Mikrobiális genetika

Törzsanyag:

1. Mi a genetika? 1 óra

1. Mit tanulhat a genomikától

• Kromoszómák fizikai térképezése: „ pulsed field” gélelektroforézis
• Genomi DNS analízis
• DNS chipek és microarray-ek
  • spontán
  • mutagének
  • Közvetlen javítás: fotoliáz és Ada
  • Mismatch repair: mutSLH
  • Rekombinációs javítás: recA, recFOR és rec BCD
  • SOS és a transzléziós szintézis: umuCD
  • DNS szekvencia változás: pont mutáció, inzerció, deléció és átrendeződés
  • Változás a géntermékben
    • Funkció vesztés: null, leaky és kondicionális mutációk
    • Funkció nyeréses mutációk

2. Amit nem tanulhat meg a genomikától – kinek van szüksége a genetikára a genomika utáni korban?

2. Kromoszómák, gének és fehérjék 2 óra

1. Prokarióták vs eukarióták
2. Genom méret
3. Kromoszóma szerveződés
4. DNS – RNS – Fehérje: a centrális dogma összefoglalása
• DNS replikáció
• Supercoiling
• Transzkripció
• Transzláció
• Polaritás

3. Mutánsok és mutációk 3 óra

1. DNS károsodás és javítás: Mi okozza a mutációkat?
• DNS sérülés mechanizmusai

• DNS-t javító mechanizmusok

• Mutátor gének
1. Mutációk
• Mutációk fajtái

• A mutációk véletlen események, vagy adaptív válaszok?
• Mutációs ráta, valószínűség és target elmélet

3. Mutánsok
• Mutáns izolálás: szelekció, szűrés és dúsítás
• Mutánsok felhasználása
• Genotípus vs fenotípus, genetikai nevezéktan, vad típus és izogénes törzsek

4. Reverzió és szupresszió 2 óra

1. Intragénes reverzió
• Valódi revertánsok
• Misszensz és frameshift mutációk intragénes reverziója egy második mutációval
• Reverzió mint az ok és a hatás tesztje
• Mutagének és karcinogének kimutatása reverziós vizsgálattal
2. Intergénes reverzió: szupresszió

• informális szupresszorok
• kölcsönható szupresszorok: allél specifikusság
• fiziológiai szupresszorok
• sokkópiás szupresszorok
• szupresszor analízis
• Rekombinációs mechanizmusok
• Episztázis teszt
• Izogénes törzsek
• sejt-sejt kontaktus és adhézió
• mobilizáció és transzfer
• a konjugáció szabályozása
• HFR törzsek
  • HFR törzsek izolálása
  • megszakított párosodás és a perctérképezés
  • kromoszóma átvitele más baktériumokban
  • F’ plazmidok izolálása
  • Lambda fág
    • Lízis: transzkripció, DNS replikáció, érés és összeszerelés
    • Lizogénia
      • Felfedezés: zigotikus indukció, immunitás és clear-plakk mutáns
      • Represszió: cI, cII, cIII és cro
      • Integráció és excízió
      • profág indukció
      • lízis-lizogénia döntés
      • P22 fág – antirepresszor és szuperinfekciós immunitás
      • P1 fág – plazmid profág
      • Lizogén konverzió

3. Szintenikus letális mutációk

5. Mutánsok genetikai analízise 2 óra

1. Komplementáció
• In vitro komplementáció: átetetés
• In vivo komplementáció: dominancia és cisz/transz teszt
2. Genetikai rekombináció

6. Genetikai információ csere 1 óra

1. Genetikai információ csere mechanizmusai: transzformáció, transzdukció, konjugáció
2. Genetikai információ átvitel a természetben
3. Genetikai információ átvitel a laborban
4. A genetikai információ csere korlátai: gazda restrikció és modifikáció

7. Transzformáció 1 óra

1. a transzformáció felfedezése
2. természetes kompetencia
3. kémiai transzformáció
4. elektrotranszformáció
5. genetikai térképezés transzformációval

