Molekuláris sejtbiológia II

A Molekuláris Sejtbiológia tantárgy második félévében a hallgatók megismerkednek a sejtműködéseket befolyásoló exta- és intracelluláris jelek feldolgozásához szükséges, továbbá az élet-halál döntések hátterében álló molekuláris mechanizmusokkal (szignál transzdukció, sejtciklus, apoptózis, kronobiokémia, öregedés). Az eukarióta sejt organellumai, az általuk létrejövő intracelluláris kompartmentáció, a sejtszervecskék közötti munkamegosztás és kommunikáció, az organellumok sajátos proteomjának és metabolomjának kialakulása, valamint az organellum stressz ugyancsak tárgyalásra kerülnek. A szöveti szerveződést biztosító extracelluláris mátrix és annak kapcsolatai a sejtekkel szintén a félév témaköre. A hallgatók betekintést nyernek a megismert struktúrák és folyamatok vizsgálatához rendelkezésre álló technikák rejtelmeibe is.

A tananyag könnyebb elsajátításához segítő kétirányú kommunikációt konzultációkkal tudjuk biztosítani. A konzultációk alkalmával, egy-egy nagyobb előadási blokk után, a hallgatók feltehetik a tananyaggal kapcsolatban felmerülő kérdéseiket az előadóknak. A tananyag folyamatos elsajátítását olyan módon is segítjük, hogy szóbeli demonstrációt szervezünk a 10. oktatási hétre, melyen a megjelenés önkéntes. Ekkor a hallgató egy a szigorlati tételsor III. témaköréből húzott tétel alapján felelhet az első 9 oktatási hét anyagából. Legalább 4-es osztályzat elérésekor a III. témakörből nem kell tételt húzni a szigorlaton. A pontos részletekről (lehetséges időpontok, regisztráció) később adunk tájékoztatást.

A félév szóbeli szigorlattal zárul, melynek során a vizsgázó 4 tétel alapján ad számot tudásáról. A szigorlat anyaga a Molekuláris Sejtbiológia tantárgy mindkét félévének tananyaga.

Javasolt irodalom:
– Biokémia, molekuláris és sejtbiológia (szerk.: Bánhegyi G., Sipeki Sz.)
– Szubcelluláris Biokémia (Bánhegyi G.) egyetemi jegyzet
– Orvosi Kémiai és Biokémiai Gyakorlatok (szerk.: Keszler Gergely) egyetemi jegyzet

I.

1. A nukleotidok felépítése. A nukleinsavak primer és szekunder szerkezete (DNS, különböző RNS-k)
2. A génállomány kondenzációja pro- és eukarióta sejtekben. A topoizomerázok és a kromatinfehérjék szerepe
3. A humán kromoszómák szerkezete és sejtciklusfüggő változásai
4. A humán genom felépítése; kódoló és génexpressziót szabályzó szekvenciák. A humán genom nem-kódoló szakaszai: intronok, pszeudogének, ismétlődő szekvenciák
5. Genetikai variációk szerepe a betegségek kialakulásában, a genetikai faktorok meghatározásának jelentősége és lehetőségei
6. A szemikonzervatív DNS-replikáció elve. A replikációs villa, vezető és késlekedő szálak
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. Az E. coli RNS‑polimeráz szerkezete és működése. A transzkripció iniciációja és terminációja prokarióta sejtekben, a prokarióta transzkripciós egység
13. Az RNS típusai, a különböző RNS-ek funkciója. Az rRNS és a tRNS szintézise
14. A transzkripció szabályozása prokariótákban. Erős és gyenge promóterek, konstitutív gének, operon fogalma, pozitív/negatív szabályozás
15. Az eukarióta gének szerkezete, a transzkripció iniciációja és terminációja eukarióta sejtekben
16. A transzkripció szabályozása eukariótákban. Specifikus transzkripciós faktorok, szabályozó szekvenciák, koaktivátorok, korepresszorok
17. Az eukarióta mRNS érése
18. A polimeráz-láncreakció és a real-time PCR működésének lényege, alkalmazási területei.
19. Genetikai mutációk és polimorfizmusok vizsgálati módjai (RFLP, allél-specifikus PCR, DNS-szekvenálás és primerextenzió). A TAS2R38 ízérző receptor genotipizálása PCR-RFLP módszerrel
20. Restrikciós endonukleázok és biotechnológiai jelentőségük. A pGl3 plazmid emésztése restrikciós endonukleázokkal és a fragmentumok elválasztása agaróz gélelektroforézissel
21. Rekombináns DNS készítése (klónozás) és fontosabb alkalmazási területei (riporter- és expressziós vektorok)

