Zur Erstellung eines molekularen Stammbaums benötigt man ein gutes Alignment. Welcher Algorithmus zur Erstellung eines Alignments wurde in der Vorlesung vorgestellt?
Needleman-Wunsch-Algorithmus (dynamic programming)
Auf welchem molekularen Prozess basiert die Sanger-Sequenzierung?
Kettenabbruch durch farbmarkierte ddNTPs
Was bedeutet ein hoher Wert von 17 in einer PAM-Proteindistanzmatrix?
Die entsprechende Sequenz ist hochkonserviert.
Aufgrund welcher strukturellen Eigenschaften ist die Vorhersage proteinkodierender Gene im menschlichen Genom immer noch problematisch?
Nicht jeder ORF kodiert für Proteine,nicht alle Genregionen proteinkodierender Gene werden in Proteine translatiert (5‘- und 3‘- untranslatierte Exons), Alternatives Splicing ermöglicht einer Prä-mRNA für mehrere Proteine zu kodieren, repetitive Sequenzen
Warum unterscheidet man bei Proteinvergleichen Identität und Ähnlichkeit?
Ähnlichkeit erlaubt auch Austausche von funktionell ähnlichen Aminosäuren. Identität bedeutet, dass die Aminosäuren die selben sein müssen. Bei Proteinen mit hochkonservierten Funktionalität bringt eine Suche auf Ähnlichkeit auch artübergreifend mehr Treffer.
Welcher informatische Trick macht eine Suche mit BLAST so schnell durchführbar?
Die Suchsequenz wird in viele überlappende Abschnitte (words) der Länge w unterteilt. Nachdem 2 “Hits” in der Datenbank gefunden wurden, werden Verknüpfungen gesucht.
Was bedeutet UPGMA und weshalb führt diese Methode zur Stammbaumerstellung häufig zu falschen Ergebnissen?
Unweighted Pair-Group Method using Arithmetic Means
Es wird davon ausgegangen, dass Mutationen gleich verteilt auftraten (molekulare Uhr)
Weshalb benötigen wir ein Evolutionsmodell? Nenne ein Beispiel.
Es gibt viele Möglichkeiten Sequenzen zu alignen. Um das bestmögliche Alignment zu erhalten, werden Regeln entwickelt, die als Evolutionsmodell den Verlauf der Evolution am wahrscheinlichsten nachbilden. Z.B. ist die Aminosäure Cystein wichtig für die Proteinstruktur, also kann man davon ausgehen, dass Cystein hoch konserviert ist, und dieses als „Ankerpunkte“ für das Alignment verwenden
Erklären sie die Begriffe Paraphylie und Monophylie
Paraphylum: enthält den letzten gemeinsamen Vorfahren, aber nicht alle Unterguppen (meist fehlt eine, z.B. Menschenaffen ohne Mensch)
Monophylum: Enthält den letzten gemeinsamen Vorfahren und alle Untergruppen
Nenne ein Beispiel für Homoplasien/Analogien
Analogie: Schlangenförmiger Körperbau bei Aalen und Schlangen -> Ähnlichkeit aufgrund konvergenter Entwicklung
Homologie: Phyllocladium und Sprossachse bei Pflanzen -> gemeinsamer evolutionärer Ursprung
Zählen Sie die vier Strukturebenen der Proteine auf und beschreiben Sie jede einzelne kurz.
Primärstruktur: lineare Abfolge der Aminosäuren
Sekundärstruktur: Durch H-Brücken stabilisierte Nahordnung der Protein-Backbone
Tertiärstruktur: räumliche Anordnung aller Atome einer Polypeptidkette eines Proteins
Quartärstruktur: Zusammenlagerung von zwei oder mehr Polypeptidketten zu einem Proteinkomplex
Wodurch ist die Drehbarkeit der Peptidbindung eingeschränkt?
Partielle Doppelbindung: keine Drehung an der C-N Bindung
Nenne 3 Techniken zur Proteinstrukturbestimmung
Röntgenstrukturbestimmung, Elektronenmikroskopie, NMR
Welche Auflösung kann man mit 3D-Elektronenmikroskopie bestenfalls erreichen?
