Sommersemester, 4 SWS [Koordination: Braus]

Vorlesung Mikrobiologie IV (Mikrobielle Genetik)
Sommersemester 2007, 4 SWS [Koordination: Braus]
(1) Pilze: Allgemein, Geschlechtstyp, Geschlechtstyp-Wechsel (Braus)

Nennen Sie Beispiel für humanpathogenen und für pflanzepathogenen dimorphen
Pilz (Zuordnung zu Pilzgruppe und Lebenszyklus).

Nennen Sie 6 Aspergillus-Arten und ihre Bedeutung für den Menschen.

Vergleichen Sie Genomgröße und Anzahl der Gene von S. cerevisiae, E. coli und
Mensch.

Was bedeutet Altern bei einer Hefe und wie schätzen Sie das Alter ab?

Was sind APC/C und SCF?

Was für Allele gibt es für den MAT-Lokus?

Vergleichen Sie die Unterschiede von a, alpha und diploider Zelle in ihrer
geschlechtsspezifischen Genexpression.

Was sind TUP1/SSN6, RME1, IME1?

Was ist der prinzipielle Unterschied zwischen Homothallismus von S. cerevisiae
und A. nidulans?

Nennen Sie mindestens drei Nobelpreise für Pilzforschung.

Welche Bedeutung haben MAP-Kinasen nach Pheromon-Gabe? Was bewirken sie?

Was unterscheidet die ‚erfahrene’ Hefe-Mutter von der Tochter?

Was ist ein Shmoo? Warum gibt es das?

Was macht HO? Wie wird es reguliert?

Was sind SIR-Gene?

Wo gibt es Silencing und wie funktioniert das?

Welche Eigenschaften hat die ASH1-mRNA und was macht das Genprodukt?
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(2)
Transkription bei Pilzen (Braus)

Wie unterscheiden sich RNA- und DNA-Polymerasen?

Vergleichen Sie die RNA-Polymerasen von E.coli, Archaea und Hefen.

Wie wirkt alpha-Amanitin? Was ist die Substanzklasse und wer stellt es her?

Was ist SL1? Vergleichen Sie die Trankription von RNA-Pol I und III.

Was sind TAFs? Was ist die CTD und wofür braucht man das?

Wer benötigt das TATA-Binde-Protein?

Welche Untereinheiten von PolII entsprechen der bakteriellen RNA-Polymerase?

Was für regulatorische Sequenzen finden sich in der 3’UTR?

Was für Aufgaben haben U1, U2 und U5 und wie werden sie synthetisiert?

Was ist CAP bei Eukaryoten und was bei E. coli?

Was ist das PolyAsom?

Was ist der DAB-Komplex? Was gibt es davon bei Archaea?

Woran erinnert TFIIF? Was macht TFIIH?

Wie hat man biochemisch die allgemeinen Transkriptionsfaktoren identifiziert?

Welche RNA-Polymerasen benötigen TBP?

Welche DNA-Bindedomänen kennen Sie?

Was ist der SWI/SNF-Komplex und was sind HATs?

Pprinzipiellen Mechanismen für Gen-Aktivierung und Repression?

Was unterscheiden NES und NLS? Wofür braucht MIG1 eine NES?

Was charakterisiert einen Leu-Zipper? Nennen Sie ein Beispiel.

Wie funktionieren Co-Aktivatoren?

Wie kann man Histone modifizieren und was bewirkt das?

Was ist die Funktion von MIG1, GAL4 und GAL80?

Vergleichen Sie den Promotor eines GAL-Gens in Gegenwart und Abwesenheit von
Glukose und/oder Galaktose. Was für Augaben haben GAL2 und GAL3?

Wie funktioniert das Hefe-2-Hybrid-System?

Vergleichen Sie die Hefe-GAL-Gene mit dem E.coli-lac-Operon.