II.

1. Az eukarióta géneszpresszió transzkripciót követő lépéseinek szabályozása (alternatív splicing, editing, RNS-stabilitás és -minőségellenőrzés)
2. A mikroRNSek képződése és szabályozó mechanizmusaik eukarióta sejtekben
3. A génexpresszió epigenetikai szabályzása: a DNS-metiláció és hisztonmódosítások jelentősége eukariótákban
4. A genetikai kód. A tRNS szerepe, szerkezete, az aminoacil-tRNS-szintetázok, a kodon-antikodon kapcsolat
5. A prokarióta és az eukarióta riboszómák szerkezete, a riboszóma ciklus, a tRNS kötődése a riboszómákhoz a transzláció során
6. A transzláció iniciációs szakasza prokariótákban és eukariótákban. A transzláció szabályozása eukariótákban, az eIF2 faktor foszforilációjának szerepe
7. A transzláció elongációs szakasza prokariótákban és eukariótákban, terminálás. A fehérjeszintézis gátlószerei
8. A fehérjék poszttranszlációs módosításai
9. A kollagén fajtái, szerkezete és szintézise (a glicin és a prolin kiemelt szerepe, prokollagén, tropokollagén, kollagénrost, hidroxilezés, keresztkötések)
10. Fehérjék vizsgálata I.: reverzibilis és irreverzibilis kicsapás, a peptidkötés kimutatása, a fehérjék mennyiségi meghatározása biuret-reakcióval. Az SH-csoportok mérése Ellmann-módszerrel
11. Fehérjék vizsgálata II.: kromatográfiai eljárások (molekulaszűrés)
12. Fehérjék vizsgálata III.: SDS-poliakrilamid gélelektroforézis és western blot
13. A génexpresszió vizsgálata in vitro real-time PCR és DNS-microarray módszerekkel
14. A prokarióta génexpresszió vizsgálata in vivo: a β-galaktozidáz indukciója E. coliban
15. A proteosztázis fogalma. Az intracelluláris fehérjelebontás módozatai
16. A proteaszóma felépítése és működése. Immunoproteaszóma. TAP. Proteaszóma gátlás és következményei
17. Az autofágia fajtái, a lizoszóma szerepe
18. A bakteriofágok replikációjának lítikus és lizogén útja (a fág-represszor)
19. Az állati vírusok csoportosítása replikációs mechanizmusuk szerint. A retrovírusok szerkezete és replikációja
20. A humán génterápia eszköztára (in vivo és ex vivo technikák; génaugmentáció, virális és nem-virális vektorok; célzott genomszerkesztés a CRISPR/Cas9-rendszer segítségével

III.

