Mibi 05: Saccharomyces cerevisiae
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Questions and Answers

Welcher der folgenden Prozesse ist kein direkter Bestandteil des Lebenszyklus von Saccharomyces cerevisiae?

  • Transduktion (correct)
  • Knospung
  • Konjugation mit nachfolgender Sporenbildung
  • Meiose

Wie beeinflusst die Haploidie bzw. Diploidie von S. cerevisiae die sexuelle Fortpflanzung?

  • Nur diploide Zellen können sich sexuell fortpflanzen, da sie die notwendigen Gene für die Meiose besitzen.
  • Sowohl haploide als auch diploide Zellen können sich sexuell fortpflanzen, aber nur haploide Zellen sind in der Lage zur Meiose.
  • Haploide Zellen können konjugieren, um diploide Zellen zu bilden, die dann unter bestimmten Bedingungen Meiose durchführen können. (correct)
  • Haploide Zellen konjugieren, während diploide Zellen sich durch Knospung asexuell vermehren.

Das Knospungsmuster von Saccharomyces cerevisiae ist ein wichtiger Faktor für die Koloniebildung. Was beschreibt das Knospungsmuster?

  • Ein spezifisches Muster der Knospenbildung, das von der Zellwandstruktur vorgegeben wird und zur Narbenbildung führt. (correct)
  • Die zufällige Verteilung der Knospen über die gesamte Oberfläche der Mutterzelle.
  • Die Bildung von Knospen ausschließlich an den Polen der Mutterzelle.
  • Die gleichzeitige Bildung mehrerer Knospen an verschiedenen Stellen der Mutterzelle.

Welche Aussage beschreibt den Mechanismus des Paarungstypwechsels bei Saccharomyces cerevisiae am besten?

<p>Ein genetisch programmierter Prozess, der die Insertion unterschiedlicher DNA-Sequenzen in den <em>MAT</em>-Lokus beinhaltet. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Konsequenz hat die Narbenbildung durch Knospung für Saccharomyces cerevisiae?

<p>Die Mutterzelle verliert mit jeder Teilung die Fähigkeit, sich zu teilen. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt am besten die Funktion von Cdc42 bei Saccharomyces cerevisiae?

<p>Cdc42 wird in der späten G1-Phase an einer einzelnen Stelle polarisiert, um die Knospenbildung zu initiieren. (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Hauptwirkung von Punktmutationen im ras-Gen bei menschlichen Tumoren?

<p>Verlust der GTPase-Aktivität von Ras, selbst in Gegenwart von GAP. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Rolle spielen Bud-Proteine im Knospungsprozess von Hefe?

<p>Sie rekrutieren Cdc42 an den Ort der nächsten Knospenbildung. (D)</p> Signup and view all the answers

Wie beeinflusst die Deletion von CDC24 oder CDC42 die Zelle?

<p>Sie ist lethal. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Funktion von GEF (Guanin-Nucleotid-Austauschfaktor) im Kontext von G-Proteinen korrekt?

<p>GEF katalysiert den Austausch von GDP gegen GTP, wodurch das G-Protein aktiviert wird. (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Funktion von GAP (GTPase-aktivierendes Protein) im Zusammenhang mit G-Proteinen wie Ras?

<p>GAP beschleunigt die Hydrolyse von GTP zu GDP, wodurch das G-Protein inaktiviert wird. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Strukturen ist für die Lokalisierung von Cdc42 während der Zytokinese von Bedeutung?

<p>Der Knospungshals (bud neck) (A)</p> Signup and view all the answers

In welchen Phasen des Zellzyklus von Saccharomyces cerevisiae ist Cdc42 an der Zellpolarität beteiligt?

<p>In der späten G1-Phase und während der Zytokinese. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Konsequenz hat die Blockierung des Wechsels von der GTP-gebundenen zur GDP-Form von Ras?

<p>Eine konstitutive Aktivität von Ras, die ein permanent wachstumsstimulierendes Signal in der Zelle verursacht. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt korrekt die Funktion des axialen Knospungsmusters bei haploiden Zellen von Saccharomyces cerevisiae?

<p>Es begünstigt die räumliche Nähe von Zellen unterschiedlichen Paarungstyps, um die Diploidisierung zu erleichtern. (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist das Ergebnis des Paarungstypwechsels in Saccharomyces cerevisiae?

<p>Diploidisierung durch die Paarung von Zellen unterschiedlichen Paarungstyps. (B)</p> Signup and view all the answers

Welchen Vorteil bietet der Paarungstypwechsel (mating type switching) für Saccharomyces cerevisiae in der Natur?

<p>Überwindung der Einsamkeit und Ermöglichung sexueller Fortpflanzung, selbst wenn nur ein einzelner Klon vorhanden ist. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage über den MAT-Lokus bei Saccharomyces cerevisiae ist korrekt?

<p>Der MAT-Lokus enthält unterschiedliche Y-Bereiche (Ya und Yα), die die Zelltypidentität bestimmen. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Zelle ist in der Lage, den Paarungstyp zu wechseln?

<p>Nur die Mutterzelle nach der ersten Zellteilung. (A)</p> Signup and view all the answers

Was versteht man unter Pseudohomothallismus im Zusammenhang mit dem Paarungstypwechsel bei Hefen?

<p>Ein Spezialweg zur Selbstfertilität, bei dem haploide Zellen durch wiederholten Paarungstypwechsel und Paarung diploide Zellen bilden. (D)</p> Signup and view all the answers

Wie beeinflusst eine Mutation, die die Bindung von EGF an den EGFR verhindert, die Aktivität von Ras?

