Informație

Un marker molecular pentru sinteza globală a proteinelor


Știu că sinteza proteinelor este guvernată de o mulțime de factori (în principal studiez calea mTOR), dar caut un fel de marker care să indice ratele globale de sinteză a proteinelor.

Știu că există markeri specifici țesuturilor (cum ar fi actina / miozina în mușchi), dar aș dori ceva mai mult care este omniprezent și este proporțional cu producția globală de proteine ​​(poate un mușchi poate produce mai mult sau mai puțin miozină în funcție de existența unor factori ).

Presupun că factorii de sinteză a proteinelor (cum ar fi mTOR, S6K1 etc.) sunt reglați rapid, deci nu pot fi folosiți ca markeri.

Deci, care ar servi drept cel mai bun marker molecular?


Răspunsul nu te va satisface. Adevărul este că niciun marker de proteine ​​nu va face.

Pe de o parte, pare că te uiți la niște proteine ​​individuale, reprezentative, pe care le-ai putea măsura prin imunoblot. Dar majoritatea proteinelor sunt în concentrații reduse, la fel de multe cât este necesar pentru munca lor și cresc în sus și în jos în funcție de rolurile lor specifice, mai degrabă decât de tendințele metabolice generale. Chiar dacă un mecanism general de control crește sinteza proteinelor peste tot, într-o celulă proteinele sunt 20% actină, 20% tubulină, 0,0001% 4E-BP și 0,0001% p70-S6K (numere compuse de exemplu), Creșterea totală a proteinelor de 1% pe care doriți să o măsurați ar fi cu 200.000 mai ușor de detectat în tubulină decât în ​​p70-R6K. Pentru a fi un marker al controlului general al sintezei proteinelor, proteina marker pe care ați dori să o măsurați ar trebui să fie o proteină abundentă, cu un control specific puțin sau deloc specific.

Pe de altă parte, acestea sunt caracteristicile unei gene de menaj. Deci nu veți putea normaliza o astfel de pată „reprezentativă”! Normalizarea menajului prin menaj, nu veți avea aproape nicio schimbare.

Îmbrățișați experimentele de etichetare. Chiar și acolo, normalizarea corectă este discutabilă. În orice caz, faptul că toată lumea le face, mai degrabă decât să se uite la proteina X, ar trebui să fie o indicație a cât de mult vă veți lupta pentru a demonstra puncte despre rata de sinteză a proteinelor folosind orice altceva.


Utilizarea unui marker negativ selectabil pentru selectarea rapidă a virusului vaccin recombinant

Virusul Vaccinia a fost un instrument puternic în biologia moleculară și dezvoltarea vaccinului. Ușurința relativă de inserare și exprimare a genelor străine combinată cu gama sa largă de gazde l-au făcut un sistem atractiv de eliberare a antigenului împotriva multor boli heteroloage. Multe abordări diferite au fost dezvoltate pentru a izola virusul vaccinului recombinant generat de recombinarea omoloagă, cu toate acestea, majoritatea consumă mult timp, necesitând adesea o serie de pasaje sau linii celulare specifice. Aici vom introduce o metodă rapidă pentru izolarea recombinanților folosind antibioticul cummermicină și calea PKR asociată interferonului pentru a selecta recombinanții virusului vaccinia. Această metodă utilizează un marker de selecție negativ sub forma unei proteine ​​de fuziune, GyrB-PKR, constând din domeniul de dimerizare a cummermicinei subunității B a Escherichia coli girazei fuzionată cu domeniul catalitic al PKR uman. Dimerizarea dependentă de coumermicină a acestei proteine ​​are ca rezultat activarea PKR și fosforilarea factorului de inițiere a traducerii, eIF2α. Fosforilarea acestui factor duce la o inhibare a sintezei proteinelor și la inhibarea replicării virusului. În prezența cumermicicinei, recombinații sunt izolați datorită pierderii acestei gene sensibile la cumermicicină prin recombinare omoloagă. Demonstrăm că această metodă de selecție este extrem de eficientă și necesită runde limitate de îmbogățire pentru a izola virusul recombinant.


Sinteza proteinelor: controlul sintezei proteinelor | Biologie

(i) Un mecanism pentru controlul sintezei proteinelor de către Adenovirus VA RNAI:

În absența procesului de sinteză a proteinelor VA RNAI eșuează în celulele HeLa infectate cu adenovirus. Acest lucru se datorează inițierii defecte. Defectul rezultă din fosforilarea factorului de inițiere elF-2 pe subunitatea sa alfa.

Proteina kinază este responsabilă ca inhibitor al sintezei proteinelor (DAI) activat de DSRNA, care este prezent în stare neinfectată. Este activat în celulele infectate cu mutantul adenovirus Ad5 dl331, care nu produce RNAI VA, dar nu și în celulele infectate cu virus de tip sălbatic.

Activarea are loc în faza târzie a infecției cu virusul mutant, iar activatorul pare a fi DSRNA produs prin transcrierea simetrică a genomului viral. VA RNAI antagonizează activarea DAI de către DSRNA, dar nu poate inhiba activitatea DAI odată activată.

(ii) Controlul translațional al sintezei proteinelor ca răspuns la șocul termic în celulele D. Melanogaster:

Ca răspuns la temperatura crescută, celulele Drosophila sintetizează un set mic de proteine. Aceasta este cunoscută sub numele de proteine ​​de șoc termic, în timp ce sinteza celor mai multe alte proteine ​​încetează. Traducerea in vitro a fost utilizată pentru a demonstra că ARN-urile mesager care codifică spectrul normal (25) de proteine ​​nu sunt defalcate sau inactivate ireversibil ca răspuns la schimbarea temperaturii.

În timpul șocului termic, numai ARNm-urile cu șoc termic plus un număr mic de ARNm preexistente sunt traduse, în timp ce majoritatea celorlalte mesaje sunt stocate și pot fi reactivate la revenirea celulelor la temperatura lor normală. Celulele traduc atât ARNm normal, cât și ARNm rămas de șoc termic după recuperarea după șoc termic.

Controlul translațional care funcționează în celule intacte a fost reprodus în sisteme de traducere fără celule direcționate de ARNm purificat din celule normale și șocate termic. Lizatele preparate din celule Drosophila șocate la căldură au tradus preferențial mesajele de șoc termic, în același timp lizatul realizat din celule Drosophila în creștere normală a tradus indiscriminat atât mesajele normale, cât și mesajele de șoc termic.

Trebuie să existe modificări stabile ale componentelor de translație ale celulelor cu șoc termic, care sunt capabile să provoace o traducere selectivă a mesajelor de șoc termic. Trebuie să existe informații codificate în mesajele de șoc termic care să permită selectarea acestora.

(iii) Controlul sintezei proteinelor în lizatele reticulocitelor de către Haemin:

Atunci când fierul lipsește în mediul de incubație Sinteza PROTEINELOR în reticulocitele intacte este sever restricționată și poate fi restabilită prin adăugarea de haemin l, 2. În lizatul derivat din astfel de celule, proteina este sintetizată la o rată similară cu cea din celulele intacte3, dar se termină brusc după câteva minute, cu excepția cazului în care se adaugă haemin 4,5.

Haemin pare să acționeze stabilizând capacitatea lizatului de a iniția sinteza proteinelor, deoarece, în absența haeminului adăugat, polisomii dispar și lanțurile lor născute asociate sunt eliberate4. Există dovezi bune că subunitățile native și metionil t-RNAF sunt direct implicate în procesul de inițiere6-9.

(iv) Controlul sintezei proteinelor în timpul scindării timpurii a embrionilor de ovine:

Sinteza totală a proteinelor este constant ridicată în timpul primelor 2 diviziuni de scindare, a scăzut cu 95% în cel de-al 3-lea ciclu celular, a rămas scăzută în a 4-a și a crescut din nou în cel de-al 5-lea ciclu. Studiile indică faptul că activarea completă a transcripției la embrionii de ovine are loc în cel de-al patrulea ciclu celular.

(v) Calea mTOR în controlul proteinelor Sinteză:

Aminoacizii, insulina și factorii de creștere activează semnalizarea prin ținta mamică a rapamicinei (mTOR) și afectată de deficiența de nutrienți sau de energie. mTOR joacă roluri cheie în fiziologia celulară. mTOR reglează numeroase componente implicate în sinteza proteinelor. Acești factori de inițiere și alungire și biogeneza ribozomilor înșiși.


Sistemul respirator îmbătrânit - Structura pulmonară, funcția și controlul neuronal

9.2 Reticulul endoplasmatic: sursă potențială de modificări structurale degenerative și țintă pentru terapii viitoare

ER joacă roluri critice în biosinteza lipidelor, stocarea și eliberarea calciului și în plierea proteinelor. În îmbătrânirea normală, demența legată de îmbătrânire, Alzheimer & # x27s, Parkinson & # x27 și bolile care irosesc creierul, un factor comun este apariția răspunsului proteic desfășurat (EPU) în ER, în care eficacitatea proteinelor pliante (chaperone) , alte enzime care facilitează plierea proteinelor (foldaze) și senzorii de pliere sunt reduse. Acumularea rezultată de proteine ​​insolubile, pliate greșit ca fibrile sau plăci declanșează un răspuns la stres ER care poate duce în cele din urmă la apoptoză celulară în toate tipurile de țesuturi (Brown și Naidoo, 2012). Cu cunoștințele care se acumulează rapid despre modul în care stresul UPR și ER duc la defecțiuni celulare și la moarte la vârstnici, sunt previzibile abordările terapeutice care detectează dovezile timpurii ale plierii greșite a proteinelor și promovează plierea corectă a proteinelor ER (Brown și Naidoo, 2012) și oferă speranță că pot preveni modificările degenerative ale parenchimului pulmonar, ale mușchilor intercostali și ale căilor respiratorii superioare.