8. Plazmidok 2 óra

1. Néhány baktérium plazmid tulajdonságai
2. Plazmid replikáció
• replikációs origó és replikációs fehérjék
• plazmidok öröklődése sejtosztódáskor
• plazmidok kópiszámának szabályozása és amplifikáció
• inkompatibilitás
3. Konjugáció

4. Öngyilkos plazmidok és allél csere

9. Bakteriofágok 2 óra

1. Bakteriofágok általános tulajdonságai

• lítikus szaporodás
• gazda specifikusság

2. Lizogén fágok

3. Transzdukió

• Specializált transzdukció
• Generalizált transzdukció: P22, P1 és PBS1 fágok
• Kotranszdukció, kapcsoltság és sokfaktoros keresztezések
• Genetikai térképezés: hogyan és miért? (Miért nem rögtön szekvenálunk?)

10. Mozgó genetikai elemek 2 óra

a, Inzerciós szekvenciák, transzpozonok és integronok

b. Transzpozíció

• transzpozonok és célhelyeik szerkezete
• replikatív transzpozíció
• nem replikatív transzpozíció
• excízió és a transzpozonok okozta átrendeződések
• transzpozíció szabályozása
• transzpozon inzerciók
• helyi mutagenezis
• kromoszóma átrendeződések
• in vivo klónozás
• genetikai szabályozás
• bizonyos környezeti faktorok által szabályozott gének azonosítása (IVET, RIVET, STM, GAMBIT)
• fehérje-fehérje kölcsönhatások
• DNS-fehérje kölcsönhatások
• fehérje lokalizálás
• „gel shift” vizsgálat
• footprint vizsgálat
• surface plasmon resonance
• amplifikálás
• mutagenezis
• iverz PCR

3. Mu fág
4. Transzpozonos génmutánsok izolálása

5. Transzpozonok, mint mozgatható homológ régiók

6. Transzpozonook és az evolúció

11. Genetikai szabályozás 2 óra

1. A génexpresszió szabályozása: a paradigmák rövid összefoglalása
• represszió
• aktiválás
• attenuáció
• antiszensz kontroll
2. A génszabályozás vizsgálatának genetikai szemlélete

• Riporter gének
• a különböző riporter gének előnyei és hátrányai
• gén és operon fúziók
• Fúziók alkalmazása

3. DNS-fehérje kölcsönhatások vizsgálata in vitro módszerekkel

12. In vitro genetika 2 óra

1. klónozó és expressziós vektorok
2. tag vektorok tisztítása
3. DNS szekvencia analízis: mit mond nekünk a szekvencia hasonlóság?
4. Helyspecifikus mutagenezis
• Mikor és miért használunk helyspecifikus mutagenezist?
• deléciók készítése
• pontmutáció készítése egy adott bázispárnál
• a helyspecifikus mutációk reverziója
5. Polimeráz láncreakció (PCR)

13. Genomika 1 óra

1. Genom szekvenálás
2. Genom szekvenciák analízise – online eszközök és adatbázisok (NCBI és EBI)
3. Metabolizmus predikció DNS szekvenciából
4. DNS csipek – génexpresszió vizsgálata
5. Proteomika

14. Más baktériumok genetikai analízise 7 óra

1. Néhány fontos mikroorganizmus
2. Genetikai vizsgálati rendszer kifejlesztése
3. Helyettesítő genetika

Gyakorlatok:

1. E. coli transzformáció plazmid DNS-sel ( genetikai transzformáció, pozitív és negatív szabályozás, komplementáció, szelekció, marker gének, plazmidok kimutatása, stb.) 6 óra
2. B. licheniformis transzpozon mutagenezis ( mutáns izolálás, azonosítás, prototróf, auxotróf, stb. ) 10 óra
3. Műveletek bakteriofágokkal ( szaporítás, mérsékelt és virulens fág, plakk képződés, fág-baktérium kölcsönhatás, gazdaspecifikusság, stb.) 8 óra
4. Biológiai adatbázisok 6 óra