt und ausfüllt. Das gelartige Zytoplasma enthält und hält die verschiedenen Organellen der Zelle. Es ist &hellip


Zellen

Die ersten Zellen, die vor etwa 3,5 Milliarden Jahren entstanden, ähnelten höchstwahrscheinlich Bakterien oder Archaea. Sie hatten relativ einfache Strukturen und hatten keine Kerne oder inneren Organellen. Die meisten phylogenetischen Lebensbäume zeigen, dass Archaeen und Bakterien zuerst vom letzten universellen gemeinsamen Vorfahren (LUCA) abweichen. Wir folgern daraus, dass die LUCA eine einfache Zellstruktur hatte, mit Zytoplasma, das durch eine Art von Phospholipid-Doppelschichtmembran begrenzt ist, und keine Kerne oder inneren Membrankompartimente oder Organellen.

Phylogenetischer Lebensbaum mit 3 Domänen, basierend auf 16S rRNA-Sequenzen, von Wikimedia Commons

Bakterien und Archaeen werden als Prokaryoten klassifiziert, was Zellen ohne Kern bedeutet, obwohl einige moderne Biologen den Begriff nicht mögen, da Prokaryoten keine monophyletische Gruppe zu bilden scheinen.

Methanococcus janaschii, mit vielen Geißeln, Bild mit freundlicher Genehmigung des UC Museum of Paleontology, www.ucmp.berkeley.edu.

Bakterien und Archaeen haben unterschiedliche Zellmorphologien, aber alle haben einige gemeinsame strukturelle Merkmale.

Prokaryontische Zellstruktur, aus Wikipedia

  • ein einzelnes kreisförmiges Chromosom (einige Arten haben zwei kreisförmige Chromosomen)
  • eine nukleoide Region, die die chromosomale DNA enthält, ohne umgebende Membran, um sie vom Zytoplasma zu trennen
  • kleine zirkuläre DNA-Moleküle, sogenannte Plasmide, die im Zytoplasma dispergiert sind.

Zusätzlich zu ihrer Phospholipid-Doppelschicht-Zellmembran haben sie Zellwände, die sich in der Zusammensetzung zwischen Bakterien und Archaeen unterscheiden. Prokaryontische Zellen sind im Allgemeinen kleiner als eukaryontische Zellen. Sie haben ein rudimentäres Zytoskelett und können Flagellen für die Motilität haben.

Relative Skalierung der Zellgrößen, aus Wikipedia

Evolution der Eukaryoten

Vor etwa 2,1-2,4 Milliarden Jahren tauchten die ersten eukaryotischen Zellen im Fossilienbestand auf. Dies fällt mit dem Großen Oxygenierungsereignis zusammen oder tritt kurz danach auf. Eukaryontische Zellmembranen enthalten Sterole, deren Synthese molekularen Sauerstoff benötigt. Wie sind Eukaryoten entstanden? Ein Hinweis ist, dass eukaryotische Gene für Proteine, die DNA replizieren und RNA im Zellkern synthetisieren, Archaeen-Genen ähnlich sind, während eukaryotische Gene für den Energiestoffwechsel und die Lipidbiosynthese im Zytoplasma bakteriellen Genen ähneln. Diese Beobachtung führte zu der aktuellen Hypothese, dass sich Eukaryoten aus einer alten Endosymbiose oder einem Zellfusionsereignis zwischen einem Archaeon und einem Bakterium entwickelt haben.

Die eukaryotische Evolution erforderte viele Innovationen. Einer ist Endozytose (Aufnahme von an die Plasmamembran gebundenen Molekülen durch Bildung eines kleinen Vesikel, eine blasenartige Struktur, die aus einem Lipiddoppelschichtsack besteht, der die innere Flüssigkeit umschließt). Moderne Prokaryoten haben keine Endozytose oder Phagozytose (Aufnahme von Partikeln in die Zelle durch Bildung eines großen Vesikels). Die Endozytose oder Phagozytose ist jedoch für die Aufnahme und Unterbringung von Endosymbionten innerhalb einer Membranhülle unerlässlich und führt zur Bildung von Vesikel innerhalb der Zelle. Die Invagination der Plasmamembran tief in das Zytoplasma, um die Chromosomen der Zelle zu umgeben, kann zur Bildung einer Membranhülle führen, die das Kernkompartiment vom Rest der Zelle trennt, und gleichzeitig zur Entwicklung eines Endomembransystems.