Abstract

Proteomica, o interfață de evoluție rapidă în fizică și biologie, își dezvoltă rapid și își extinde potențialele aplicații la biologia moleculară și celulară. Aplicarea instrumentelor de proteomică a contribuit la identificarea biomarkerilor proteici relevanți care pot schimba potențial strategiile de diagnostic precoce și tratament al mai multor boli. Apariția unei tehnici puternice de proteomică bazată pe spectrometrie de masă a adăugat o nouă dimensiune domeniului cercetării medicale în ficat, boli de inimă și anumite forme de cancer. Majoritatea instrumentelor proteomice sunt folosite și pentru studierea evenimentelor fiziologice și patologice legate de biologia reproducerii. Au existat încercări de a genera proteomi ai testiculelor, spermatozoizilor, lichidului seminal, epididimului, ovocitului și endometrului de la pacienții cu boli de reproducere. Aici, am revizuit investigațiile bazate pe proteomică la om în ultimul deceniu, care se concentrează pe delimitarea mecanismului care stă la baza diverselor evenimente reproductive, cum ar fi spermatogeneza, oogeneza, endometrioza, sindromul ovarului polichistic, dezvoltarea embrionilor. Provocarea este de a valorifica noile tehnologii precum 2-DE, DIGE, MALDI-MS, SELDI-MS, MUDPIT, LC – MS etc., într-o măsură mai mare, pentru a dezvolta instrumente clinice aplicabile pe scară largă în înțelegerea aspectelor moleculare ale reproducerii atât în ​​sănătate, cât și în sănătate. boală.

Repere

► Studii de proteomică în domeniul biologiei reproducerii ► Mecanismul molecular implicat în condiții fiziologice și patologice în țesuturile reproductive / fluidele corpului în stare normală și bolnavă ► Studii mai noi pentru rezolvarea întrebărilor fără răspuns asociate cu patologia bolii și descoperirea biomarkerului utilizând instrumente de proteomică


Examen de intrare ICMR JRF Consiliul indian de cercetare medicală (ICMR), NEW Delhi (Pentru acordarea bursierelor Junior Research (JRF) în științe ale vieții și științe sociale de la ICMR și # 8211 Consiliul indian de cercetare medicală, New Delhi)

Testul va consta dintr-o lucrare cu o durată de 2 ore. Lucrarea va consta din 2 secțiuni. Secțiunea Aptitude (Secțiunea A) va avea 50 de întrebări la (1). Fenomen științific în viața de zi cu zi, (2). Cunoștințe generale în științe, (3). Statistici comune.

Toate aceste întrebări ar fi obligatorii, fiecare întrebare având un punct. Subiectul Secțiunea specifică (secțiunea B și C) se referă la (B) Științe ale vieții și (C) Științe sociale. Candidatul poate încerca întrebări în oricare dintre cele două domenii. Fiecare zonă a secțiunii B și C ar avea 100 de întrebări, iar candidatul poate încerca 75 de întrebări în zona predefinită a secțiunii B sau C. Candidații trebuie să indice opțiunea pentru secțiunea B sau C și în formularul de cerere. Fiecare întrebare poartă un semn. Marcarea negativă @ 0,25 va fi făcută pentru fiecare răspuns greșit. Întrebările din ambele secțiuni vor apărea numai în limba engleză.

Rezultatul final se va baza pe un total de 55% note obținute în ambele secțiuni pentru categoria Generală și OBC și 50% pentru SC / ST și cu handicap fizic.

Testul de intrare la ICMR JRF va avea loc în următoarele fluxuri:

A. Test de aptitudine (comun pentru toți)

Subiecte acoperite în fluxul Științe ale vieții din examenul de admitere ICMR JRF:

Microbiologie, fiziologie, biologie moleculară, genetică, nutriție umană, biologie umană, biotehnologie, biochimie, biofizică, imunologie, farmacologie, zoologie, științe ale mediului, botanică, științe veterinare, bioinformatică.

PROGRAM pentru examenul de admitere ICMR JRF: Științe ale vieții (* Pentru examenul de admitere ICMR JRF, utilizează programa CSIR UGC JRF NET examenul de științe ale vieții)

1. Moleculele și interacțiunea lor relevante pentru biologie

4. Comunicare celulară și semnalizare celulară

6. Fiziologia Sistemului - Plantă

7. Fiziologia sistemului - Animal

9. Diversitatea formelor de viață

11. Evoluție și comportament

1. MOLECULELE ȘI INTERACȚIUNEA LOR SE RELAVĂ DE BIOLOGIE

Structura atomilor, moleculelor și legăturilor chimice.

Compoziția, structura și funcția biomoleculelor (carbohidrați, lipide, proteine, acizi nucleici și vitamine).

Interacțiuni stabilizatoare (Van der Waals, electrostatic, legătură de hidrogen, interacțiune hidrofobă etc.).

Principiile chimiei biofizice (pH, tampon, cinetică de reacție, termodinamică, proprietăți coligative).

Bioenergetică, glicoliză, fosforilare oxidativă, reacție cuplată, transfer de grup, traductoare de energie biologică.

Principii de cataliză, enzime și cinetica enzimatică, reglarea enzimelor, mecanismul catalizei enzimei, izozime

Conformarea proteinelor (grafic Ramachandran, structură secundară, domenii, motiv și pliuri).

Conformarea acizilor nucleici (helix (A, B, Z), ARN-t, micro-ARN).

Stabilitatea proteinelor și a acizilor nucleici.

Metabolismul glucidelor, lipidelor, aminoacizilor nucleotide și vitaminelor.

2. ORGANIZAREA CELULARĂ

Structura și funcția membranelor: Structura membranelor model, difuzia lipidică și proteina membranară, osmoza, canalele ionice, transportul activ, pompele cu membrană, mecanismul de sortare și reglarea transportului intracelular, proprietățile electrice ale membranelor.

Organizarea structurală și funcția organitelor intracelulare: peretele celular, nucleul, mitocondriile, corpurile Golgi, lizozomii, reticulul endoplasmatic, peroxizomii, plastidele, vacuolele, cloroplastul, structura și funcția de amplificare a citoscheletului și rolul său în motilitate.

Organizarea genelor și cromozomilor: Operon, ADN unic și repetitiv, gene întrerupte, familii de gene, structura cromatinei și cromozomilor, heterocromatină, euchromatină, transpozoni.

Diviziunea celulară și ciclul celular: Mitoza și meioza, reglarea lor, etapele ciclului celular, reglarea și controlul ciclului celular.

Fiziologie microbiană: randament și caracteristici ale creșterii, strategii de diviziune celulară, răspuns la stres.

3. PROCESE FUNDAMENTALE

Replicarea, repararea și recombinarea ADN: Unitatea de replicare, enzimele implicate, originea replicării și furca de replicare, fidelitatea replicării, repliconii extracromozomiali, mecanismele de deteriorare și reparare a ADN-ului, recombinarea omoloagă și specifică site-ului.

Sinteza și procesarea ARN-ului: factori și mașini de transcripție, formarea complexului de inițiere, activator de transcripție și represor, ARN polimeraze, plafonare, alungire și terminare, procesare ARN, editare ARN, splicing și poliadenilare, structură și funcție a diferitelor tipuri de ARN, Transport ARN.

Sinteza și procesarea proteinelor: Ribozom, formarea complexului de inițiere, factorii de inițiere și reglarea acestora, factori de alungire și alungire, încetare, cod genetic, aminoacilare a ARNt, identitate ARNt, aminoacil ARNt sintetază și citire de traducere, inhibitori ai traducerii, - modificarea translațională a proteinelor.

Controlul expresiei genelor la nivel de transcriere și traducere: reglarea expresiei fagilor, virușilor, genelor procariote și eucariote, rolul cromatinei în exprimarea genei și reducerea genei.

4. COMUNICAREA CELULARĂ ȘI SEMNALIZAREA CELULARĂ

Interacțiunea parazitului gazdă Procesele de recunoaștere și intrare a diferiților agenți patogeni precum bacteriile, virusurile în celulele gazdă ale animalelor și plantelor, modificarea comportamentului celulei gazdă de către agenți patogeni, transformarea celulelor induse de virus, bolile induse de patogeni la animale și plante, fuziunea celulă-celulă în ambele celule normale și anormale.

Semnalizarea celulară Hormonii și receptorii lor, receptorul suprafeței celulare, semnalizarea prin receptorii cuplați cu proteina G, căile de transducție a semnalului, al doilea mesager, reglarea căilor de semnalizare, sistemele bicomponente bacteriene și vegetale, semnalizarea luminii în plante, chemotaxia bacteriană și detectarea cvorumului.

Comunicarea celulară Reglarea hematopoiezei, principiile generale ale comunicării celulare, aderența celulară și rolurile diferitelor molecule de aderență, joncțiunile gap, matricea extracelulară, integrinele, neurotransmisia și reglarea acesteia.