Welche Faktoren sind notwendig, um aus U.maydis-Sporidien ein dikaryotische
Myzel zu machen?
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RNA-Turnover und Translation bei Pilzen (Braus)
 Welche nicht-kodierenden RNAs kennen Sie und wofür werden sie benötigt?
 Was sind siRNAs?
 Welche Abbau-Mechanismen für mRNA kennen Sie?
 Was ist NMD (nonsense-mediated decay)?
 Was ist das Exosom?
 Was sind P-Bodies?
 Welche Funktion hat eIF4EG?
 Beschreiben Sie die verschiedenen Schritte der Initiation der Translation bei
Eukaryoten.
 Was unterscheidet die Initiation der Translation bei Hefe und E.coli?
 Was ist eine IRES?
 Was ist der ternäre Komplex?
 Welche Rolle spielt eIF2?
 Was ist eEF-G?
 Wie wird die GCN4-Protein-Menge in einer Zelle kontrolliert?
 Wie funktioniert die translationelle Kontrolle der GCN4-mRNA?
 Was ist GCN2?
 Was ist Attenuation und wie funktoniert das?
 Welche Rolle spielen brlA und abaA bei der asexuellen Sporenbildung von A.
nidulans.
 Beschreiben Sie die Expression von brlA während der Sporenbildung.
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Intrazellulärer Verkehr
 Beschreiben Sie die Kernpore.
 Was ist die treibende Kraft für Protein-Import und Export in den Kern?
 Beschreiben Sie den Kern-Import.
 Beschreiben Sie den Kern-Export.
 Wie erfolgt der RNA-Export?
 Was sind sec-Mutanten?
 Was ist SRP?
 Was ist die Core-Glykosilierung und wie erfolgt sie?
 Was ist ERAD?
 Wieso bleibt ein Glykosylierungsenzym im ER?
 Was ist die Funktion eines t-SNARE?
 Welche Entscheidungen werden im trans-Golgi getroffen?
 Wie kann ein Gen ein cytoplasmatisches und ein mitochondriales Gen kodieren?
 Wie gelangen Proteine in die verschiedenen Kompartimente des ER?
Proteinturnover und Ubiquitin-Familie
 Welche Protein-Abbaumechanismen kennen Sie? Beschreibung?
 Was ist Autophagie?
 Wie funktioniert die Anheftung von Ubiquitin? Wo kann Ubiquitin wie angehängt
werden?
 Was ist das Proteasom?
 Woraus bestehen SCF E3-Ligasen?
 Was ist der cvt-Weg?
 Was bestimmt die Lebensdauer eines Proteins?
 Was für Ubiquitin-ähnlichen Proteine kennen Sie? Funkition?
 Welche verschiedenen Funktionen hat Ubiquitin?
 Was ist das COP9-Signalosom?
 Welche Rolle spielt Ubiquitin bei der Regulation des Transkriptionsfaktors Met4?
ALT
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METHODEN
(1) Welches sind die grundlegenden strukturellen und funktionellen Unterschiede von
TypI, TypII und TypIII Restriktionsenzymen?
(2) Welche drei unterschiedlichen Aktivitäten werden von der DNA Polymerase I
vermittelt?
(3) Definieren Sie den Begriff Genbank. Welche mobilen Elemente werden für die
Konstruktion einer Genbank genutzt? (Nennen Sie mindestens drei unterschiedliche
Klonierungselemente)
(4) An welchen zellulären Prozessen sind DNA-bindende Proteine beteiligt?
(5) Wie ist der Aufbau und die Funktion von spezifischen Transkriptionsfaktoren?
(6) Welche typischen strukturellen Motive sind bei den DNA-Bindungsdomänen
bekannt?
(7) Wozu dienen Gel-Mobilitätsshift- (Gel-Retardation-) Experimente?
(8) Wozu dienen Footprinting-Experimente?
(9) Welche Eigenschaft des Gal4p Transkriptionsaktivators wird bei der 2-HybridMethode zur Identifikation von Protein-Protein Interaktionen benutzt?
(10) Welche Arten der Mutagenese kennen Sie?
(11) Wie wirken sich dominante bzw. rezessive Mutationen in einem Organismus aus?
(12) Wie kann es zur synthetischen Lethalität von 2 Mutationen kommen?
(13) Wozu dienen Protein-Tags?Was ist der Vorteil des Green Fluorescent Protein-Tag
zu anderen Tags?
(14) Was bedeutet 2D-PAGE, und wofür benutzt man diese Technik?
(15) Wozu benutzt man Proteasen (z.B. Trypsin) zur MS-basierten