Proteine, die für die Endozytose benötigt werden, weisen strukturelle Ähnlichkeiten mit Kernporenproteinen auf, was auf einen gemeinsamen evolutionären Ursprung für das Endomembransystem und den Zellkern hindeutet. Abb. 5 von Devos et al. 2004, PLoS Biology doi:10.1371/journal.pbio.0020380

Daher kann Phagozytose/Endozytose die Bildung des von einer Kernhülle umgebenen Kerns, des Endomembransystems und die Entwicklung von Mitochondrien und Chloroplasten aus der Endosymbiose von aeroben Bakterien bzw. Cyanobakterien erklären.

Eukaryontische Zellstruktur

Eukaryontische Zelle aus Wikipedia

Was sollten Studierende der Biologie im ersten Studienjahr über die Struktur einer eukaryotischen Zelle wissen? Anstatt zu versuchen, sich Details über die verschiedenen Organellen und Zellstrukturen zu merken, sollten die Schüler über die wichtigsten Zellsysteme nachdenken.

Zytoplasma

Das Zytoplasma ist die innere Region der Zelle, die von der Plasmamembran begrenzt wird, mit Ausnahme des Inneren des Kerns und der inneren Regionen der Organellen und des Endomembransystems. Das Zytoplasma enthält Ribosomen, tRNAs und mRNAs für die Proteinsynthese, das Zytoskelett, viele Stoffwechselenzyme und Proteine, die bei der Zellsignalübertragung wirken. Das Zytoplasma ist so mit Makromolekülen überfüllt, dass es die Konsistenz eines hydratisierten Gels hat, viele der Wassermoleküle sind mit anderen Molekülen verbunden.

Endomembransystem

Das Endomembransystem umfasst die Kernhülle, das endoplasmatische Retikulum (ER), den Golgi-Komplex, Lysosomen, Transportvesikel, sekretorische Vesikel, Endosomen und die Plasmamembran. Die Doppelmembran der Kernhülle grenzt an das ER.

Endomembransystem aus Wikipedia. Das raue ER hat Ribosomen, die an die ER-Membran gebunden sind. ER-gebundene Ribosomen synthetisieren Proteine ​​in die ER-Membran oder das Lumen (Innenraum). Andere Ribosomen verbleiben im Zytoplasma und synthetisieren Proteine, die im Zytoplasma verbleiben oder in den Zellkern oder die Mitochondrien oder Chloroplasten gelangen.

Dass all diese Membranen aus einem einzigen System bestehen, wird deutlich, wenn wir an die Membranbiogenese denken. Damit Zellen wachsen können, müssen sie mehr Membranlipide und Membranproteine ​​herstellen.

Membranproteine für das Endomembransystem und Proteine ​​zur Sekretion werden in der grobe ER (rER) durch Ribosomen, die an Proteinkanäle in der ER-Membran angedockt sind. Die aus dem Ribosom austretende Polypeptidkette gelangt durch den Kanal in das ER Lumen (der Innenraum des ER) und beginnt sich zu falten. Alle Teile der Kette, die hydrophobe Alpha-Helices bilden, bleiben als Transmembrandomänen in der ER-Membran eingebettet. Die neu synthetisierten Proteine ​​in der rER-Membran oder im Lumen wandern in die glatt ER, wo sie partiell glykosyliert sind (Oligosaccharidgruppen sind kovalent an bestimmte Aminosäuren gebunden). Auch Membranlipide (Phospholipide, Sterole) werden hergestellt und dem glatten ER zugesetzt. Vesikel transportieren die Membranproteine ​​und sezernierte Proteine ​​enthalten, knospen aus dem glatten ER und wandern zum Golgi. Diese Vesikel verschmelzen mit den Golgi und fügen ihre Membranlipide und Membranproteine ​​sowie ihren inneren Inhalt zu den Golgi-Vesikeln hinzu. Im Golgi werden die Membranproteine ​​und sezernierten Proteine ​​durch zusätzliche Glykosylierung sortiert und verarbeitet. Lysosomale Proteine ​​werden in Vesikel segregiert, die sich abschnüren und zu werden Lysosomen. Sekretierte Proteine ​​werden verpackt in sekretorische Vesikel Diese werden abgeschnürt und zur Zellperipherie transportiert, wo die sekretorischen Vesikel mit der Plasmamembran verschmelzen, ihr Lipid und Protein an die Plasmamembran anlagern und ihren inneren Inhalt nach außen aus der Zelle abgeben.
grobes ER –> glattes ER –> Transportvesikel –> Golgi –> sekretorische Vesikel –> PM
Beachten Sie, dass das Endomembransystem nicht umfasst: Mitochondrien Noch Chloroplasten, die unabhängige Organellen sind und später im Zusammenhang mit dem Energiestoffwechsel diskutiert werden. Proteine, die für Mitochondrien oder Chloroplasten bestimmt sind, sowie Proteine, die für das Innere des Zellkerns bestimmt sind, werden von freie zytoplasmatische Ribosomen (abgedockt an eine beliebige Membran). Diese Proteine ​​werden dann über spezialisierte Proteinimportsysteme (Mitochondrien und Chloroplasten) oder über die Kernporenkomplexe (Kerne) in die jeweiligen Organellen importiert. Natürlich werden Proteine, die im Zytoplasma funktionieren, auch von freien zytoplasmatischen Ribosomen hergestellt.