Cancer: rearanjări genetice în celulele progenitoare, oncogene, gene supresoare tumorale, cancer și ciclul celular, cancer indus de virus, metastază, interacțiunea celulelor canceroase cu celulele normale, apoptoză, intervenții terapeutice de creștere celulară necontrolată.

Sistem imunitar înnăscut și adaptativ Celulele și moleculele implicate în imunitatea înnăscută și adaptativă, antigene, antigenicitate și imunogenitate. Epitopii celulelor B și T, structura și funcția moleculelor de anticorpi. generarea diversității anticorpilor, anticorpilor monoclonali, ingineria anticorpilor, interacțiunile antigen-anticorp, moleculele MHC, procesarea și prezentarea antigenului, activarea și diferențierea celulelor B și T, receptorilor celulelor B și T, răspunsuri imune umorale și mediate de celule, primare și secundare modulare imunitară, sistemul complementului, receptori de tip Toll, funcții efectoare mediate de celule, inflamație, hipersensibilitate și autoimunitate, răspuns imun în timpul infecțiilor bacteriene (tuberculoză), parazitare (malarie) și virale (HIV), imunodeficiențe congenitale și dobândite, vaccinuri.

5. BIOLOGIA DEZVOLTĂRII

Concepte de bază ale dezvoltării: potența, angajamentul, specificația, inducția, competența, determinarea și diferențierea gradienților morfogenetici soarta celulelor și a genealogiilor celulare echivalența genomică a celulelor stem și determinanții citoplasmatici care imprimă mutanți și transgenici în analiza dezvoltării

Gametogeneză, fertilizare și dezvoltare timpurie: producerea de gameți, molecule de suprafață celulară în recunoașterea spermatozoizilor-ovule la dezvoltarea embrionilor saci de animale și fertilizare dublă în plante formarea zigotului, scindarea, formarea blastulelor, câmpurile embrionare, gastrularea și formarea straturilor germinale la embriogeneza animalelor, stabilirea simetriei în formarea și germinarea semințelor plantelor.

Morfogeneza și organogeneza la animale: Agregarea și diferențierea celulelor în axele Dictyostelium și formarea modelelor în Drosophila, amfibia și organogeneză pui - formarea vulvei în Caenorhabditis elegans, inducerea lentilelor oculare, dezvoltarea membrelor și regenerarea vertebratelor diferențierea neuronilor, dezvoltarea post-embrionară - formarea larvelor , metamorfoză reglarea mediului de dezvoltare normală determinarea sexului.

Morfogeneză și organogeneză la plante: Organizarea lăstarilor și a rădăcinii apariției meristemului și a dezvoltării rădăcinii dezvoltarea frunzelor și tranziția filotaxiei la înflorire, meristemele florale și dezvoltarea florală în Arabidopsis și Antirrhinum

Moarte celulară programată, îmbătrânire și senescență

6. FIZIOLOGIA SISTEMULUI - PLANTA

Fotosinteza: complexe de recoltare a luminii mecanisme ale mecanismelor fotoprotectoare de transport de electroni Fixare CO2-căi C3, C4 și CAM.

Respirație și fotorespirare: ciclul acidului citric transportul de electroni mitocondriale al plantei și sinteza ATP alternează calea fotorespiratorie a oxidazei.

Metabolizarea azotului: biosinteza aminoacizilor de asimilare a nitraților și a amoniului.

Hormoni vegetali: Biosinteza, depozitarea, defalcarea și transportul efectelor fiziologice și mecanismelor de acțiune.

Fotobiologie senzorială: Structura, funcția și mecanismele de acțiune ale fitocromilor, criptocromelor și fototropinelor fotoperiodismul mișcării stomatale și ceasurilor biologice.

Transportul solutului și translocarea fotoasimilată: captarea, transportul și translocarea apei, ionilor, solutelor și macromoleculelor din sol, prin celule, prin membrane, prin mecanisme de transpirare a xilemului și floemului de încărcare și descărcare a fotoasimilatelor.

Metaboliți secundari: Biosinteza terpenelor, fenolilor și compușilor azotați și rolurile acestora.

Fiziologia stresului: Răspunsurile plantelor la stresuri biotice (agent patogen și insecte) și abiotice (apă, temperatură și sare).

7. FIZIOLOGIA SISTEMULUI - ANIMALE

Sânge și circulație: corpusculi sanguini, hemopoieză și elemente formate, funcție plasmatică, volum sanguin, reglarea volumului sanguin, grupe sanguine, hemoglobină, imunitate, hemostază.

Sistemul cardiovascular: anatomia comparativă a structurii inimii, inima miogenă, țesutul specializat, ECG - principiul și semnificația sa, ciclul cardiac, inima ca pompă, tensiunea arterială, reglarea neuronală și chimică a tuturor celor de mai sus.

Sistemul respirator: Comparația respirației la diferite specii, considerații anatomice, transportul gazelor, schimbul de gaze, eliminarea deșeurilor, reglarea neuronală și chimică a respirației.

Sistemul nervos: neuronii, potențialul de acțiune, neuroanatomia brută a creierului și măduvei spinării, sistemul nervos central și periferic, controlul neuronal al tonusului și posturii musculare.

Organele simțului: Viziune, auz și răspuns tactil.

Sistem excretor: fiziologie comparativă a excreției, rinichi, formarea urinei, concentrația urinei, eliminarea deșeurilor, micțiune, reglarea echilibrului apei, volumul sanguin, tensiunea arterială, echilibrul electrolitic, echilibrul acido-bazic.

Termoreglare: Zona de confort, temperatura corpului - fizică, chimică, reglare neuronală, aclimatizare.

Sistem digestiv & # 8211 Digestie, absorbție, echilibru energetic, BMR.

Endocrinologie și reproducere: glande endocrine, mecanism de bază al acțiunii hormonale, hormoni și boli procese de reproducere, gametogeneză, ovulație, reglare neuroendocrină

8. BIOLOGIA MOȘTENIRII

Principii mendeliene: dominanță, segregare, sortiment independent.

Conceptul de genă: alele, alele multiple, pseudoalele, teste de complementare

Extensii ale principiilor mendeliene: co-dominanță, dominanță incompletă, interacțiuni genetice, pleiotropie, imprimare genomică, penetranță și expresivitate, fenocopie, legătură și încrucișare, legătură sexuală, caracter limitat de sex și caracterele influențate de sex.

Metode de cartografiere genică: Hărți de legătură, analiză tetradă, cartografiere cu markeri moleculari, cartografiere prin utilizarea hibrizilor de celule somatice, dezvoltarea populației de cartografiere în plante.

Moștenirea suplimentară cromozomială: Moștenirea genelor mitocondriale și cloroplastice, moștenirea maternă.

Genetica microbiană: Metode de transfer genetic - transformare, conjugare, transducție și ductare sexuală, cartografierea genelor prin împerechere întreruptă, analiza structurii fine a genelor.

Genetica umană: Analiza pedigree, scor pentru testarea legăturii, cariotipuri, tulburări genetice.

Genetica cantitativă: Moștenirea poligenică, ereditatea și măsurătorile acesteia, cartografierea QTL.

Mutație: Tipuri, cauze și detectare, tipuri de mutanți - letali, condiționate, biochimice, pierderea funcției, câștigul funcției, versuri germinale mutanți somatici, mutageneză inserțională.

Alterări structurale și numerice ale cromozomilor: ștergere, duplicare, inversiune, translocație, ploidie și implicațiile lor genetice.

Recombinare: Recombinare omologă și neomologă, inclusiv transpunere.

9. FORME DE DIVERSITATE A VIEȚII

Principii și metode de taxonomie: Concepte de specii și taxoni ierarhici, nomenclatură biologică, metode clasice și amp de taxonomie a plantelor, animalelor și microorganismelor.

Nivele de organizare structurală: forme unicelulare, coloniale și multicelulare. Niveluri de organizare a țesuturilor, organelor și sistemelor de amplificare. Anatomie comparativă, radiații adaptive, modificări adaptive.

Schița clasificării plantelor, animalelor și microorganismelor amp: Criterii importante utilizate pentru clasificare în fiecare taxon. Clasificarea plantelor, animalelor și microorganismelor. Relații evolutive între taxoni.

Istoria naturală a subcontinentului indian: tipuri majore de habitate ale subcontinentului, originile geografice și migrațiile speciilor. Mamifere indiene comune, păsări. Sezonalitatea și fenologia subcontinentului.

Organisme de sănătate și importanță agricolă: paraziți și agenți patogeni comuni ai oamenilor, animalelor domestice și culturilor.

Organisme preocupante pentru conservare: specii rare, pe cale de dispariție. Strategii de conservare.

10. PRINCIPII ECOLOGICE

Mediul: mediu fizic mediu biotic interacțiuni biotice și abiotice.

Habitat și nișă: Concept de habitat și lățime de nișă de nișă și se suprapun deplasarea caracterului de partiționare a resursei de nișă fundamentale și realizate.

Ecologia populației: caracteristicile unei populații curbe de creștere a populației reglarea populației strategii de istorie a vieții (selecția r și K) concept de metapopulație - deme și dispersie, extincții interdemice, populații structurate pe vârstă.

Interacțiuni cu speciile: tipuri de interacțiuni, competiție interspecifică, erbivor, carnivor, polenizare, simbioză.

