Molekuláris sejtbiológia I

A félév anyaga a prokarióta és az eukarióta sejtek felépítése, a molekuláris biológia (a genetikai információ tárolása, örökítése és kifejeződése, a proteosztázis), az alapvető és az orvosláshoz kötődő molekuláris biológiai technikák, a rendszerbiológia és a bioinformatika. Az előadásokon és gyakorlatokon elhangzó tananyag megtanulását segítik az e-könyvként hozzáférhető Biokémia, Molekuláris és Sejtbiológia egyetemi jegyzet (szerk.: Bánhegyi Gábor és Sipeki Szabolcs, Semmelweis Kiadó) megfelelő fejezetei, valamint a gyakorlatok leírása (Orvosi Kémiai és Biokémiai Gyakorlatok, egyetemi jegyzet, szerk.: Keszler Gergely, Semmelweis Kiadó).

A félév során egy szóbeli és egy írásbeli beszámolón értékeljük a hallgatók felkészülését – mindkettőn 1-5 osztályzattal. A szóbeli demonstráción a hallgatók az előre megadott tételsor egy tételéből felelnek egy oktatónál, aki nem lehet a saját gyakorlatvezetőjük.

A félév a kredit megszerzéséhez szükséges szóbeli vizsgával (kollokvium) zárul. A vizsgára bocsátás (aláírás) feltétele, hogy a hallgató a szóbeli beszámolón legalább 2-es eredményt érjen el, és legalább 11 gyakorlatot teljesítsen. A félév végi kollokviumon nem kell a IV. sorozatból tételt húzniuk azoknak a hallgatóknak, akik a két félévközi beszámoló osztályzatával legalább 4,0 átlagot érnek el.

1. A pro- és eukarióta sejtek összehasonlítása: a kompartimentáció jelentősége és a legfontosabb sejtorganellumok szerepe.
2. A nukleotidok felépítése. A nukleinsavak primer és szekunder szerkezete (DNS, különböző RNS-k).
3. A génállomány kondenzációja pro- és eukarióta sejtekben. A topoizomerázok és a kromatinfehérjék szerepe.
4. A humán kromoszómák szerkezete és sejtciklusfüggő változásai.
5. A humán genom felépítése; kódoló és génexpressziót szabályzó szekvenciák. A humán genom nem-kódoló szakaszai: intronok, pszeudogének, ismétlődő szekvenciák.
6. A szemikonzervatív DNS-replikáció elve. A replikációs villa, vezető és késlekedő szál.
7. A replikáció folyamata pro- és eukariótákban. Az ehhez szükséges enzimek, fehérjék összehasonlítása.
8. Telomer régió: az eukarióta kromoszómák végének replikációja, a telomeráz működése és jelentősége.
9. A legfontosabb DNS károsodások. A dezamináció javításának mechanizmusa.
10. A timin dimerek kialakulása és javítása. A mismatch repair.
11. A pontmutációk. A spontán pontmutációk kialakulása. A polimorfizmusok. A DNS-variációk lehetséges hatása a képződő RNS-re ill. fehérjére.
12. A genetikai variációk szerepe a betegségek kialakulásában, a genetikai faktorok meghatározásának jelentősége és lehetőségei.
13. A polimeráz láncreakció és a real-time PCR működésének lényege, alkalmazási területei.
14. Genetikai mutációk és polimorfizmusok vizsgálati módjai (RFLP, allél-specifikus PCR, DNS-szekvenálás és primerextenzió).
15. Géntechnológiai eljárások és orvosbiológiai jelentőségük (transzgenikus állatok; knock-out, knock-in és knock-down technikák, klónozás).