Zytoskelett

Das Zytoskelett ist ein weiteres zelluläres System. Es besteht aus Aktin-Mikrofilamenten, verschiedenen Arten von Zwischenfilamenten und Mikrotubuli. Dies sind dynamische Strukturen, die für die Zellform, die Zellmobilität und die Organisation und Bewegung von Materialien innerhalb der Zelle erforderlich sind. Mikrofilamente sind dünner und bilden Netzwerke in der Nähe der Plasmamembran, um die Zelle entweder zu stabilisieren oder ihre Form zu verändern, insbesondere wenn Teile der Membran nach außen verlängert werden. Mikrotubuli (polymerisiert aus Dimeren von Alpha- und Beta-Tubulin) dienen als Bahnen für die Bewegung von Transportvesikeln und sekretorischen Vesikeln durch Motorproteine ​​sowie für die Bewegung von Chromosomen während der Zellteilung. Kurz gesagt, Mikrofilamente dienen der Zellform, Mikrotubuli dienen dazu, Dinge innerhalb der Zelle zu bewegen.

Extrazelluläre Matrix

Außerhalb der Zelle, über der Plasmamembran, befindet sich die extrazelluläre Matrix. Bei Pflanzen und Hefen ist dies die Zellwand. In tierischen Zellen besteht diese aus Kollagen und anderen Polymeren von Proteinen und Polysacchariden.

Kern

Der Zellkern enthält die Chromosomen der Zelle. Die gesamte chromosomale DNA-Replikation und -Transkription zur Herstellung von RNA findet im Zellkern statt, ebenso wie die RNA-Prozessierung. Die Enzyme, die diese Aufgaben erfüllen, die Proteine, die an DNA binden, um Chromatin zu bilden, ja alle Proteine ​​​​im Zellkern werden von Ribosomen im Zytoplasma hergestellt und dann durch die Porenkomplexe der Kernhülle in den Zellkern importiert. Umgekehrt werden ribosomale und Boten-RNAs im Zellkern hergestellt und verlassen den Zellkern über dieselben Porenkomplexe, sodass sie bei der zytoplasmatischen Proteinsynthese wirken können.

Zelluläre Dynamik: Molekulare Animation des inneren Lebens der Zelle

Sehen Sie sich das Video zum Inneren Leben der Zelle unten an und sehen Sie, ob Sie die verschiedenen Komponenten des Endomembransystems identifizieren und erzählen können, was vor sich geht. Dieses Video ist für fortgeschrittene Studenten, aber die Mitte des Videos, beginnend mit der Plasmamembran, veranschaulicht auf schöne Weise die dynamischen Verbindungen zwischen den Zellstrukturen.

Das Video beginnt damit, dass Leukozyten (weiße Blutkörperchen) entlang eines Blutgefäßes rollen. Endothelzellen sind die Zellen, die die innere Auskleidung des Blutgefäßes bilden. Zelloberflächenproteine ​​auf den weißen Blutkörperchen interagieren und binden an die Zelloberflächenproteine ​​auf der Auskleidung des Blutgefäßes, um die weißen Blutkörperchen zu verlangsamen und zu stoppen. Von hier aus taucht das Video in die Zelle ein.