Ecologie comunitară: Natura comunității structurii comunității și atribuie niveluri de diversitate a speciilor și marginile de măsurare și ecotone.

Succesiunea ecologică: tipuri de mecanisme modificări implicate în conceptul succesiunii de climax.

Ecosistem Ecologie: Structura ecosistemului funcția ecosistemului fluxul de energie și ciclul mineral (C, N, P) structura de producție primară și descompunere și funcția unor ecosisteme indiene: terestre (pădure, pajiști) și acvatice (apă dulce, marină, estuarină).

Biogeografie: teoria biomelor majore terestre a zonelor biogeografice biogeografice insulare din India.

Ecologie aplicată: poluarea mediului înconjurător schimbarea de mediu la nivel mondial biodiversitatea: starea, monitorizarea și documentarea principalilor factori care determină modificarea abordărilor de gestionare a biodiversității.

Biologia conservării: Principii de conservare, abordări majore ale managementului, studii de caz indiene privind strategia de conservare / gestionare (Proiectul Tiger, rezervațiile biosferei)

11. EVOLUȚIE ȘI COMPORTAMENT

Apariția gândurilor evolutive: Lamarck Darwin - concepte de variație, adaptare, luptă, fitness și selecție naturală Mendelism Spontaneitatea mutațiilor sinteza evolutivă.

Originea celulelor și evoluția unicelulară: Originea moleculelor biologice de bază Sinteza abiotică a monomerilor și polimerilor organici Conceptul Oparin și Haldane Experimentul lui Miller (1953) Prima celulă Evoluția procariotelor Originea celulelor eucariote Evoluția eucariotelor unicelulare Metabolism anaerob, fotosinteză și aerob metabolism.

Paleontologie și istorie evolutivă: scara de timp evolutivă Epoci, perioade și epocă Evenimente majore în scara de timp evolutivă Origini ale organismelor unicelulare și multi-celulare Grupuri majore de plante și animale Etape în evoluția primatelor, inclusiv Homo.

Evoluție moleculară: concepte de evoluție neutră, divergență moleculară și ceasuri moleculare.

Mecanismele: Genetica populației - Populații, rezerva genică, frecvența genelor Conceptele legii Hardy-Weinberg și rata modificării frecvenței genelor prin selecție naturală, migrație și derivare genetică aleatorie Radiații adaptative Mecanisme izolatoare Speciație Alopatricitate și simpatricitate Evoluție convergentă Selecție sexuală Co-evoluție.

Creier, comportament și evoluție: abordări și metode în studiul comportamentului Cauză proximă și finală Altruism și evoluție-Selecție de grup, selecție Kin, altruism reciproc Bazele neurale ale învățării, memoriei, cunoașterii, somnului și excitării Ceasuri biologice Dezvoltarea comportamentului Comunicare socială Dominare socială Utilizarea spațiului și a teritorialității Sisteme de împerechere, Investiția părinților și succesul reproductiv Îngrijirea părinților Comportament agresiv Selecția habitatului și optimizarea hrănirii Migrația, orientarea și navigarea Domesticarea și modificările comportamentale.

12. BIOLOGIA APLICATĂ:

Fermentarea microbiană și producția de molecule mici și macro.

Aplicarea principiilor imunologice, vaccinurilor, diagnosticului. Metode de țesut și cultură celulară pentru plante și animale.

Animale și plante transgenice, abordări moleculare pentru diagnostic și identificarea tulpinilor.

Genomica și aplicarea acesteia la sănătate și agricultură, inclusiv terapia genică.

Bioresurse și utilizări ale biodiversității.

Reproducerea la plante și animale, inclusiv selecția asistată de markeri

Bioremediere și fitoremediere

13. METODE ÎN BIOLOGIE

Biologie moleculară și metode ADN recombinant: izolarea și purificarea ARN, ADN (genomic și plasmid) și proteine, diferite metode de separare. Analiza ARN-ului, ADN-ului și proteinelor prin electroforeză pe gel una și două dimensiuni, geluri de focalizare isoelectrice. Clonarea moleculară a fragmentelor de ADN sau ARN în sistemele bacteriene și eucariote. Exprimarea proteinelor recombinante folosind vectori bacterieni, animale și vegetali. Izolarea secvențelor specifice de acid nucleic Generarea de biblioteci genomice și ADNc în vectori de plasmidă, fag, cosmid, BAC și YAC. Tehnici de mutageneză și ștergere in vitro, gena elimină în organismele bacteriene și eucariote. Metode de secvențiere a proteinelor, detectarea modificării post-traducere a proteinelor. Metode de secvențiere a ADN-ului, strategii pentru secvențierea genomului. Metode pentru analiza expresiei genelor la nivel de ARN și proteine, expresie la scară largă, cum ar fi tehnici bazate pe micro matrice Izolarea, separarea și analiza moleculelor de carbohidrați și lipide Tehnici RFLP, RAPD și AFLP

Histochimice și imunotehnici: generarea de anticorpi, detectarea moleculelor folosind ELISA, RIA, western blot, imunoprecipitare, fluocitometrie și microscopie imunofluorescentă, detectarea moleculelor din celulele vii, localizarea in situ prin tehnici precum FISH și GISH.

Metodă biofizică: Analiză moleculară utilizând UV / vizibil, fluorescență, dicroism circular, spectroscopie RMN și ESR Determinarea structurii moleculare utilizând difracție de raze X și RMN, analiză moleculară utilizând împrăștierea luminii, diferite tipuri de spectrometrie de masă și metode de rezonanță plasmatică de suprafață.

Metode statistice: Măsuri ale tendințelor centrale și ale distribuțiilor de probabilitate de dispersie (binomiale, Poisson și normale) Distribuția eșantionării Diferența dintre statisticile parametrice și non-parametrice Încredere Interval Erori Nivele de semnificație Regresie și corelare T-test Analiza varianței Testul X2 Introducere de bază în statisticile Muetrovariate , etc.

Tehnici de radiomarcare: detectarea și măsurarea diferitelor tipuri de radioizotopi utilizați în mod normal în biologie, încorporarea radioizotopilor în țesuturile și celulele biologice, imagistica moleculară a materialului radioactiv, liniile directoare de siguranță.

Microscopic techniques: Visualization of cells and subcellular components by light microscopy, resolving powers of different microscopes, microscopy of living cells, scanning and transmission microscopes, different fixation and staining techniques for EM, freeze-etch and freeze- fracture methods for EM, image processing methods in microscopy.

Electrophysiological methods: Single neuron recording, patch-clamp recording, ECG, Brain activity recording, lesion and stimulation of brain, pharmacological testing, PET, MRI, fMRI, CAT.

Methods in field biology: Methods of estimating population density of animals and plants, ranging patterns through direct, indirect and remote observations, sampling methods in the study of behavior, habitat characterization: ground and remote sensing methods.

*For ICMR JRF Entrance Examination, they use the Syllabus of CSIR UGC JRF NET Life Science Examination


Referințe

Varki, A. Biological roles of oligosaccharides: all of the theories are correct. Glycobiology 3, 97–130 (1993).

Haltiwanger, R. S. & Lowe, J. B. Role of glycosylation in development. Annu. Pr. Biochem. 73, 491–537 (2004).

Dennis, J. W., Lau, K. S., Demetriou, M. & Nabi, I. R. Adaptive regulation at the cell surface by N-glycosylation. Traffic 10, 1569–1578 (2009).

Hoseki, J., Ushioda, R. & Nagata, K. Mechanism and components of endoplasmic reticulum-associated degradation. J. Biochem. 147, 19–25 (2010).

Kollmann, K. et al. Mannose phosphorylation in health and disease. Euro. J. Cell Biol. 89, 117–123 (2010).

Hart, G. W., Slawson, C., Ramirez-Correa, G. & Lagerlof, O. Cross talk between O-GlcNAcylation and phosphorylation: roles in signaling, transcription, and chronic disease. Annu. Pr. Biochem. 80, 825–858 (2011).

Cummings, R. D. The repertoire of glycan determinants in the human glycome. Mol. Biosyst. 5, 1087–1104 (2009).

Rothman, J. E. & Fine, R. E. Coated vesicles transport newly synthesized membrane glycoproteins from endoplasmic reticulum to plasma membrane in two successive stages. Proc. Natl Acad. Știință. Statele Unite ale Americii 77, 780–784 (1980).

Roth, J. Protein N-glycosylation along the secretory pathway: relationship to organelle topography and function, protein quality control, and cell interactions. Chem. Rev. 102, 285–303 (2002).

Peanne, R. et al. Differential effects of lobe A and lobe B of the Conserved Oligomeric Golgi complex on the stability of β1,4-galactosyltransferase 1 and α2,6-sialyltransferase 1. Glycobiology 21, 864–876 (2011).

Nairn, A. V. & Moremen, K. W. in Handbook of Glycomics (eds Cummings, R. & Pierce, J.M.) 95–136 (Academic Press, 2009).

Nairn, A. V. et al. Regulation of glycan structures in animal tissues: transcript profiling of glycan-related genes. J. Biol. Chem. 283, 17298–17313 (2008). Presents transcript analysis paired with glycan structural data to identify correlations between glycan-related gene expression and glycan composition in mouse tissues.

Spiro, R. G. Protein glycosylation: nature, distribution, enzymatic formation, and disease implications of glycopeptide bonds. Glycobiology 12, 43R–56R (2002).

