Genetika bakterií, Genetika bakterií, antibiotikaantibiotika
Karel HoladaKarel Holadakholakhola@@LF1.cuni.czLF1.cuni.cz
Klíčová slova• DNA, rRNA, tRNA,
mRNA• Chromozom• Genetická informace• Replikace• Transkripce• Translace• Mutace• Rekombinace• Transformace• Transdukce
• Konjugace• Transpozom• Plazmid• Antibiotika• MIC a MBC• Terapeutický index• Mechanizmus účinku• Kombinace ATB• Rezistence• Klinická rezistence• Beta-laktamáza
Bakteriální chromozom
• Cirkulární dvouvláknová DNA• Relativně malá (1000 x menší než savčí)• Haploidní genom – rychlé mutace• Bakteriální genom (> 1000 proteinů)• Gen = kódující sekvence (A, G, C, T)
-A-G-C-T- : : : :-T-C-G-A-
Replikace bakteriální DNA
• Buněčné dělení• DNA polymeráza –
syntéza DNA• Chyby = mutace• DNA gyráza – skládání
molekuly DNA• Inhibují ji chinolony
Extrachromozomální DNA:Plazmidy
• Malé cirkulární DNA nesoucí postradatelné geny (př. ATB rezistence)
• Replikují se nezávisle• Umožňují rychlé šíření genetické
informace (změnu vlastností)• Konjugativní plazmid – geny pro tvorbu
sex pili
Transkripce (přepis)• DNA se přepisuje do RNA • RNA polymeráza – promotor, terminátor• DNA (A,G,C,T) RNA (A,G,C,U)• tRNA = transferová (přenos AK)• rRNA = ribozomální (stavební jednotka)• mRNA = „messenger“ (posel - nese
informaci pro syntézu proteinu)• Kodón – startovní (AUG = Met)
- stop (UAA, UAG, UGA)
Translace (překlad)• Přeložení třípísmenkového kódu (kodón)
mRNA do pořadí AK zbytků (20 AK)• Exprese genu = transkripce + translace
30S
50SrRNA mRNA
tRNA
30S
50S
30S
50S
30S
50S
30S
50S
Protein
Peptidovávazba
Met
Mutace a selekce• Změna v sekvenci DNA (vznik nových vlastností)• Mutageny (chemické, fyzikální)• Spontánní chyby při syntéze DNA (1 za 1010)• Mutace: bodová, delece, inzerce, inverze
• Mutace letální a vitální
• Selekční výhoda (např. rezistence)
• Selekční tlak(např. ATB)
AUGGUCCCACGCUAUUAGMet Val Pro Arg Tyr Stop AUGGUCCCCCGCUAUUAGMet Val Pro Arg Tyr Stop
AUGGUCCCACGCUAGUAGMet Val Pro Arg Stop
AUGGUCUCACGCUAUUAGMet Val Ser Arg Tyr Stop
Rekombinace• Přenos genetické informace• Přerušení a opětovné spojení DNA• Vložení či výměna částí DNA• HOMOLOGNÍ – část příbuzné DNA• HETEROLOGNÍ – nepříbuzné, nové
geny
Transformace• Začlenění úseku DNA získaného z
prostředí (rozpadlé donorové buňky)• Malá efektivita (DNA nechráněná)
Transdukce• Přenos DNA zprostředkovaný bakteriofágem• Bakteriofág převezme část genomu bakterie,
kterou infikoval (DNA chráněná fágem)• Přenos mezi příbuznými bakteriemi
Konjugace• Konjugativní
plazmid• Tvorba sex pili• Přenos mezi
nepříbuznými bakteriemi
• Transpozomy –“skákající geny“
• Ostrůvky patogenity
Antibiotika• Nízkomolekulární látky produkované
některými mikroorganismy• Selektivně toxické pro patogen
statiský X cidní účinek• Fungují ve spolupráci s imunitním
systémem hostitele• Terapeutický index: Ti = Ctox / Cef
(poměr koncentrace toxické pro hostitele a učinné na patogen)