Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

17. 2.Úvod, genomy protist (Hampl) 24. 2. Symbiózy protist (Čepička) 3. 3. Semiautonomní organely (Čepička) 10. 3. Horizontální genový přenos u protist.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "17. 2.Úvod, genomy protist (Hampl) 24. 2. Symbiózy protist (Čepička) 3. 3. Semiautonomní organely (Čepička) 10. 3. Horizontální genový přenos u protist."— Transkript prezentace:

1 17. 2.Úvod, genomy protist (Hampl) Symbiózy protist (Čepička) Semiautonomní organely (Čepička) Horizontální genový přenos u protist (Zubáčová) Způsoby získávání potravy u protist (Hampl) Metabolické zvláštnosti protist (Hampl) Mnohobuněčnost (Čepička) Buněčný cyklus, pohlavní rozmnožování a druhovost (Čepička) Pohyb bičíky a fyzikální zvláštnosti života v mikrosvětě (Hampl) Další způsoby pohybu (Hampl) Každý musí mít vybráno téma eseje Diverzita protist na různých úrovních (kryptické druhy, objevy nových skupin, flagship species apod.) (Čepička) Odevzdání esejů Prezentace studentských esejů ESEJ – Volné pojednání založené na oborném článku/článcích. Téma si můžete zvolit sami, ale my jej musíme schválit. Téma se nesmí týkat diplomové nebo dizertační práce. Rozsah minimálně 2 strany A4, písmo 12, řádkování 1. PREZENTACE – 15 minut + diskuze. PÍSEMKA – 10 otázek (20 bodů, 18-20=1, =2, 11-14=3) OBECNÁ PROTISTOLOGIE - MB160P63 Celková známka = (esej + prezentace + písemka) /3 Materiály na Moodle klíč:protista jsou nejlepsi

2

3 AMORPHEA(UNIKONTA) CORTICATADIAPHORETICKES Analýza mitochondriálních genů Nepřítomnost TOM40, syntéza cytochromu c Primitivní mitochondrie Vzácné genomické změnyAnalýza genů původem z bakterií

4 Jaderné genomy prvoků

5 Základní pojmy Hodnota C – množství DNA v jádře (pg ) Velikost genomu – počet párů bazí (Mbp) Euchromatin - Volněji sbalená DNA Heterochromatin -Těsněji sbalená neexprimovaná DNA Nekódující DNA - Přítomná v hetero i euchromatinu – mezigenové oblasti, introny, repetitivní sekvence Genová densita genomu - Počet genů na 1 bp (1 kbp)

6 1pg = asi 1 GB Rozsah velikostí genomů skupin organizmů Velikost genomů eukaryot je obecně vyšší než u prokaryot Varíruje x Za tento rozsah mohou především prvoci

7 Keeling 2005

8 Redukované genomy

9

10 Ostreococcus tauri 71 kbp 12.6 Mbp (7 735genů) Buňka má µm v průměru a je µm tlustá. Nemá bičíky.

11 Ostreococcus – důsledky malého a hustého genomu Zkracování mezigenových oblastí (průměr 197 nt) Snižování velikosti genových rodin (2.5–3.8% genů jsou transkripční faktory, u eukaryot to je obvykle 12-15%) Menší počet kopií genů pro fotosyntézu Fůze genů (přes 300 fúzovaných genů) Selenocysteinové proteiny – mají vyšší aktivitu, stačí jich méně na buňku, tj. buňka může zmenšovat svůj objem V buňce není místo pro klasické dělící vřeténko a není jasné, jak se buňka vlastně dělí

12 Gan a kol. 2011

13 Derelle E. et.al. PNAS 2006;103: ©2006 by National Academy of Sciences 20 chromozomů (12.6 Mbp, 7 735genů) Chromozom 2: Obsahuje mnoho intronů, transpozonů a má nízký obsah GC Chromozom 19: Obsahuje mnoho intronů, transpozonů a genů jiného původu než ze zelených řas

14 Syntenie mezi chromozomy O. tauri (Ot) and O. lucimarinus (Ol) Palenik B. et.al. PNAS 2007;104: ©2007 by National Academy of Sciences

15 Micromonas obsahuje také dva Chromosomy s nižším GC obsahem (21,9 MB, genů) (20,9 MB, genů) Worden a kol. 2009

16 MIKROSPORIDIE

17 Srovnání velikosti s jinými organizmy Kromě parazitického intracelulárního způsobu života může na zmenšování genomu tlačit skutečnost, že jádro prochází velmi tenkou trubicí (na obrázku). Peyretaillade a kol. 2011

18 Genomy mikrosporidií Corradi a kol. 2010

19 Genomy mikrosporidií Skoro stejně genů, ale menší hustota a mnoho transpozonů Corradi a kol. 2009

20 Genomy mikrosporidií

21 Encephalitozoon intestinalis (2,3 MB) – redukce hlavně na koncích chromozomů a ztráty ORF s neznámou funkcí Corradi a kol. 2011