Die wichtigsten Teile, auf die Sie achten sollten:

  • Die Plasmamembran ist ein flüssiges Mosaik aus Phospholipiden und Proteinen.
  • Sphingolipide und Cholesterin machen Teile der Plasmamembran steif – diese steifen Teile werden Lipid-Rafts genannt, die für die Zellsignalübertragung wichtig sind.
  • Die Zelle enthält verschiedene Arten von Zytoskelett-Elementen – das Video zeigt Spektrin, ein Zwischenfilament, Aktin-Mikrofilamente und Mikrotubuli. Machen wir uns keine Sorgen um zusätzliche Details, die im Video erwähnt werden.
  • Motorproteine ​​gehen entlang der Mikrotubuli und transportieren die Vesikel hin und her. Das “Walking” dieser Motorproteine ​​wird durch ATP-Hydrolyse angetrieben.
  • Die Kernhülle enthält Poren, und mRNA-Moleküle verlassen den Kern in das Zytoplasma durch die Kernporen.
  • Freie Ribosomen im Zytoplasma translatieren und produzieren Proteine, die im Zytoplasma verbleiben, oder gehen eine Partnerschaft mit speziellen Proteinen ein, die sie an Mitochondrien und andere Organellen liefern, die vom Endomembransystem unabhängig sind.
  • Freie Ribosomen initiieren auch die Translation von Proteinen des Endomembransystems und sezernierten Proteinen, aber sie bleiben stehen, bis sie an einen Proteinkomplex im rER angedockt werden. Der rER ist “rough”, weil alle dort befindlichen Ribosomen diesem Teil des ER in elektronenmikroskopischen Aufnahmen ein grobes Aussehen verleihen. Membranproteine ​​sind in die ER-Membran eingebettet, während sezernierte Proteine ​​im Lumen landen.
  • Die Membran und die sezernierten Proteine ​​werden in Vesikel zum Golgi transportiert.
  • Der Golgi vervollständigt die Glykosylierung dieser Proteine.
  • Sekretorische Vesikel werden vom Golgi zur Plasmamembran transportiert, wo sie fusionieren.
  • Sie können den Rest des Videos ignorieren, obwohl es wirklich cool ist. Es zeigt, wie sich weiße Blutkörperchen zwischen den Zellen, die das Blutgefäß auskleiden, quetschen, um an einer Infektions- und Entzündungsstelle in das Gewebe zu gelangen.


Ribosomen machen den Weg frei für siRNA-Targeting

Die Visualisierung des siRNA-Targetings einzelner mRNAs in lebenden Zellen zeigt, dass vorbeiziehende Ribosomen die mRNA vorübergehend entfalten und sie der siRNA-Erkennung aussetzen. Dieser Effekt ist auf die langsame Reorganisation vieler schwacher, suboptimaler Wechselwirkungen innerhalb der mRNA zurückzuführen.

Kurze interferierende RNAs (siRNAs) bringen die Expression fremder Gene durch Basenpaarung mit einer komplementären Stelle in RNA-Transkripten in einem als RNA-Interferenz (RNAi) bekannten Prozess zum Schweigen 1 . Aufgrund ihrer Fähigkeit, die Expression bestimmter Gene zu reduzieren, wurden siRNAs für biotechnologische Anwendungen und ihr therapeutisches Potenzial entwickelt. siRNA-Zielstellen werden jedoch oft durch die mRNA-Sekundärstruktur maskiert, was das Stummschalten ineffizient macht 2,3,4. Diese Beobachtung wirft die Frage auf, wie mRNAs für siRNA und andere regulatorische Faktoren zugänglich werden. In dieser Ausgabe von Natur Struktur- und Molekularbiologie, Ruijtenberget al. 5 beantworten diese Frage, indem sie die Kinetik des siRNA-Targetings einzelner mRNAs in lebenden Zellen direkt messen. Bemerkenswerterweise stellen sie fest, dass siRNAs effizienter wirken, wenn die mRNAs aktiv translatiert werden, und zeigen, dass vorbeiziehende Ribosomen den maskierenden Effekt der mRNA-Sekundärstruktur mildern. Darüber hinaus schätzen die Autoren auf der Grundlage von Veränderungen in der Zugänglichkeit der Zielstelle im Laufe der Zeit geschickt die mRNA-Faltungskinetik in vivo ab und liefern neue Informationen über die Arten von Strukturen, die von mRNA-kodierenden Sequenzen gebildet werden.