3A
Nennen Sie einen Vorteil, bei der 3D-Elektronenmikroskopie von Proteinen eine Kryo-Fixierung zu verwenden.
Proteine streuen Elektronen nur schwach, sodass ein kontrastarmes, verrauschtes Bild entsteht. Das einfrieren in amorphes Eis ergibt viele Orientierungen und Informationen über die innere Struktur.
Warum wird die 3D-Elektronenmikroskopie bevorzugt bei großen Proteinkomplexen eingesetzt?
Große Proteinkomplexe können nicht mehr gut kristallisiert werden und eignen sich daher nicht für die Röntgenstrukturanalyse. Da bei der Elektronenmikroskopie keine Kristallisation nötig ist, eignet sie sich vor allem für solche Fälle.
Nennen Sie vier nicht-kovalente Wechselwirkungen zwischen Biomolekülen.
Ionische Wechselwirkungen (Salzbrücken, -> Wechselwirkungen zwischen Ladungen)
Wasserstoffbrückenbindung (H-Brücke),
Hydrophobe Wechselwirkungen
Van-der-Waals-Kräfte
Lässt sich die Raumstruktur eines Proteins ohne weitere Strukturinformationen aus der Primärstruktur vorhersagen? Begründung!
Nein, da die Primärstruktur nur die lineare Anordnung der Aminosäurekette beinhaltet. Wechselwirkungen innerhalb des proteins (Faltungen ect.) werden nicht berücksichtigt
Nennen Sie zwei Sekundärstrukturen einer Polypeptidkette. Welche Wechselwirkungen stabilisieren diese Motive?
a-Helix und β-Faltblatt -> Wasserstoffbrückenbindungen
Welche Informationen liefern die Aminosäureanalyse und Proteinsequenzanalyse von Peptiden und Proteinen?
Bei bekannter Primärstruktur kann das Protein in Datenbanken mit dem Aufbau anderer Proteine verglichen werden, um verwandtschaftliche Verhältnisse oder konservierte Strukturen aufzuklären. Außerdem lassen sich auf diese Art universelle Proteindomänen identifizieren.
Welche Aminosäuren werden als „Strukturbrecher“ bezeichnet und warum?
Prolin -> Zyklische AS, Seitenkette als Teil der Backbone, Konformation der Backbone stark eingeschränkt -> am Ende von Sekundärstrukturen, oft in „Turns“, schlecht in der alpha-Helix
Glycin -> keine Seitenkette, nicht chiral am C-aplha-Atom , Backbone hyperflexibel -> beginnt und beendet Sekundärstrukturen, in „Turns“
Beschreiben Sie in Stichpunkten den Weg von der Entdeckung eines neuen viralen Erregers bis zur Produktion eines Wirkstoffs.
Labor:
Isolierung der Erbsubstanz und Sequenzierung
Computer:
Erkennen der Virusgene (de novo Genvorhersage);
Ähnlichkeit zu bekannten Genen? (Datenbanksuchen);
Verwandtschaft, Ausbreitung, Herkunft? (Phylogenetische Rekonstruktion);
Struktur der Proteine? (Struktur-Vorhersage und -Modellierung);
Wirkstoff-Design
Wirkstoff-Test
Wie funktionieren die Terminatoren bei einer Sanger-Sequenzierung?
Die ddNTPs lagern sich an zufälligen Positionen mit komplementärer Nukleobase an den Matrizenstrang an und sorgen für den Kettenabbruch, da ihnen an dem 3‘-Ende die Hydroxylgruppe (-OH) fehlt. -> keine Phosphodiester-Bindung
Auf welche Leselänge ist die elektrophoretische Auftrennung derzeit beschränkt und warum?
1000 Bp, da die Auflösung der Längenunterschiede in der GEP darüber stark abnimmt
Was bezeichnet man als „Gold-Standard“ der Sequenzierung?
Doppelsträngige Sequenzierung des forward- und reverse-Stranges und dadurch Fehlerkorrektur.
Zuletzt geändertvor 2 Jahren