Schachter, H. The joys of HexNAc. The synthesis and function of N- and O-glycan branches. Glycoconj. J. 17, 465–483 (2000).

Schachter, H. The 'yellow brick road' to branched complex N-glycans. Glycobiology 1, 453–461 (1991).

Zaia, J. Mass spectrometry and glycomics. Omics: J. Integrative Biol. 14, 401–418 (2010).

Apweiler, R., Hermjakob, H. & Sharon, N. On the frequency of protein glycosylation, as deduced from analysis of the SWISS-PROT database. Biochim. Biofizi. Acta 1473, 4–8 (1999).

Kornfeld, R. & Kornfeld, S. Assembly of asparagine-linked oligosaccharides. Annu. Pr. Biochem. 54, 631–664 (1985).

Lizak, C., Gerber, S., Numao, S., Aebi, M. & Locher, K. P. X-ray structure of a bacterial oligosaccharyltransferase. Natură 474, 350–355 (2011). Reports the first structure of an OST in complex with a peptide substrate and describes a proposed mechanism that is likely to extend to the eukaryotic enzyme.

Kelleher, D. J. & Gilmore, R. An evolving view of the eukaryotic oligosaccharyltransferase. Glycobiology 16, 47R–62R (2006).

Zielinska, D. F., Gnad, F., Wisniewski, J. R. & Mann, M. Precision mapping of an in vivo N-glycoproteome reveals rigid topological and sequence constraints. Celulă 141, 897–907 (2010). Describes the use of lectin-affinity enrichment of glycopeptides followed by proteomics analysis to identify 6,367 mouse glycosylation sites, including several classes of novel acceptor sequons.

Schreiner, R., Schnabel, E. & Wieland, F. Novel N-glycosylation in eukaryotes: laminin contains the linkage unit β-glucosylasparagine. J. Cell Biol. 124, 1071–1081 (1994).

Valliere-Douglass, J. F. et al. Glutamine-linked and non-consensus asparagine-linked oligosaccharides present in human recombinant antibodies define novel protein glycosylation motifs. J. Biol. Chem. 285, 16012–16022 (2010).

Kelleher, D. J., Karaoglu, D., Mandon, E. C. & Gilmore, R. Oligosaccharyltransferase isoforms that contain different catalytic STT3 subunits have distinct enzymatic properties. Mol. Celulă 12, 101–111 (2003).

Imperiali, B. & Hendrickson, T. L. Asparagine-linked glycosylation: specificity and function of oligosaccharyl transferase. Bioorg. Med. Chem. 3, 1565–1578 (1995).

Larkin, A. & Imperiali, B. The expanding horizons of asparagine-linked glycosylation. Biochimie 50, 4411–4426 (2011).

Schwarz, F. & Aebi, M. Mechanisms and principles of N-linked protein glycosylation. Curr. Opin. Struct. Biol. 21, 576–582 (2011).

Weerapana, E. & Imperiali, B. Asparagine-linked protein glycosylation: from eukaryotic to prokaryotic systems. Glycobiology 16, 91R–101R (2006).

Mohorko, E., Glockshuber, R. & Aebi, M. Oligosaccharyltransferase: the central enzyme of N-linked protein glycosylation. J. Inherit. Metab. Dis. 34, 869–878 (2011).

Helenius, A. & Aebi, M. Roles of N-linked glycans in the endoplasmic reticulum. Annu. Pr. Biochem. 73, 1019–1049 (2004).

Lederkremer, G. Z. Glycoprotein folding, quality control and ER-associated degradation. Curr. Opin. Struct. Biol. 19, 515–523 (2009).

D'Alessio, C., Caramelo, J. J. & Parodi, A. J. UDP-GlC:glycoprotein glucosyltransferase-glucosidase II, the ying-yang of the ER quality control. Semin. Cell Dev. Biol. 21, 491–499 (2010).

Clerc, S. et al. Htm1 protein generates the N-glycan signal for glycoprotein degradation in the endoplasmic reticulum. J. Cell Biol. 184, 159–172 (2009).

Gauss, R., Kanehara, K., Carvalho, P., Ng, D. T. & Aebi, M. A complex of pdi1p and the mannosidase htm1p initiates clearance of unfolded glycoproteins from the endoplasmic reticulum. Mol. Celulă 42, 782–793 (2011).

Mast, S. W. & Moremen, K. W. Family 47 α-mannosidases in N-glycan processing. Metode Enzymol. 415, 31–46 (2006).

Moremen, K. W. & Molinari, M. N-linked glycan recognition and processing: the molecular basis of endoplasmic reticulum quality control. Curr. Opin. Struct. Biol. 16, 592–599 (2006).

Aebi, M., Bernasconi, R., Clerc, S. & Molinari, M. N-glycan structures: recognition and processing in the ER. Tendințe Biochem. Știință. 35, 74–82 (2010).

Xie, W., Kanehara, K., Sayeed, A. & Ng, D. T. Intrinsic conformational determinants signal protein misfolding to the Hrd1/Htm1 endoplasmic reticulum-associated degradation system. Mol. Biol. Celulă 20, 3317–3329 (2009). Describes the roles of key N -linked glycan sites that mark structural determinants that are sensitive to the overall folding state of the molecule and mediate targeting of misfolded proteins for ER-associated degradation.

Kanehara, K., Xie, W. & Ng, D. T. Modularity of the Hrd1 ERAD complex underlies its diverse client range. J. Cell Biol. 188, 707–716 (2010).

An, H. J. et al. Extensive determination of glycan heterogeneity reveals an unusual abundance of high mannose glycans in enriched plasma membranes of human embryonic stem cells. Mol. Celula. Proteomica 11, M111.010660 (2012).

Rabouille, C. et al. Mapping the distribution of Golgi enzymes involved in the construction of complex oligosaccharides. J. Cell Sci. 108, 1617–1627 (1995).

Stanley, P. Golgi glycosylation. Cold Harb Harb. Perspectivă. Biol. 3, a005199 (2011).

Mogelsvang, S., Marsh, B. J., Ladinsky, M. S. & Howell, K. E. Predicting function from structure: 3D structure studies of the mammalian Golgi complex. Traffic 5, 338–345 (2004).

Papanikou, E. & Glick, B. S. The yeast Golgi apparatus: insights and mysteries. FEBS Lett. 583, 3746–3751 (2009).

Ripoche, J., Link, B., Yucel, J. K., Tokuyasu, K. & Malhotra, V. Location of Golgi membranes with reference to dividing nuclei in syncytial Drosophila embryos. Proc. Natl Acad. Știință. Statele Unite ale Americii 91, 1878–1882 (1994).

Velasco, A. et al. Cell type-dependent variations in the subcellular distribution of α-mannosidase I and II. J. Cell Biol. 122, 39–51 (1993).

Nilsson, T. et al. Overlapping distribution of two glycosyltransferases in the Golgi apparatus of HeLa cells. J. Cell Biol. 120, 5–13 (1993).

Chou, C. F. & Omary, M. B. Mitotic arrest with anti-microtubule agents or okadaic acid is associated with increased glycoprotein terminal GlcNAc's. J. Cell Sci. 107, 1833–1843 (1994).

Haltiwanger, R. S. & Philipsberg, G. A. Mitotic arrest with nocodazole induces selective changes in the level of O-legat N-acetylglucosamine and accumulation of incompletely processed N-glycans on proteins from HT29 cells. J. Biol. Chem. 272, 8752–8758 (1997).

Klausner, R. D., Donaldson, J. G. & Lippincott-Schwartz, J. Brefeldin A: insights into the control of membrane traffic and organelle structure. J. Cell Biol. 116, 1071–1080 (1992).

Peyroche, A. et al. Brefeldin A acts to stabilize an abortive ARF-GDP-Sec7 domain protein complex: involvement of specific residues of the Sec7 domain. Mol. Celulă 3, 275–285 (1999).

Rogalski, A. A., Bergmann, J. E. & Singer, S. J. Effect of microtubule assembly status on the intracellular processing and surface expression of an integral protein of the plasma membrane. J. Cell Biol. 99, 1101–1109 (1984).

Sampath, D., Varki, A. & Freeze, H. H. The spectrum of incomplete N-linked oligosaccharides synthesized by endothelial cells in the presence of brefeldin A. J. Biol. Chem. 267, 4440–4455 (1992).

Balch, W. E., Dunphy, W. G., Braell, W. A. & Rothman, J. E. Reconstitution of the transport of protein between successive compartments of the Golgi measured by the coupled incorporation of N-acetylglucosamine. Celulă 39, 405–416 (1984).

Glick, B. S. & Luini, A. Models for Golgi traffic: a critical assessment. Cold Harb Harb. Perspectivă. Biol. 3, a005215 (2011).

Goud, B. & Gleeson, P. A. TGN golgins, Rabs and cytoskeleton: regulating the Golgi trafficking highways. Trends Cell Biol. 20, 329–336 (2010).

Jackson, C. L. Mechanisms of transport through the Golgi complex. J. Cell Sci. 122, 443–452 (2009).

Jamieson, J. D. & Palade, G. E. Intracellular transport of secretory proteins in the pancreatic exocrine cell. 3. Dissociation of intracellular transport from protein synthesis. J. Cell Biol. 39, 580–588 (1968).