Proteinidentifizierung?
(16) Welche bioinformatische Informationen machen die Massenspektrometrie so stark
für die Proteinidentifizierung, und warum?
(17) Nennen sie drei mögliche Einsatzgebiete für DNA-Microarrays.
(18) Warum müssen bei einem DNA-Microarray 2-Kanal Experiment die beiden
Kanäle normalisiert werden bevor man die Daten auswertet? Nach welchem
Kriterium kann man das zum Beispiel tun?
(19) Kann man mit einem DNA-Microarray 2 Kanal-Experiment aus den FloureszenzWerten der einzelnen Spots Aussagen über die absolute Konzentration der einzelnen
mRNA Moleküle machen? Begründen Sie ihre Antwort.
DNA und GENOM
(1) Was ist eine ARS?
(2) Welche Faktoren sind an der Regulation der DNA Replikation in Eukaryonten
beteiligt?
(3) Wie stellt die Zelle sicher, dass pro Zellzyklus die Replikation der DNA nur 1x
erfolgt?
(4) Was ist ein Genom?
(5) Was sind die wichtigsten Techniken in der Genomanalyse?
(6) Was ist der Unterschied zwischen einer PCR-Reaktion und „cycle sequencing“?
(7) Was versteht man in der Genomsequenzierung unter „shotgun“ Verfahren?
(8) Was versteht man unter „primer walking“?
(9) Womit beschäftigt sich die Bioinformatik?
(10) Was versteht man unter einer paralogen Genfamilie?
(11) Wie groß sind die Genome von Mikroorganismen? (In Basenpaaren)
(12) Wie viele Gene enthalten mikrobielle Genome
(13) Was sind die am meisten konservierten biologischen Funktionen?
(14) Was versteht man unter lateralem Gentransfer?
(15) Was sind Inteine?
(16) Was sind die Unterschiede zwischen unifaktoriellen und bifaktoriellen
Inkompatibilitätsystemen? Nennen Sie Beispiele.
(17) Wie kontrollieren der MAT- resp. der MAT-Lokus den sexuellen Zyklus in der
Hefe Saccharomyces cerevisiae?
(18) Beschreiben Sie, wie die Änderung des Geschlechtstyps in der Hefe abläuft.
(19) Wie und wo wird das Ash1p in der Hefezelle lokalisiert und was ist seine
Funktion?
(20) Wie wird der Geschlechtstyp in Ustilago bestimmt?
TRANSKRIPTION
(1) Wie lassen sich experimentell Transkriptionsstartstellen ermitteln?
(2) Beschreiben Sie die Komponenten des bakteriellen Transkriptionsapparats und
deren Funktion(en).
(3) Welche grundsätzlichen Möglichkeiten der Regulation der Transkription kennen
Sie? Bei welchem Schritt der Transkription wirken diese jeweils?
(4) Was sind Anti-Sigmafaktoren?
(5) Wie unterscheidet sich die Transkriptionsinitiation zwischen Bacteria und Archaea
und Eukarya?
(6) Was sind TAFs?
(7) Definieren Sie Operon, Regulon, Aktivator und Repressor.
(8) Wie setzt sich ein Zwei-Komponenten Regulationssystem zusammen, Funktionen?
(9) Beschreiben Sie das Prinzip der Attenuation der AS Biosyntheseoperons. Was ist
entscheidend für die Attenuation?
(10) Vergleichen Sie die RNA-Polymerasen von Hefen und E. coli?
(11) Was ist die C-terminale Domäne der RNA-Polymerase II?
(12) Wie funktioniert die Transkription durch RNA-Pol I und III?
(13) Welche Rolle spielt der Poly(A)-Schwanz einer mRNA und wie entsteht er?
(14) Wie reguliert das GAL80-Protein und wie kann man das beweisen?
(15) Was für DNA-Bindedomänen kennen Sie?
(16) Was für Domänen erwarten Sie in einem transkriptionellen Aktivator?
(17) Wie kann man die Transkription von Hefe-Genen verhindern?
(18) Wie funktioniert Splicing?
(19) Vergleichen Sie Katabolit-Repression in Hefe und in E. coli?
(20) Was sind HATs und HDACs und welche Rolle spielen sie bei der Genexpression?
(21) Was ist der SWI/SNF-Komplex?
(22) Was ist Silencing? Welche Gene werden wie ‚gesilenced’?
TRANSKRIPTION BEI PROKARYOTEN (Stülke)
(1) Durch welche Faktoren wird die Menge eines Proteins in der Zelle bestimmt?
(2) Beschreiben Sie den Aufbau der bakteriellen RNA-Polymerase!