1. Magi (szteroid-tiroid-retinoid) receptor géncsaládhoz tartozó transzkripciós faktorok
2. Plazmamembrán receptorok csoportjai és működési mechanizmusuk
3. A jeltovábbításban szerepet játszó GTP-kötő fehérjék csoportjai, működésük szabályozása, a legismertebb effektor fehérjék (Gs, Gi, Gt, Gq, és Ras esetében)
4. Szerin/treonin protein-kinázok aktiválásának ismert mechanizmusai példákkal
5. A cAMP jelpálya-rendszerében résztvevő komponensek. A cAMP segítségével történő génexpresszió-szabályozás folyamata
6. Foszfatidil-inozitol származékokkal működő jelpályák
7. Az NFκB, illetve a TGFβ jelpályája
8. A receptor tirozin-kinázok szerkezete és működése, a Ras aktiválódásának mechanizmusa Az Erkl/Erk2 MAP-kináz kaszkád felépítése és szerepe
9. Az inzulin-receptorról induló jelpályák
10. Az intracelluláris jelátvitel fő integrátora, az mTOR szerepe és működése
11. Az AMPK szerepe az anyagcsere szabályozásában, az autofágia és az AMPK kapcsolata
12. A sejtek oxigénérzékelő mechanizmusa
13. Kronobiokémia: a központi oszcillátor működése, a cirkadián óra szerepe a humán patológiában
14. Kronobiokémia: a kimenő és bemenő jelpályák szerepe és működése
15. A sejtciklus szabályozása a G₁ és S fázisokban
16. A sejtciklus szabályozása a G₂ és M fázisokban
17. DNS-hibák és a replikáció befejezésének ellenőrzése a sejtciklus során
18. Az apoptoszóma, a DISC és a PIDD-oszóma szerkezete és működése
19. A Bcl-2 fehérjék típusai és szerepük a különböző eredetű apoptózis útvonalakban
20. A kaszpázok tulajdonságai, és szerepük az apoptózis szabályozásában
21. A p53 fehérje szintjének és aktivitásának szabályzása. A p53 és a „túlélési jel” szerepe a sejt sorsának meghatározásában
22. Az öregedés definíciója és jellemzői. Az öregedésben szerepet játszó molekuláris mechanizmusok (celluláris szeneszcencia és tápanyagérzékelő jelpályák) bemutatása

IV.

1. Az eukarióta sejt szerveződése, kompartimentáció, az organellumok sajátosságai
2. Organellum-biogenezis és szabályozása
3. A citoszkeleton felépítése
4. A motorfehérjék felépítése és működése
5. A fehérjeszekréciós pálya. A Rab-ciklus szerepe a vezikuláris transzport szabályzásában
6. Endo- és exocitózis
7. Az organellumok proteómájának kialakulása. A fehérjeirányítás alapelvei és mechanizmusai
8. Fehérjeirányítás a szekréciós pályán belül
9. Fehérjeirányítás a peroxiszómába és a mitokondriumba. Lizoszomális szubsztrátok felvétele
10. Makromolekulák transzportja a sejtmagba/ból
11. Az organellum stressz koncepciója. A peroxiszomális és a mitokondriális stressz
12. Az endoplazmás retikulum stressz fogalma, a „selejtfehérje válasz” (UPR), az endoplazmás retikulum eredetű apoptózis
13. Fehérje-minőségellenőrzés az endoplazmás retikulumban, és a selejtfehérjék sorsa, ERAD
14. Az organellumok metabolómájának jellegzetességei
15. Az organellumok belső környezetének sajátosságai és annak fenntartása
16. Az extracelluláris mátrix szerepe a jelátvitelben az integrin receptor példáján (a sejtből kifelé irányuló jelátvitel molekuláris alapjai, az alfa/béta alegységek jelentősége, a fokális adhéziós kináz jelátvitelének specifikus elemei)
17. Az extracelluláris mátrix szerepe a rákos metasztázisban (epiteliális-mezenchimális átmenet, a metasztatikus sejtek kiszabadulásának, vándorlásának és letapadásának a molekuláris háttere)
18. Biológiai hálózatok: a kisvilágság, a csomópontok, a hálózatos csoportok és a hálózatos hierarchia jelentősége a fehérje-fehérje kölcsönhatások, a metabolikus, a jelátviteli és a génexpressziós, valamint a sejtszervecskék által alkotott hálózatokban
19. Setjtbiológiai vizsgálómódszerek I.: sejttenyésztés, sejtfrakcionálás, a szubcelluláris frakciók egyes marker enzimeinek detektálása
20. Setjtbiológiai vizsgálómódszerek II: in vivo mikroszkópia, áramlási citometria, FACS