Kartberg, F., Elsner, M., Froderberg, L., Asp, L. & Nilsson, T. Commuting between Golgi cisternae--mind the GAP! Biochim. Biofizi. Acta 1744, 351–363 (2005).

Marchi, F. & Leblond, C. P. Radioautographic characterization of successive compartments along the rough endoplasmic reticulum-Golgi pathway of collagen precursors in foot pad fibroblasts of [3H]proline-injected rats. J. Cell Biol. 98, 1705–1709 (1984).

Reynders, E., Foulquier, F., Annaert, W. & Matthijs, G. How Golgi glycosylation meets and needs trafficking: the case of the COG complex. Glycobiology 21, 853–863 (2011).

Munro, S. An investigation of the role of transmembrane domains in Golgi protein retention. EMBO J. 14, 4695–4704 (1995).

Patterson, G. H. et al. Transport through the Golgi apparatus by rapid partitioning within a two-phase membrane system. Celulă 133, 1055–1067 (2008). Proposes a model for Golgi trafficking in which cargo proteins are not carried through the Golgi as if on a conveyer belt. Rather, cargo proteins partition into processing or transport domains that possess distinctive lipid compositions.

Sharpe, H. J., Stevens, T. J. & Munro, S. A comprehensive comparison of transmembrane domains reveals organelle-specific properties. Celulă 142, 158–169 (2010). A tour-de-force bioinformatic analysis of the physico-chemical properties of transmembrane domains of organellar proteins from fungi to vertebrates, demonstrating a conserved dichotomy in transmembrane domain properties that distinguish early from late secretory compartments.

Schmitz, K. R. et al. Golgi localization of glycosyltransferases requires a Vps74p oligomer. Dev. Celulă 14, 523–534 (2008).

Tu, L., Tai, W. C., Chen, L. & Banfield, D. K. Signal-mediated dynamic retention of glycosyltransferases in the Golgi. Ştiinţă 321, 404–407 (2008).

Aoki, D., Lee, N., Yamaguchi, N., Dubois, C. & Fukuda, M. N. Golgi retention of a trans-Golgi membrane protein, galactosyltransferase, requires cysteine and histidine residues within the membrane-anchoring domain. Proc. Natl Acad. Știință. Statele Unite ale Americii 89, 4319–4323 (1992).

Colley, K. J. Golgi localization of glycosyltransferases: more questions than answers. Glycobiology 7, 1–13 (1997).

Colley, K. J., Lee, E. U. & Paulson, J. C. The signal anchor and stem regions of the β-galactoside α2,6-sialyltransferase may each act to localize the enzyme to the Golgi apparatus. J. Biol. Chem. 267, 7784–7793 (1992).

Fenteany, F. H. & Colley, K. J. Multiple signals are required for α2,6-sialyltransferase (ST6Gal I) oligomerization and Golgi localization. J. Biol. Chem. 280, 5423–5429 (2005).

Nilsson, T., Lucocq, J. M., Mackay, D. & Warren, G. The membrane spanning domain of β-1,4-galactosyltransferase specifies trans Golgi localization. EMBO J. 10, 3567–3575 (1991).

Nilsson, T., Rabouille, C., Hui, N., Watson, R. & Warren, G. The role of the membrane-spanning domain and stalk region of N-acetylglucosaminyltransferase I in retention, kin recognition and structural maintenance of the Golgi apparatus in HeLa cells. J. Cell Sci. 109, 1975–1989 (1996).

Banfield, D. K. Mechanisms of protein retention in the Golgi. Cold Harb Harb. Perspectivă. Biol. 3, a005264 (2011).

Tu, L. & Banfield, D. K. Localization of Golgi-resident glycosyltransferases. Celula. Mol. Life Science. 67, 29–41 (2010).

Nilsson, T., Slusarewicz, P., Hoe, M. H. & Warren, G. Kin recognition. A model for the retention of Golgi enzymes. FEBS Lett. 330, 1–4 (1993).

Hassinen, A., Rivinoja, A., Kauppila, A. & Kellokumpu, S. Golgi N-glycosyltransferases form both homo- and heterodimeric enzyme complexes in live cells. J. Biol. Chem. 285, 17771–17777 (2010). Bimolecular fluorescence complementation reveals that key glycosyltransferases form homocomplexes, but also form distinct heterocomplexes with functionally related glycosyltransferases that are localized to either medial or trans -Golgi compartments.

Daniotti, J. L., Martina, J. A., Giraudo, C. G., Zurita, A. R. & Maccioni, H. J. GM3 α2,8-sialyltransferase (GD3 synthase): protein characterization and sub-golgi location in CHO-K1 cells. J. Neurochem. 74, 1711–1720 (2000).

Giraudo, C. G. & Maccioni, H. J. Ganglioside glycosyltransferases organize in distinct multienzyme complexes in CHO-K1 cells. J. Biol. Chem. 278, 40262–40271 (2003).

Yano, H. et al. Distinct functional units of the Golgi complex in Drosophila celule. Proc. Natl Acad. Știință. Statele Unite ale Americii 102, 13467–13472 (2005).

Freeze, H. H. Congenital disorders of glycosylation: CDG-I, CDG-II, and beyond. Curr. Mol. Med. 7, 389–396 (2007).

Foulquier, F. COG defects, birth and rise! Biochim. Biofizi. Acta 1792, 896–902 (2009).

Pokrovskaya, I. D. et al. Conserved oligomeric Golgi complex specifically regulates the maintenance of Golgi glycosylation machinery. Glycobiology 21, 1554–1569 (2011).

Smith, R. D. & Lupashin, V. V. Role of the conserved oligomeric Golgi (COG) complex in protein glycosylation. Carbohydr. Rez. 343, 2024–2031 (2008).

Wu, X. et al. Mutation of the COG complex subunit gene COG7 causes a lethal congenital disorder. Nature Med. 10, 518–523 (2004). First demonstration of a human disorder associated with altered Golgi transport. Patient fibroblasts were shown to be deficient in intra-Golgi transport.

Oka, T., Ungar, D., Hughson, F. M. & Krieger, M. The COG and COPI complexes interact to control the abundance of GEARs, a subset of Golgi integral membrane proteins. Mol. Biol. Celulă 15, 2423–2435 (2004).

Gill, D. J., Chia, J., Senewiratne, J. & Bard, F. Regulation of O-glycosylation through Golgi-to-ER relocation of initiation enzymes. J. Cell Biol. 189, 843–858 (2010). SRC-dependent growth factor stimulation drives the relocation of polypeptide GalNAc transferases to earlier secretory compartments, enhancing the production of GalNAc initiated O -linked glycans.

Baas, S. et al. Sugar-free frosting, a homolog of SAD kinase, drives neural-specific glycan expression in the Drosophila embryo. Dezvoltare 138, 553–563 (2011). A partial loss-of-function mutation in a neural specific kinase decreases expression of a set of neural-specific glycans, demonstrating a direct link between protein phosphorylation, Golgi architecture and glycan end-products.

Farhan, H. et al. MAPK signaling to the early secretory pathway revealed by kinase/phosphatase functional screening. J. Cell Biol. 189, 997–1011 (2010). An RNA interference screen for kinases and phosphatases that alter ER and Golgi trafficking identified 122 such proteins, indicating a broad role for cell signaling in sculpting flux through the secretory pathway with subsequent, but not yet demonstrated, glycomic consequences.

Lowe, M. et al. Cdc2 kinase directly phosphorylates the cis-Golgi matrix protein GM130 and is required for Golgi fragmentation in mitosis. Celulă 94, 783–793 (1998).

Muniz, M., Alonso, M., Hidalgo, J. & Velasco, A. A regulatory role for cAMP-dependent protein kinase in protein traffic along the exocytic route. J. Biol. Chem. 271, 30935–30941 (1996).

Colley, K. J. Structural basis for the polysialylation of the neural cell adhesion molecule. Adv. Exp. Med. Biol. 663, 111–126 (2010).

Rana, N. A. & Haltiwanger, R. S. Fringe benefits: functional and structural impacts of O-glycosylation on the extracellular domain of Notch receptors. Curr. Opin. Struct. Biol. 21, 583–589 (2011).

Hanisch, F. G. & Breloy, I. Protein-specific glycosylation: signal patches and cis-controlling peptidic elements. Biol. Chem. 390, 619–626 (2009).

Luther, K. B. & Haltiwanger, R. S. Role of unusual O-glycans in intercellular signaling. Int. J. Biochem. Cell Biol. 41, 1011–1024 (2009).

Muntoni, F., Torelli, S., Wells, D. J. & Brown, S. C. Muscular dystrophies due to glycosylation defects: diagnosis and therapeutic strategies. Curr. Opin. Neurol. 24, 437–442 (2011).

Stanley, P. & Okajima, T. Roles of glycosylation in Notch signaling. Curr. Top. Dev. Biol. 92, 131–164 (2010).

Wopereis, S., Lefeber, D. J., Morava, E. & Wevers, R. A. Mechanisms in protein O-glycan biosynthesis and clinical and molecular aspects of protein O-glycan biosynthesis defects: a review. Clin. Chem. 52, 574–600 (2006).

Sakaidani, Y. et al. O-linked-N-acetylglucosamine modification of mammalian Notch receptors by an atypical O-GlcNAc transferase Eogt1. Biochimie. Biofizi. Rez. Comun. 419, 14–19 (2012). The authors identifyied a unique O -GlcNAc transferase, EOGT, involved in the O -GlcNAcylation of extracellular proteins.