(3) Vergleichen Sie die grundlegende Organisation der RNA-Polymerasen in den drei
Domänen des Lebens!
(4) Wie wird es ermöglicht, daß die Nukleinsäuren ihren Weg durch die RNAPolymerase finden?
(5) Wie wirkt das Antibiotikum Rifampicin?
(6) Welche Funktionen hat die -Untereinheit der bakteriellen RNA-Polymerase?
(7) Was vestehen Sie unter geschlossenem und offenem Transkriptionskomplex?
(8) Erläutern Sie die Funktion des -Faktors!
(9) Wie profitieren Bakterien vom Besitz mehrerer -Faktoren?
(10) Wie erfolgt die Termination der Transkription?
REGULATION DER TRANSKRIPTION BEI PROKARYOTEN (STÜLKE)
(1) Wie kann man die Stabilität einer mRNA bestimmen?
(2) Was ist das Degradosom? Erklären Sie seinen Aufbau!
(3) Auf welchen Ebenen können biologische Prozesse reguliert werden?
(4) Erläutern Sie den Aufbau des lac-Operons von E. coli und die Funktion der
Genprodukte!
(5) Warum kann das lac-Operon in Abwesenheit von Lactose nicht exprimiert werden?
(6) Das crp-Gen kodiert für das cAMP-Rezeptorprotein. Erklären Sie, wie das lacOperon in einer crp-Mutante in An- bzw. Abwesenheit von Glukose exprimiert wird!
(7) Welche Eigenschaften von DNA-Sequenzen und DNA-bindenden Proteinen
ermöglichen die Protein-DNA-Erkennung?
(8) Was ist das Prinzip der Zweikomponentensysteme?
(9) Was ist das Prinzip eines Riboswitches?
(10) Erläutern Sie, wie die Attenuation am trp-Operon von E. coli erfolgt und
vergleichen Sie dies mit der Regulation des trp-Oprons aus B. subtilis!
TRANSLATION (Braus / Liebl)
(1) Beschreiben Sie kurz die Initiation der Translation mit der Funktion der
Initiationsfaktoren.
(2) Wie reagiert die Shine-Dalgarno Sequenz mit dem Ribosom? Funktion?
(3) Nennen Sie mindestens vier chemisch verschiedene Antibiotika, die die
Translation bei Bakterien hemmen.
(4) Wie ist die Wirkungsweise von Streptomycin hinsichtlich der
Ribosomenfunktion?
(5) Was ist das Besondere am katalytischen Mechanismus der Knüpfung der
Peptidbindung durch das Ribosom ?
(6) Was versteht man unter „translationalem Frameshift“? Was ist dagegen
„translationale Koppelung“?
(7) Welche sind die 21. und 22. proteinogenen Aminosäuren?
(8) Welche Faktoren sind für den Einbau von Selenocystein in Proteine wichtig?
Nennen Sie mindestens ein Enzym, das Selenocystein enthält.
(9) Welche posttranslationalen Modifikationen von Proteinen kennen Sie?
(10) Vergleichen Sie translationelle Kontrolle bei Aminosäurebiosynthese-Genen von
E. coli und Hefe?
(11) Welche Rolle spielt eIF2 bei der Translation?
(12) Was ist Epistasie?
INTRAZELLULÄRER VERKEHR (PILZE)
(1) Wie kann man die Wege eines Proteins in die Vakuole untersuchen?
(2) Was sind sec-Mutanten?
(3) Nennen Sie charakteristische Glykolisierungsorte in Hefen?
(4) Wie wird der Transport eines Proteins in den Kern reguliert? Wie sieht die
Eingangspforte aus?
(5) Wie wird die Lebensdauer eines Proteins kontrolliert und wie sehen die Abbauwege
aus?
(6) Was für Transportwege charakteriseren das Mitochondrium? Was muss transportiert
werden und was nicht?
(7) Beschreiben Sie den Transport eines Proteins in das ER. Welche Proteine
werden hier transportiert und welche Proteinkomplexe sind daran beteiligt?
SIGNALTRANSDUKTION (PILZE)
(1) Wie sind Signaltransduktionswege prinzipiell aufgebaut und welche Hauptaufgaben
erfüllen sie?
(2) Welche Rezeptorsysteme kennen Sie?
(3) Nennen Sie Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen heterotrimeren G
Proteinen und kleinen GTP-bindenden Proteinen der Ras-Superfamilie.
(4) Wie sind MAPK-Module aufgebaut und was sind ihre Vorteile?
(5) Was sind die Hauptkomponenten des cAMP-abhängigen Protein Kinase Moduls?