II. A genetikai információ kifejeződése

1. Az E. coli RNS‑polimeráz szerkezete és működése. A transzkripció iniciációja és terminációja prokarióta sejtekben, a prokarióta transzkripciós egység.
2. Az RNS típusai, a különböző RNS-ek funkciója. Az rRNS és a tRNS szintézise.
3. A transzkripció szabályozása prokariótákban. Erős és gyenge promóterek, konstitutív gének, operon fogalma, pozitív/negatív szabályozás.
4. Az eukarióta gének szerkezete, a transzkripció iniciációja és terminációja eukarióta sejtekben.
5. A transzkripció szabályozása eukariótákban. Specifikus transzkripciós faktorok, szabályozó szekvenciák, koaktivátorok, korepresszorok.
6. Az eukarióta mRNS érése.
7. Az eukarióta géneszpresszió transzkripciót követő lépéseinek szabályozása.
8. A mikroRNSek képződése és szabályozó mechanizmusaik eukarióta sejtekben.
9. DNS metiláció és hiszton módosítások jelentősége eukariótákban.
10. Az eukarióta mRNS poszttranszkripciós módosításai és stabilitásának szabályozása.
11. A DNS-kötő fehérjék és jellegzetes szerkezeti elemeik prokaroitákban (hélix-kanyar-hélix) és eukariotákban (hiszton-fold, héix-hurok-hélix, cink-ujj, leucin cipzár) példákkal.
12. Az eukarióta magi receptorok (szteroid, tiroid, Ah receptor) szerkezete és működése.
13. A génkifejeződés vizsgálata (real-time PCR, DNS-chip, riportergén).

III. A proteosztázis, a vírusok, rendszerbiológia

1. A genetikai kód. A tRNS szerepe, szerkezete, az aminoacil tRNS szintetázok, a kodon-antikodon kapcsolat.
2. A prokarióta és az eukarióta riboszómák szerkezete, a riboszóma ciklus, a tRNS kötődése a riboszómákhoz a transzláció során.
3. A transzláció iniciációs szakasza prokariótákban és eukariótákban. A transzláció szabályozása eukariótákban, az eIF2 faktor foszforilációjának szerepe.
4. A transzláció elongációs szakasza prokariótákban és eukariótákban, terminálás. A fehérjeszintézis gátlószerei.
5. A fehérjék poszt-transzlációs módosításai.
6. A proteosztázis fogalma. Intracelluláris fehérjelebontás módozatai.
7. Proteaszóma felépítése és működése. Immunoproteaszóma. TAP. ERAD. Proteaszóma gátlás.
8. Az autofágia fajtái, a lizoszóma szerepe.
9. A bakteriofágok replikációjának lítikus és lizogén útja (a fág-represszor).
10. Az állati vírusok csoportosítása replikációs mechanizmusuk szerint. A retrovírusok szerkezete és replikációja.
11. Rekombináns DNS készítése (klónozás) és fontosabb alkalmazási területei.
12. A humán génterápia eszköztára (in vivo és ex vivo technikák; génaugmentáció, virális és nem-virális vektorok; célzott genomszerkesztés a CRISPR/Cas9-rendszer segítségével).

IV. Gyakorlati kérdések

1. A fehérjék reverzibilis és irreverzibilis kicsapása, ennek elvi alapjai.
2. A fehérjék színreakciói a bennük található aminosavaknak köszönhetően (xantoprotein-, Millon-, Adamkiewicz-reakció).
3. A peptid-kötés kimutatása, a fehérjék mennyiségi meghatározása: a Biuret reakció. Az SH-csoportok mérése Ellmann szerint.
4. Fehérjék elválasztása kis molekulatömegű anyagoktól, molekula-szűrés elve.
5. Bioinformatikai módszerek lehetséges alkalmazásai (szekvencia-adatbázisok, polimorfizmusok azonosítása, primertervezés, restrikciós enzimek keresése).
6. A fehérjék SDS-poliakrilamid gél-elektroforézise, szérum fehérjék elválasztása, a Western blot módszer, a fehérjék specifikus kimutatása.
7. A β-galaktozidáz indukciója E. coliban.
8. Plazmidok emésztése restrikciós endonukleázokkal, a fragmentumok analízise gél-elektroforézissel.
9. Egy ízérző receptor genotipizálása PCR-RFLP módszerrel.
10. A szubcelluláris frakciók egyes marker enzimeinek detektálása.
11. Fehérjék egyedi előállítása in vitro transzlációval. CSAK ÁOK HALLGATÓKNAK!