Shao, L., Moloney, D. J. & Haltiwanger, R. Fringe modifies O-fucose on mouse Notch1 at epidermal growth factor-like repeats within the ligand-binding site and the Abruptex region. J. Biol. Chem. 278, 7775–7782 (2003).

Wang, Y. et al. Modification of epidermal growth factor-like repeats with O-fucose. Molecular cloning and expression of a novel GDP-fucose protein O-fucosyltransferase. J. Biol. Chem. 276, 40338–40345 (2001).

Okajima, T. & Irvine, K. D. Regulation of Notch signaling by O-linked fucose. Celulă 111, 893–904 (2002).

Shi, S. & Stanley, P. Protein O-fucosyltransferase 1 is an essential component of Notch signaling pathways. Proc. Natl Acad. Știință. Statele Unite ale Americii 100, 5234–5239 (2003).

Yao, D. et al. Proteină O-fucosyltransferase 1 (Pofut1) regulates lymphoid and myeloid homeostasis through modulation of Notch receptor ligand interactions. Sânge 117, 5652–5662 (2011).

Acar, M. et al. Rumi is a CAP10 domain glycosyltransferase that modifies Notch and is required for Notch signaling. Celulă 132, 247–258 (2008).

Sethi, M. K. et al. Identification of glycosyltransferase 8 family members as xylosyltransferases acting on O-glucosylated notch epidermal growth factor repeats. J. Biol. Chem. 285, 1582–1586 (2010).

Sethi, M. K. et al. Molecular cloning of a xylosyltransferase that transfers the second xylose to O-glucosylated epidermal growth factor repeats of notch. J. Biol. Chem. 287, 2739–2748 (2012).

Rana, N. A. et al. O-Glucose trisaccharide is present at high but variable stoichiometry at multiple sites on mouse Notch1. J. Biol. Chem. 286, 31623–31637 (2011).

Fernandez-Valdivia, R. et al. Regulation of mammalian Notch signaling and embryonic development by the protein O-glucosyltransferase Rumi. Dezvoltare 138, 1925–1934 (2011).

Sakaidani, Y. et al. O-linked-N-acetylglucosamine on extracellular protein domains mediates epithelial cell-matrix interactions. Nature Commun. 2, 583 (2011).

Matsuura, A. et al. O-legat N-acetylglucosamine is present on the extracellular domain of notch receptors. J. Biol. Chem. 283, 35486–35495 (2008).

Hofsteenge, J. et al. C-mannosylation and O-fucosylation of the thrombospondin type 1 module. J. Biol. Chem. 276, 6485–6498 (2001).

Luo, Y., Koles, K., Vorndam, W., Haltiwanger, R. S. & Panin, V. M. Protein O-fucosyltransferase 2 adds O-fucose to thrombospondin type 1 repeats. J. Biol. Chem. 281, 9393–9399 (2006).

Martinez-Duncker, I., Mollicone, R., Candelier, J. J., Breton, C. & Oriol, R. A new superfamily of protein-O-fucosyltransferases, α2-fucosyltransferases, and α6-fucosyltransferases: phylogeny and identification of conserved peptide motifs. Glycobiology 13, 1C–5C (2003).

Kozma, K. et al. Identification and characterization of a β1,3-glucosyltransferase that synthesizes the Glc-β1,3-Fuc disaccharide on thrombospondin type 1 repeats. J. Biol. Chem. 281, 36742–36751 (2006).

Sato, T. et al. Molecular cloning and characterization of a novel human β1,3-glucosyltransferase, which is localized at the endoplasmic reticulum and glucosylates O-linked fucosylglycan on thrombospondin type 1 repeat domain. Glycobiology 16, 1194–1206 (2006).

Ricketts, L. M., Dlugosz, M., Luther, K. B., Haltiwanger, R. S. & Majerus, E. M. O-fucosylation is required for ADAMTS13 secretion. J. Biol. Chem. 282, 17014–17023 (2007).

Du, J. et al. O-fucosylation of thrombospondin type 1 repeats restricts epithelial to mesenchymal transition (EMT) and maintains epiblast pluripotency during mouse gastrulation. Dev. Biol. 346, 25–38 (2010).

Doucey, M. A., Hess, D., Cacan, R. & Hofsteenge, J. Protein C-mannosylation is enzyme-catalysed and uses dolichyl-phosphate-mannose as a precursor. Mol. Biol. Celulă 9, 291–300 (1998).

Krieg, J. et al. Recognition signal for C-mannosylation of Trp-7 in RNase 2 consists of sequence Trp-x-x-Trp. Mol. Biol. Celulă 9, 301–309 (1998).

Wang, L. W., Leonhard-Melief, C., Haltiwanger, R. S. & Apte, S. S. Post-translational modification of thrombospondin type-1 repeats in ADAMTS-like 1/punctin-1 by C-mannosylation of tryptophan. J. Biol. Chem. 284, 30004–30015 (2009).

Barresi, R. & Campbell, K. P. Dystroglycan: from biosynthesis to pathogenesis of human disease. J. Cell Sci. 119, 199–207 (2006).

Stalnaker, S. H. et al. Glycomic analyses of mouse models of congenital muscular dystrophy. J. Biol. Chem. 286, 21180–21190 (2011). Analiza O -linked glycans from brains of wild-type and knockout mouse models using mass spectrophotometry to determine that POMGNT1 is required for addition of β1,2-linked GlcNAc on O -Man glycans.

Stalnaker, S. H. et al. Site mapping and characterization of O-glycan structures on α-dystroglycan isolated from rabbit skeletal muscle. J. Biol. Chem. 285, 24882–24891 (2010).

Combs, A. C. & Ervasti, J. M. Enhanced laminin binding by α-dystroglycan after enzymatic deglycosylation. Biochimie. J. 390, 303–309 (2005).

Hara, Y. et al. A dystroglycan mutation associated with limb-girdle muscular dystrophy. N. Engl. J. Med. 364, 939–946 (2011).

Yoshida-Moriguchi, T. et al. O-mannosyl phosphorylation of alpha-dystroglycan is required for laminin binding. Ştiinţă 327, 88–92 (2010). First description of a novel GAG-like structure containing Xyl and GlcA in unknown linkage to an essential extracellular protein that interacts with the extracellular matrix.

Inamori, K. et al. Dystroglycan function requires xylosyl- and glucuronyltransferase activities of LARGE. Ştiinţă 335, 93–96 (2012). Reports the bifunctional glycosyltransferase activity of LARGE1 on O -Man-containing glycans of αDG.

Zhang, Z., Zhang, P. & Hu, H. LARGE expression augments the glycosylation of glycoproteins in addition to α-dystroglycan conferring laminin binding. Plus unu 6, e19080 (2011).

Nairn, A. V., dela Rosa, M. & Moremen, K. W. Transcript analysis of stem cells. Metode Enzymol. 479, 73–91 (2010).

Hua, S. et al. Comprehensive native glycan profiling with isomer separation and quantitation for the discovery of cancer biomarkers. Analyst 136, 3663–3671 (2011).

An, H. J., Kronewitter, S. R., de Leoz, M. L. & Lebrilla, C. B. Glycomics and disease markers. Curr. Opin. Chem. Biol. 13, 601–607 (2009).

Bielik, A. M. & Zaia, J. Historical overview of glycoanalysis. Metode Mol. Biol. 600, 9–30 (2010).

Aoki, K. et al. The diversity of O-linked glycans expressed during Drosophila melanogaster development reflects stage- and tissue-specific requirements for cell signaling. J. Biol. Chem. 283, 30385–30400 (2008).

Haab, B. B. Antibody-lectin sandwich arrays for biomarker and glycobiology studies. Expert Rev. Proteom. 7, 9–11 (2010).

Yue, T. et al. The prevalence and nature of glycan alterations on specific proteins in pancreatic cancer patients revealed using antibody-lectin sandwich arrays. Mol. Celula. Proteomica 8, 1697–1707 (2009).

Li, C. et al. Pancreatic cancer serum detection using a lectin/glyco-antibody array method. J. Proteome Res. 8, 483–492 (2009).

Adamczyk, B., Tharmalingam, T. & Rudd, P. M. Glycans as cancer biomarkers. Biochim. Biofizi. Acta 9 Dec 2011 (doi:10.1016/j.bbagen.2011.12.001).

Lauc, G. et al. Genomics meets glycomics-the first GWAS study of human N-glycome identifies HNF1α as a master regulator of plasma protein fucosylation. PLoS Genet. 6, e1001256 (2010). Describes the first study that linked high-throughput glycan structural analysis and genome-wide association to identify determinants that control population-specific expression of carbohydrate epitopes.

Huffman, J. E. et al. Polymorphisms in B3GAT1, SLC9A9 and MGAT5 are associated with variation within the human plasma N-glycome of 3533 European adults. Zumzet. Mol. Genet. 20, 5000–5011 (2011).

Esko, J. D. & Selleck, S. B. Order out of chaos: assembly of ligand binding sites in heparan sulfate. Annu. Pr. Biochem. 71, 435–471 (2002).

Wang, A., de la Motte, C., Lauer, M. & Hascall, V. Hyaluronan matrices in pathobiological processes. FEBS J. 278, 1412–1418 (2011).

