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

Exprese genetické informace

DNA mRNA Proteiny

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)

Kodóny

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

Přenos genetické informace

• Transformace• Transdukce• Konjugace

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)