Vorlesung MolGen

Buffl

Rest Biochemie

von Jakob K.

Was ist Somatic nuclear transfer cloning?

Einführen des Kerns einer differenzierten Zelle in eine “entkernte Zygote“. Dient der Vermehrung ohne Rekombination.

+ Sehr exakt
- Sehr teuer

Skizziere den Ablauf des künstlichen Protein Designs

Random Mutationen/Erweiterungen von ähnlichen Proteinen, testen nach Bindungsaffinität
AI zur Simulation
Screening in großen Kulturen
Biochemische Analyse

Wie kann die Fettsäure-Biosynthese zur Erzeugung von Benzin verwendet werden?

1. Auswahl eines Organismus, in dem die Fettsäure-Biosynthese NICHT „am Fließband“ erfolgt.
2. Expression einer mutanten Thioesterase, die schon bei kürzerer Kettenlänge zum Ende der Verlängerung führt.
3. Überexpression der Acyl-CoA Synthetase, um die Produkte für weitere Reaktionen an CoA zu konjugieren.
4. Unterbindung der beta-Oxidation durch Mutation von fadE.
5. Expression der Clostridium acetobutylicum Acyl-CoA Reduktase bildet den Aldehyd und wieder freies CoA.
6. Expression der Arabidopsis thaliana De-Carbonylase CER1 führt zum Alkan.
7. Um Nebenreaktionen (z.B. Desaturierung) zu vermeiden und so die Ausbeute zu erhöhen, wird ein zentraler Regulator (FadR) mutiert.

Wie kann eine große Population (z.B Malaria-Mücken) transgene Mutationen erhalten?

Durch natürlich vorkommende Szenarien (Meiotic Drive, Homin-Nukleasen) können siche Elemente ausbreiten, die ein Entwicklungsnachteil für die Gattung darstellen.

Wichtig ist kurze Generationszeit
Nützliches Werkzeug: CRISPR
Koppelung eines Toxins mit seinem Gegengift

Was ist Gene Drive?

Technik, bestimmte Gene innerhalb einer Population schneller auszubreiten

Erkläre Schritt für Schritt eine QTL-Analyse.

QTL = Quantitative trait loci

1) Eltern-Individuen werden ausgesucht, sequenziert und gekreuzt
2) Die Nachkommen werden nach der gewünschten Eigenschaft sortiert oder z.B. ein bestimmter Selektionsdruck eingesetzt
3) Die selektierte Sub-Population der Nachkommen wird sequenziert, zusätzlich entweder eine nicht-selektierte Sub-Population als Kontrolle oder zumindest die Eltern-Individuen.
4) Nun wird analysiert, welche Polymorphismen durch die Selektion angereichert oder abgereichert wurden

Welche Folge hat eine Infektion mit Agrobakterium tumefaciens im natürlichen Fall?

Übertragung von Genen, die lokal verstärktes Zellwachstum („Tumore“) und die Synthese von C+N-reichen Verbindungen auslösen, die die Agrobakterien als Nahrungsquelle nutzen.

Nenne 3 biologische Funktionen der DNA-Methylierung in Eukaryoten.

X Chromosome inactivation
Heterochromatin maintenance
developmental controls

Wodurch ist das Genom des Brotweizens mehr als 5x so groß als das des Menschen und gar mehr als 100x größer als das Genom der Modellpflanze Arabidopsis thaliana?

Wodurch manifestieren sich diese evolutionären Ursprünge noch heute? (1p). Nenne ein Beispiel dafür (0.5p)

- Weizen: hexaploid, besteht aus 3 ancestralen diploiden Genomen

- Mensch: diploid

- thaliana: diploid,

Modellorganismus der besonders kleines Genom hat, das leichter zu manipulieren ist

Vertreter der Familie 76 sind in Weizen immer noch zu finden, aber diese Familie diversifiziert sich nach evolutionärer Trennung der Spezies.

Beispiel: UGT in Weizen und A. thaliana

Genom-Editing ist auch bei Pflanzen ein vielversprechendes neues Werkzeug zur Erzeugung von Mutationen. Nenne zwei wichtige Anwendungen in Pflanzen, von denen eine selbst in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana sehr bedeutsam ist, obwohl es dort große Mutantenvorkommen gibt (2p). Nenne ein Beispiel bei der die Bedeutung von Kulturpflanzen deutlich wird (1p)

- floral dip (biologische Methode, bedeutsam für A. t.)

- physikalische Methoden (DNA-Präzipitation) (?)

- Pathogenabwehr

Welche Funktion hat das Transposase-Enzym bei den DNA-Transposons (2p). Wie kann dies zur Evolution des Wirts-Organismus beitragen?

- Enzym, dass sich an Erkennungssequenz bindet und Bewegung zu einem anderen Teil des Genoms katalysiert

- andere Stelle -> andere Expression (anderer Promoter) -> Veränderung im Proteom

Wie hoch ist die ungefähre Fehlerrate der euk. RNA-Pol?

Falls eine RNA-Pol arretiert, welche zwei Vorgänge können dann zur Befreiung führen?

Welcher zusätzliche Faktor wird dort benötigt

10^-4
Backtracking, Entfernen der fehlerhaften Sequenz
Elongationsfaktor (z.B. Transkriptionselongationsfaktor TFIIS/TF2S)

Wie ist BAC (bacterial artificial chromosome) aufgebaut und wozu wird es in der Molekularen Biologie benutzt?

basiert auf F Plasmid
enthält Selektionsmarker und Gene die auf Tochterzellen verteilt werden
episomal
Herstellung von großer Mengen von einem Protein

Wie wird der Mating-Type von S. cerevisae hin und hergeschaltet?

mat Gen in Zelle wird geschnitten und mit HML oder HMR (jeweilsanderes Geschlecht) “repariert”

Was für eine räumliche Geometrie hat das Codon zum Anticodon in einem Ribosom. Welche Interaktion nötigt damit das Ribosom dieses als passend erkennt?

Antiparallele Geometrie
Bildung von Wasserstoffbrücken

Ist ein Protein, als zentraler Baustein des Lebens, eher vollständig oder semi-stabil? Verhalten eines Proteins unter thermalen Stress (stabiler oder weniger stabil?)

Aminosäuren mit welcher Eigenschaft des AS-Rests werden bei der Denaturierung exponiert?
Wie viele Aminosäuren sind mindestens notwendig für eine stabile Faltung einer Domäne oder eines kleinen Proteins? 5, 50 oder 500?