Humane RecQ-Helikasen bei der DNA-Reparatur, -Rekombination und -Replikation

RecQ-Helikasen sind eine wichtige Familie von Genomüberwachungsproteinen, die von Bakterien bis zum Menschen konserviert werden. Jede der fünf menschlichen RecQ-Helikasen spielt eine entscheidende Rolle bei der Erhaltung und Stabilität des Genoms, und die Mitglieder der RecQ-Proteinfamilie werden oft als Wächter des Genoms bezeichnet. Die Bedeutung dieser Proteine ​​für die zelluläre Homöostase wird durch die Tatsache unterstrichen, dass Defekte in BLM, WRN und RECQL4 mit verschiedenen erblichen Krankheitssyndromen des Menschen verbunden sind. Jede menschliche RecQ-Helikase hat einen einzigartigen Satz von Protein-wechselwirkenden Partnern, und diese Interaktionen diktieren ihre spezialisierten Funktionen bei der Genomerhaltung, einschließlich DNA-Reparatur, Rekombination, Replikation und Transkription. Humane RecQ-Helikasen interagieren auch miteinander, und diese Interaktionen haben einen signifikanten Einfluss auf die Enzymfunktion. Zukünftige Forschungsziele in diesem Bereich umfassen ein besseres Verständnis der Arbeitsteilung zwischen den humanen RecQ-Helikasen und das Erlernen, wie humane RecQ-Helikasen zusammenarbeiten und kooperieren, um die Genomstabilität zu verbessern.


Bakterielle Zellfunktion

Im Großen und Ganzen beginnt und endet die Funktion jeder Bakterienzelle damit, genügend Nährstoffe zu sammeln, um zu überleben. Bakterienzellen bestehen aus einer Phospholipid-Doppelschicht und in einigen Fällen aus einer Peptidoglycan-Schicht. Die Phospholipid-Doppelschicht erlaubt oder verweigert den Eintritt von Ionen und anderen Molekülen in die Zelle, basierend auf Faktoren wie Größe und Ladung. Das Peptidoglycan, obwohl es technisch gesehen keine Zellwand ist, erfüllt eine ähnliche Funktion, indem es gegen den osmotischen Gradienten schützt, der über die Phospholipid-Doppelschicht erzeugt wird.


REVIEW Artikel

  • Abteilung für Molekulare Strahlenbiologie, Abteilung für Radioonkologie, UT Southwestern Medical Center, Dallas, TX, USA

RecQ-DNA-Helikasen sind eine konservierte Proteinfamilie, die in Bakterien, Pilzen, Pflanzen und Tieren vorkommt. Diese Helikasen spielen eine wichtige Rolle bei mehreren zellulären Funktionen, einschließlich DNA-Replikation, Transkription, DNA-Reparatur und Telomererhaltung. Der Mensch hat fünf RecQ-Helikasen: RECQL1, Bloom-Syndrom-Protein (BLM), Werner-Syndrom-Helikase (WRN), RECQL4 und RECQL5. Defekte in BLM und WRN verursachen autosomale Störungen: Bloom-Syndrom (BS) bzw. Werner-Syndrom (WS). Mutationen in RECQL4 werden mit drei genetischen Störungen in Verbindung gebracht, dem Rothmund–Thomson-Syndrom (RTS), dem Baller–Gerold-Syndrom (BGS) und dem RAPADILINO-Syndrom. Obwohl keine genetischen Störungen aufgrund des Verlustes von RECQL1 oder RECQL5 berichtet wurden, ist eine Dysfunktion eines der beiden Gene mit der Tumorentstehung verbunden. Es haben sich mehrere genetisch unabhängige Wege entwickelt, die die Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen (DSB) vermitteln, und RecQ-Helikasen spielen in jedem von ihnen eine zentrale Rolle. Die Bedeutung der DSB-Reparatur wird durch die Beobachtungen gestützt, dass eine fehlerhafte DSB-Reparatur Chromosomenaberrationen, genomische Instabilität, Seneszenz oder Zelltod verursachen kann, was letztendlich zu vorzeitiger Alterung, Neurodegeneration oder Tumorentstehung führen kann. In diesem Review werden wir die humane RecQ-Helikase-Familie vorstellen, ihre Rolle bei der DSB-Reparatur im Detail beschreiben und die Relevanz zwischen der Dysfunktion von RecQ-Helikasen und menschlichen Erkrankungen zeigen.