Tian, E. & Ten Hagen, K. G. Recent insights into the biological roles of mucin-type O-glycosylation. Glycoconj. J. 26, 325–334 (2009).

Issoglio, F. M., Carrizo, M. E., Romero, J. M. & Curtino, J. A. Mechanisms of monomeric and dimeric glycogenin autoglucosylation. J. Biol. Chem. 287, 1955–1961 (2012).

Schegg, B., Hulsmeier, A. J., Rutschmann, C., Maag, C. & Hennet, T. Core glycosylation of collagen is initiated by two β(1-O)galactosyltransferases. Mol. Celula. Biol. 29, 943–952 (2009).

Pontier, S. M. & Schweisguth, F. Glycosphingolipids in signaling and development: from liposomes to model organisms. Dev. Dyn. 241, 92–106 (2012).

Farquhar, M. G. & Palade, G. E. The Golgi apparatus: 100 years of progress and controversy. Trends Cell Biol. 8, 2–10 (1998).

Perry, R. J. & Ridgway, N. D. Molecular mechanisms and regulation of ceramide transport. Biochim. Biofizi. Acta 1734, 220–234 (2005).

van Meer, G. & de Kroon, A. I. Lipid map of the mammalian cell. J. Cell Sci. 124, 5–8 (2011).

Smith, M. H., Ploegh, H. L. & Weissman, J. S. Road to ruin: targeting proteins for degradation in the endoplasmic reticulum. Ştiinţă 334, 1086–1090 (2011).

Seemann, J., Jokitalo, E., Pypaert, M. & Warren, G. Matrix proteins can generate the higher order architecture of the Golgi apparatus. Natură 407, 1022–1026 (2000).

Slusarewicz, P., Nilsson, T., Hui, N., Watson, R. & Warren, G. Isolation of a matrix that binds medial Golgi enzymes. J. Cell Biol. 124, 405–413 (1994).

Ramirez, I. B. & Lowe, M. Golgins and GRASPs: holding the Golgi together. Semin. Cell Dev. Biol. 20, 770–779 (2009).

Maccioni, H. J., Quiroga, R. & Spessott, W. Organization of the synthesis of glycolipid oligosaccharides in the Golgi complex. FEBS Lett. 585, 1691–1698 (2011).

Gerken, T. A. et al. Emerging paradigms for the initiation of mucin-type protein O-glycosylation by the polypeptide GalNAc transferase family of glycosyltransferases. J. Biol. Chem. 286, 14493–14507 (2011).

Gupta, R. & Brunak, S. Prediction of glycosylation across the human proteome and the correlation to protein function. Pac. Symp. Biocomput. 2002, 310–322 (2002).

Roch, C., Kuhn, J., Kleesiek, K. & Gotting, C. Differences in gene expression of human xylosyltransferases and determination of acceptor specificities for various proteoglycans. Biochimie. Biofizi. Rez. Comun. 391, 685–691 (2010).

Manya, H. et al. Regulation of mammalian protein O-mannosylation: preferential amino acid sequence for O-mannose modification. J. Biol. Chem. 282, 20200–20206 (2007).

Pierleoni, A., Martelli, P. L. & Casadio, R. PredGPI: a GPI-anchor predictor. BMC Bioinformat. 9, 392 (2008).


Analysis of Proteins That Rapidly Change Upon Mechanistic/Mammalian Target of Rapamycin Complex 1 (mTORC1) Repression Identifies Parkinson Protein 7 (PARK7) as a Novel Protein Aberrantly Expressed in Tuberous Sclerosis Complex (TSC)

Many biological processes involve the mechanistic/mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1). Thus, the challenge of deciphering mTORC1-mediated functions during normal and pathological states in the central nervous system is challenging. Because mTORC1 is at the core of translation, we have investigated mTORC1 function in global and regional protein expression. Activation of mTORC1 has been generally regarded to promote translation. Few but recent works have shown that suppression of mTORC1 can also promote local protein synthesis. Moreover, excessive mTORC1 activation during diseased states represses basal and activity-induced protein synthesis. To determine the role of mTORC1 activation in protein expression, we have used an unbiased, large-scale proteomic approach. We provide evidence that a brief repression of mTORC1 activity in vivo by rapamycin has little effect globally, yet leads to a significant remodeling of synaptic proteins, in particular those proteins that reside in the postsynaptic density. We have also found that curtailing the activity of mTORC1 bidirectionally alters the expression of proteins associated with epilepsy, Alzheimer's disease, and autism spectrum disorder-neurological disorders that exhibit elevated mTORC1 activity. Through a protein-protein interaction network analysis, we have identified common proteins shared among these mTORC1-related diseases. One such protein is Parkinson protein 7, which has been implicated in Parkinson's disease, yet not associated with epilepsy, Alzheimers disease, or autism spectrum disorder. To verify our finding, we provide evidence that the protein expression of Parkinson protein 7, including new protein synthesis, is sensitive to mTORC1 inhibition. Using a mouse model of tuberous sclerosis complex, a disease that displays both epilepsy and autism spectrum disorder phenotypes and has overactive mTORC1 signaling, we show that Parkinson protein 7 protein is elevated in the dendrites and colocalizes with the postsynaptic marker postsynaptic density-95. Our work offers a comprehensive view of mTORC1 and its role in regulating regional protein expression in normal and diseased states.

© 2016 by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.


Materiale și metode

Identifying changes in the proteome during differentiation of THP-1 and C2C12 cells

THP-1 or C2C12 cells were grown in RPMI or DMEM media, respectively, with added 10% dialyzed fetal bovine serum (FBS), 1% glutamine, 1% non-essential amino acids, 1% penicillin/streptomycin and ( L -[U- 13 C6, 14 N4]arginine and L -[ 2 H4]lysine or L -[U- 12 C6, 14 N4]arginine [ 1 H4]lysine or L -[U- 13 C6, 15 N4]arginine and L -[U- 13 C6, 15 N2]lysine (Cambridge Isotope Labs, Cambridge, MA). The cells were grown for at least five doublings to ensure 100% incorporation of labeled amino acids before THP-1 cells were differentiated by 25 nM PMA and C2C12 cells were differentiated by increasing the confluency to 100% while decreasing the serum concentration to 2%.

Peptide separation and MS

The cells were washed three times in PBS and lysed in 1% deoxycholate before being boiled for 5 min. The lysate was digested to peptides as in Rogers and Foster (2007) before being separated by IEF (Agilent Technology) following the manufacturers’ instructions. The separated peptides were STAGE Tipped as in Rappsilber și colab (2007) before being analyzed by MS as in Kristensen și colab (2012) and proteins were identified and quantified using MaxQuant ( Cox and Mann, 2008 ) with the settings as supplied in Supplementary methods. The mass spectrometry data acquired here have been deposited to the ProteomeXchange Consortium (http://proteomecentral.proteomexchange.org) via the PRIDE partner repository ( Vizcaíno și colab, 2013 ) with the data set identifier PXD000328.

Analiza datelor

Significantly changing proteins were identified by applying ANOVA between the five time points with the following settings (permutation-based FDR, P=0.05, S0=1, 250 randomizations) using Perseus. Increasing and decreasing proteins were defined by clustering the data into two clusters using fuzzy C mean clustering. Wilcoxon–Mann–Whitney test, partial least regression, and KEN-box motif determination were performed using Matlab (http://www.mathworks.com), whereas correlation coefficients and 2D enrichment analysis (P<0.05, Benjamini-Hochberg FDR for truncation) of the biological processed (Uniprot Keywords) were performed in Perseus, similarly to Cox and Mann (2012) . In boxplots, points were drawn as outliers if they were larger than q3+1.5 (q3−q1) or smaller than q3−1.5 (q3−q1).

Finally, enrichment (Uniprot Keywords) analysis of changing proteins, synthesis and degradation rates were performed by GPROX ( Rigbolt și colab, 2011 ) using Fisher's exact test (P<0.05, Benjamini-Hochberg FDR for truncation).


A molecular marker for global protein synthesis - Biology

The Multiple Choice Questions on this site were written by:
Dr Tony Bradshaw, Oxford Brookes University
Dr Shirley McCready, Oxford Brookes University
Dr John Wright, University of Botswana Medical School
Lynne Rogers, Adelaide University

Click on the chapter links below to view the MCQs for each chapter. Please note that there are no MCQs for chapters 1 to 4.

Methods in protein investigation

The cell membrane and membrane proteins

Muscle contraction, the cytoskeleton, and molecular motors

Food digestion, absorption, distribution to the tissues, and appetite control

Mechanisms of transport, storage, and mobilization of dietary components

Principles of energy release from food

Glycolysis, the citric acid cycle, and the electron transport system

Synthesis of fat and related compounds

Synthesis of glucose (gluconeogenesis)

Strategies for metabolic control and their application to carbohydrate and fat metabolism

Why should there be an alternative pathway of glucose oxidation? The pentose phosphate pathway

Raising electrons of water back up the energy scale - photosynthesis

Nucleotide synthesis and metabolism

DNA synthesis, repair, and recombination

Gene transcription and control

Protein synthesis and controlled protein breakdown

The RNA world - RNA microgenes and RNA interference

Protein sorting and delivery

Manipulating DNA and genes

Special topics: blood clotting, xenobiotic metabolism, reactive oxygen species


Priveste filmarea: 30. Sinteza proteinelor. Hormonii cu rol anabolizant (Ianuarie 2022).