(6) Wie verläuft die Pheromon-induzierte Paarung von haploiden S. cerevisiae
Stämmen?
(7) Wie ist der Signaltransduktionsweg für die Pheromon-induzierte Paarung in S.
cerevisiae aufgebaut und was sind seine Hauptaufgaben?
SIGNALTRANSDUKTION IN PROKARYOTEN (Stülke)
(1) Durch welche Mechanismen kann die Aktivität von Proteinen moduliert werden?
(2) Welche Formen der kovalenten Modifikation von Proteinen kennen Sie? Geben
Sie dafür Beispiele!
(3) Unter welchen Bedingungen wird in E. coli cAMP gebildet? Wie wird die
Aktivität der Adenylatzyklase auf molekularer Ebene kontrolliert?
(4) Was verstehen Sie unter Induktorausschluß?
(5) Welche Mechanismen vermitteln die Katabolitenrepression des bgl-Operons in
Bacillus subtilis?
(6) Wie wird die Aktivität des alternativen -Faktors, B, in B. subtilis durch die
Umweltbedingungen kontrolliert?
ZELLTEILUNG und MEIOSE
(1) Welches sind die generellen Unterschiede der Zellteilung bei Prokaryonten und
Eukaryonten?
(2) Beschreiben Sie die wichtigsten Prozesse im Zellzyklus von E. coli.
(3) Durch welche Kontrollmechanismen („Checkpoints“) wird der Zellzyklus in
Eukaryonten reguliert?
(4) Was ist ein Kinetochor und was ist seine Rolle während der Mitose?
(5) Beschreiben sie die prinzipiellen Vorgänge während der Mitose in Eukaryonten.
(6) Was sind Cycline, welche Aufgaben haben sie und wie werden sie reguliert?
(7) Was sind konditionelle Mutanten? Wie können Zellzyklusmutanten (cdc-Mutanten)
analysiert werden?
(8) Was sind Gemeinsamkeiten und Unterschiede in mitotischen und meiotischen
Zellzyklus?
(9) Welche Bedeutung hat die sexuelle Reproduktion für Pilze?
(10)
Prophase I der Meiose wird in fünf Abschnitte unterteilt Leptotän, Zygotän,
Pachytän, Diplotän, Diakinese. Beschreiben Sie die Vorgänge in diesen Abschnitten.
(11)
Erklären Sie den Begriff Chiasma.
DIFFERENZIERUNG BEI PILZEN
(1) Nennen Sie Unterschiede zwischen S. cerevisiae und S. pombe in der Zellteilung,
der Anordnung des Genoms und in der Nutzung?
(2) Nennen Sie Unterschiede zwischen Hefeform- und Pseudohyphenwachstum von S.
cerevisiae
(3) Welche
Module
enthält
der
Signaltransduktionsweg
für
das
Pseudohyphenwachstum der Bäckerhefe?
(4) Welche Zelltyp-spezifischen Sprossungsmuster der Bäckerhefe kennen Sie und wie
weist man diese nach?
(5) Wie unterscheidet man zwischen verschiedenen Zellformen bei Pilzen?
(6) Wie entstehen unterschiedliche Zellformen bei Pilzen?
(7) Was ist invasives Wachstum und welche molekularen Grundlagen dafür kennen
Sie?
(8) Was sind die Kardinalpunkte der Konidiogenese bei Aspergillus nidulans?
(9) Welche Regulatoren der asexuellen Sporenbildung von A. nidulans kennen Sie?
Wie wirken diese?
ZELL-ZELL-KOMMUNIKATION
BAKTERIEN (Liebl)
UND
DIFFERENZIERUNG
BEI
(1) Definieren Sie die Begriffe „Quorum Sensing“ und „Autoinducer“?
(2) Welche chemische Struktur(en) haben Autoinducer?
(3) Wie funktioniert Autoinduktion am Beispiel von Biolumineszenz bei Vibrio fisheri?
(4) Was passiert biochemisch/physikalisch bei der bakteriellen Biolumineszenz?
(5) Nennen Sie weitere Beispiele von Quorum Sensing. Welche Prozesse werden dabei
reguliert?
(6) Welche Signalmoleküle des Quorum Sensing kennen Sie bei Gram-positiven
Bakterien?
(7) Beschreiben Sie kurz die auslösenden Faktoren und den Ablauf der Sporulation bei
Bacillus subtilis.
(8) Was ist der SpoO-Phosphorelay? Welche Komponenten sind daran beteiligt?
(9) Wie wird die Aktivität von F reguliert?
(10) Welche Beispiele multizellulärer Differenzierung bei Bakterien kennen Sie?
(11) Welche Signale sind für die Bildung von Fruchtkörpern und Sporen bei
Myxococcus von Bedeutung?
(12) Was sind bld- und whi-Mutanten von Streptomyces coelicolor?