22 Genomy mikrosporidií

23 Enterocytozoon bieneusi (6 MB) postrádá enzymy pro metabolizmus cukrů Je to také jediný eukaryotický genom, ve kterém nebyly nalezeny introny ani geny pro sestřih Keeling a kol. 2010

24 Dochází k překryvu transkriptů 11% transkriptů u mikrosporidie Antonospora locustae obsahuje více než jeden ORF (otevřený čtecí rámec). U Encephalitozoon cuniculi to je až 80 % zkoumaných transkriptů. Nejedná se o polycystronickou transkripci jako u bakterií nebo trypanosom. Exprimován je v tomto případě zřejmě vždy jen jeden gen. Často jsou v transkriptu jen necelé kusy genů před nebo za exprimovaným genem. Často jsou geny kódovány v opačných směrech, takže nemohou být oba translatovány. K překryvu transkriptů došlo zřejmě proto, že v krátkých mezigenových oblastech nebylo dost místa na regulační sekvence. K překryvu transkriptů dochází častěji ve sporách Williams a kol, 2005, Corradi a kol. 2008, 2010

25 Genomy mikrosporidií mají poměrně konzervované pořadí genů Pombert a kol. 2011

26 Genomy mikrosporidií mají konzervovanější mezigenové sekvence než sekvence genů Corradi a kol. 2011

27 Počet jednonukleotidových záměn SNP na 1000 bazí: Encephalitozool cuniculli SNPs/kb Plasmodium vivax SNPs/kb Plasmodium falciparum SNPs/kb Cryptosporidium parvum SNPs/kb Entamoeba histolytica SNPs/kb Saccharomyces cerevisiae volně žijící, a 6.1 SNPs/kb patogenní kmeny Člověk – cca 1 SNPs/kb Genetická variabilita v rámci druhu

28 Úbytek genů (pod 3000), možná i z důvodu parazitického způsobu života Miniaturizace mezigenových oblastí (100ky nt) a intronů (10ky nt). V jednom případě introny eliminovány zcela. Zkracování samotných proteinů Možná v důsledku miniaturizace genomu dochází k překryvu transkriptů, vysoké konzervovanosti mezigenových oblastí a malé frekvenci přestaveb genomu. Zopakujme si, čím to je, že jsou genomy mikrosporidií tak malé?

29 Expandované genomy

30 OBRN Ě NKY

31 Dinokaryon Typický dinokaryon u Gymnodinium sp.

32 Jsou neustále spiralizované Během mitózy zůstává zachovaná jaderná membrána a mikrotubuly vřetýnka se dostávají ke chromozomům skrze kanálky. Costas a kol Alverca a kol. 2007

33 Model uspořádání DNA v chromozomech Chromozomy nejsou stabilizovány histony (i když v genomu jsou), ale histon-like proteiny (HLP, proteiny:DNA = 1:10) a pravděpodobně také RNA a netranskribovanou DNA. Na kličkách se odehrává transkripce HLP Wisecaver a kol. 2011

34 Gronik a kol 2013 Jaderný protein DVNP Dostal se do dinoflagelátů horizontálním genovým přenosem z virů skupiny phycodnaviridae.

35 Evoluce podivného genomu obrněnek (histony, prot.:DNA = 1:1) (DVNP, prot.n:DNA = 1:2) (HLP, protein:DNA = 1:10) DVNPDVNP HLPHLP

36 Mají telomery (zeleně), takže jsou lineární Alverca a kol. 2007

37 Sekvence telomer Jsou velmi konzervované

38 1pg = asi 1 GB Množství DNA v haploidním genomu různých obrněnek Počty chromozomů jsou velmi různé a pohybují se od 4 (Syndinium borgeti) do 325 (Endodinium chattoni).

39 Alexandrium ostenfeldii (6,2 MB GSS) (16 genů) Jaeckisch a kol Odhadovaná velikost genomu 115 GB

40 Některé geny se nacházejí v mnoha kopiích Lin 2011

41 Symbiodinium minutum (1,5 Gb) Shoguchi a kol. 2013

42 Asi genů (42% proteomu) vzniklo pravděpodobně genovými duplikacemi. Přítomny eukaryotické histony (kromě H1). 19 genů homologických s DVNPs a 15 „bakteriálních“ histone-like proteinů. Nalezli expandovanou rodinu genů RCC1 (189 kopií). Produkty těchto genů se váží na chromatin chromatin a hrají roli v genové expresi. Možná se podílejí na zvláštním uspořádání chromosomů. Mnoho těchto genů je původem z bakterií (na stromu níže jsou vyznačeny červeně). Shoguchi a kol Symbiodinium minutum (1,5 Gb)

43 Shoguchi a kol Spliceosomálních intronů je velké množství a mají nekanonické hranice. Geny jsou na chromosomech uspořádány ve skupinách v jednom směru a jsou přepisovány po větších skupinách. Symbiodinium minutum

44 Zhang H. et.al. PNAS 2007;104: ©2007 by National Academy of Sciences Trans-splicing mRNA

45 Většina DNA je nekódující a pravděpodobně repetitivní Kóduje velký počet unikátních genů Karenia brevis (podle transkritpomu) Alexandrium spp (podle transkritpomu) Symbiodinium minutum (podle genomu) Lingulodinium polyedrum (podle transkritpomu) Obsahuje velké genové rodiny a některé geny jsou namnoženy do tisíců kopií. Geny jsou dlouhé, protože obsahují velké množství intronů. Zopakujme si, čím to je, že je genom obrněnek tak velký?