Fußnoten:

1 Verwendete Abkürzungen: AMP-PNP, Adenosin 5′-(β,γ-Imino)triphosphat ATPγS, Adenosin 5′-3-O-(thio)triphosphat dTMP-PCP, β,γ-Methylendesoxythymidintriphosphat eADP, 1,N6 -Ethenoadenosindiphosphat EM, Elektronenmikroskopie FRET, Fluoreszenzresonanzenergietransfer GTPγS, Guanosin 5′-3-O-(thio)triphosphat mant-ADP, 3′(2′)-O-(N-methylantraniloyl)adenosin 5′-diphosphat mant-ATP, 3′(2′)-O-(N-Methylantraniloyl)adenosin 5′-triphosphat TNP-ADP, 2′(3′)-O-(2,4,6-Trinitrophenyl)adenosin 5′-diphosphat TNP-AMP, 2′(3′)-O-(2,4,6-Trinitrophenyl)adenosin 5′-Monophosphat TNP-ATP, 2′(3′)-O-(2,4,6-Trinitrophenyl)adenosin 5'-Triphosphat.


Buch: Mikrobiologie (Bruslind)

  • Von Linda Bruslind
  • Senior Instructor II und Lead Advisor (Mikrobiologie) an der Oregon State University
  • Aus Open Oregon State

Was ist Mikrobiologie? Wenn wir das Wort aufschlüsseln, bedeutet es "das Studium des kleinen Lebens", wobei sich das kleine Leben auf Mikroorganismen oder Mikroben bezieht. Aber wer sind die Mikroben? Und wie klein sind sie? Im Allgemeinen können Mikroben in zwei Kategorien eingeteilt werden: die zellulären Mikroben (oder Organismen) und die azellulären Mikroben (oder Wirkstoffe). Im zellulären Lager haben wir die Bakterien, die Archaeen, die Pilze und die Protisten (eine Art Grabsack bestehend aus Algen, Protozoen, Schleimpilzen und Wasserpilzen). Zelluläre Mikroben können entweder einzellig sein, wobei eine Zelle den gesamten Organismus darstellt, oder mehrzellig, wobei Hunderte, Tausende oder sogar Milliarden von Zellen den gesamten Organismus bilden können. Im azellulären Lager haben wir die Viren und andere Infektionserreger wie Prionen und Viroide. In diesem Lehrbuch liegt der Schwerpunkt auf den Bakterien und Archaeen (traditionell bekannt als &ldquoprokaryoten&rdquo) sowie den Viren und anderen azellulären Erregern.


Zusammenfassung – Bakterien vs Eukaryoten

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Unterschied zwischen Bakterien und Eukaryoten Bakterien sind winzige, allgegenwärtige Mikroorganismen, die zu den Prokaryoten gehören. Sie sind einfache einzellige Organismen. Außerdem fehlen ihnen ein echter Zellkern und membrangebundene Organellen. Andererseits sind Eukaryoten komplexe Organismen. Sie sind in der Regel vielzellig. Eukaryontische Zellen besitzen einen echten Kern und membrangebundene Organellen. Darüber hinaus haben Bakterien ein einzelnes Chromosom im Zytoplasma, während Eukaryoten mehrere Chromosomen im Zellkern haben. Auch bakterielle Ribosomen sind klein und 70S, während eukaryotische Ribosomen groß und 80S sind.

Referenz:

1. Vidyasagar, Aparna. "Was sind Bakterien?" LiveScience, Purch, 23. Juli 2015. Hier erhältlich
2. „Eukaryot“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 21. Januar 2019. Hier erhältlich

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1.�″ von qimono (CC0) über pixabay
2.”Eukaryota Vielfalt 2″Von Osmia Rufa Paar (aka), André Karwath, Hans Hillewaert et al (CC BY-SA 2.5) über Commons Wikimedia


Schau das Video: Stephen P. Bell MIT. HHMI 1a: Chromosomal DNA Replication: The DNA Replication Fork (Januar 2022).