46 Další eukaryota s velkými genomy - améby Amoeba dubia 670 GB Amoeba proteus 290 Gb

47 Další eukaryota s velkými genomy - Euglenida 1.5 GB Velké jádro s permanentně kondenzovanými chromozomy

48 Objem buňky (fL) Korelace mezi velikostí genomu a objemem buňky (Cavalier-Smith 2005) Jednobuněčná eukaryota s malým množstvím heterochromatinu Eukaryota se směsí eu- a heterochromatinu Eukaryota s heterochromatickými jádry Cavalier-Smith 2005

49 Genomy trichomonád – korelace mezi velikostí genomu a objemem buňky a jádra (Zubáčová a kol. 2008)

50 Teorie skeletální DNA V jádře probíhá syntéza a zrání mRNA. Větší buňky potřebují k růstu více proteinů a tedy i více mRNA. Potřeba optimalizovat (= udržovat) poměr objemu jádra a cytoplasmy. DNA slouží také jako strukturní molekula podepírající jadernou membránu a určující velikost jádra. Aby zvětšila jádro, zvětšuje buňka velikost genomu nebo mění jeho konformaci.

51 Opalina Physarum polycephalum Mnohojadernost Baroella (Oxymonády) Acantharea Řešení jak zajistit dostatečný objem jaderného kompartmentu pro potřeby velkých buněk Snyderella (Parabasala)

52 Polyploidizace Životní cyklus dírkonošce Allogromia laticollaris 300±105N některé části genomu jsou zřejmě namnoženy ještě víc 100±35N 83±25MB Téma na esej: Genomika dírkonošců Parfrey a kol. 2010, 2012 Habura a kol 2011

53 Podivné genomy

54 NÁLEVNÍCI

55 Obecný životní cyklus nálevníků

56 Transformace mikro- na makronukleus Vystřižení internal eliminated segments (IESs) – modré oblasti. Nalámání mikronukleárních chromozomů v poměrně přesně určených bodech zlomu – červené oblasti. Vystřižení většiny repetitivní DNA. Dosyntetizování telomer na makronukleární chromozomy – telomery jsou označeny jako šipky. Namnožení makronukleárních chromozomů. Eisen a kol., 2006

57 Velikostní distribuce makronukleárních scaffoldů s telomerami na obou stranách – tj. chromozomů Tetrahymena thermophila Mikronukleus – diploidní, 5 chromozomových párů Makronukleus – 250 – 300 typů chromozomů, cca 104 Mbp, více než předpovězených proteinů (20 – 25 tis. v genomu člověka). Asi 6000 IES je odstraněno při tvorbě MACu, haploidní genom MAC je tedy asi o 10-20% menší než MIC. rDNA chromozom obsahující geny pro 5.8S, 17S, and 26S rRNA se v MAC vyskytuje asi v 9000 kopiích. Šest dalších sledovaných. chromozomů se vyskytuje průměrně v 45 kopiích. MAC chromozomy nemají centromery Eisen a kol., 2006

58 Macronuclear genome unit ~ haploidní genom makronukleu Tetrahymena thermophila Dělení makronukleu „Amitózou“. Před dělením makronukleu se haploidní genom sdruží do „kuličky“ – Macronuclear genome unit. Endo a Sugai 2011

59 Makronukleární genomy jiných nálevníků Swart a kol. 2013

60 Téma na esej: Tvorba makronukleu Tvorba makronukleu u spirotrichních nálevníků Swart a kol. 2013, Heyse a kol. 2010, Orias a kol. 2011, Goldman a Landweber 2012, Bracht a kol, 2013

61 ZÁVĚR Zástupci protist se velmi liší velikostí genomu 2,3MB-600GB(?) Malé genomy se vyznačují větší hustotou genů, menším počtem genů, kratšími proteiny, překryvem transkriptů, menším počtem (v jednom případě i ztrátě) intronů nebo zmenšováním jejich velikosti (až na 18 nt). Velké genomy se vyznačují velkým množství nekódující DNA a zmnožením genů. Velké genomy jsou málo prozkoumané a odhad jejich velikosti může být velmi nepřesný. Velikost genomu souvisí s velikostí buňky a jádra, protože DNA má také strukturální funkci. V životním cyklu nálevníků dochází k přestavbě mikronukleu na makronukleus, při které dochází k fragmentaci chromosomů, eliminaci některých úseků, přestavbě genů a navýšení ploidie.

62 KONEC


Stáhnout ppt "17. 2.Úvod, genomy protist (Hampl) 24. 2. Symbiózy protist (Čepička) 3. 3. Semiautonomní organely (Čepička) 10. 3. Horizontální genový přenos u protist."

Podobné prezentace


Reklamy Google