<p>Sie führt zu einer verminderten Aktivität von Ras, da die Signaltransduktion über den EGFR unterbrochen ist. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt den Wirkmechanismus von Rezeptorantagonisten am besten?

<p>Sie blockieren primär Beta-1-Rezeptoren in den Herzkranzgefäßen und verdrängen Katecholamine. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen trifft NICHT auf den Wirkstoff Mirabegron zu?

<p>Es führt in vivo zu einer Abnahme des Miktionsvolumens. (D)</p> Signup and view all the answers

Semintra® von Boehringer Ingelheim ist ein Angiotensinrezeptorblocker (ARB) für die Veterinärmedizin. Welchen Vorteil bietet Semintra® laut dem gegebenen Text?

<p>Es ist eine sichere Lösung für Katzen. (D)</p> Signup and view all the answers

Wie beeinflusst die Aktivierung von β3-Adrenozeptoren in der Harnblase durch Agonisten wie Mirabegron die Blasenfunktion?

<p>Verminderung der Kontraktilität der Blasenmuskulatur und Erhöhung der Blasenkapazität. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt am besten, wie sich die Aktivierung von Beta-1-Adrenozeptoren im Herzen auswirkt?

<p>Sie führt primär zu einer Steigerung der Herzkraft und Herzfrequenz. (A)</p> Signup and view all the answers

Betablocker blockieren vornehmlich den Beta-1-Rezeptor, der such bevorzugt in den Herzkranzgefassen findet. Welche Auswirkung hat dies?

<p>Verringerte Herzfrequenz und Kontraktionskraft des Herzens (B)</p> Signup and view all the answers

In welchem Anwendungsbereich findet Mirabegron hauptsächlich Verwendung?

<p>Symptomatische Therapie von imperativem Harndrang (A)</p> Signup and view all the answers

Das Medikament Concor® von Merck ist ein Betablocker. Welche Aussage über die Umsätze von Concor® ist korrekt?

<p>Die Umsätze sind im Jahr 2017 im Vergleich zum Vorjahr gestiegen. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt den Prozess der Septumbildung bei Ashbya gossypii am genauesten?

<p>Das Septum wird durch die Einlagerung von Zellwandbestandteilen gebildet, nachdem sich der zytokinetische F-Aktinring kontrahiert und disassembliert hat. (B)</p> Signup and view all the answers

Chs2 spielt eine wichtige Rolle bei der Cytokinese. Welche Aussage beschreibt seine Funktion am besten?

<p>Chs2 ist verantwortlich für die Bildung des Primärseptums und wird durch Myo2 zum <em>bud neck</em> transportiert. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt den Unterschied in der Genexpression zwischen Mutter- und Tochterzelle während der Cytokinese am zutreffendsten?

<p>Das Ace2-abhängige Transkriptionsprogramm, welches die Expression von CTS1, DSE4 und EGT2 steuert, wird nur in der Tochterzelle aktiviert. (B)</p> Signup and view all the answers

Nach der Zellteilung ist eine Knospennarbe (bud scar) sichtbar. Warum befindet sich diese Struktur hauptsächlich nur auf der Mutterzelle?

<p>Die Knospennarbe besteht aus unverdauter Zellwand, und der Abbau dieser Zellwand wird hauptsächlich durch Enzyme gesteuert, die in der Tochterzelle exprimiert werden. (D)</p> Signup and view all the answers

Fks1 und Fks2 sind Glucansynthasen, die eine wesentliche Funktion bei der Cytokinese erfüllen. Welchen Beitrag leisten sie?

<p>Sie synthetisieren beta-1,3-verknüpfte Glucane, die der Hefezellwand Festigkeit verleihen. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Expression von HO und ASH1 in Mutter- und Tochterzellen von Saccharomyces cerevisiae trifft zu?

<p>Mutterzellen exprimieren HO, während Tochterzellen ASH1 exprimieren. (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist die primäre Funktion der Pheromon-Signaltransduktionskaskade in Saccharomyces cerevisiae?

<p>Steuerung der Paarung zwischen Hefezellen unterschiedlichen Paarungstyps. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Strukturen entsteht während der Paarung von Hefezellen als Reaktion auf Pheromone?

<p>Shmoo (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist das Ergebnis der Meiose in Saccharomyces cerevisiae?

<p>Vier haploide Ascosporen. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Rolle spielen a-Faktor und α-Faktor im sexuellen Zyklus von Saccharomyces cerevisiae?

<p>Sie ermöglichen die Kommunikation und Anziehung zwischen Zellen unterschiedlichen Paarungstyps. (C)</p> Signup and view all the answers

Welchen Chromosomensatz besitzen die Zellen direkt nach der Zygotenbildung bei Saccharomyces cerevisiae?

<p>Diploid (2n) (B)</p> Signup and view all the answers

Was passiert nicht, nachdem eine Ascospore von Saccharomyces cerevisiae gekeimt ist?

<p>Direkte Meiose ohne vorherige Paarung (D)</p> Signup and view all the answers

Angenommen, eine a-Zelle von Saccharomyces cerevisiae wird gentechnisch so verändert, dass sie den Rezeptor für den α-Faktor nicht mehr exprimiert. Was wäre die wahrscheinlichste Konsequenz?

<p>Die Zelle wäre nicht mehr in der Lage, sich mit α-Zellen zu paaren. (A)</p> Signup and view all the answers

Wie beeinflusst die Expression von ASH1 in Tochterzellen von Saccharomyces cerevisiae deren Entwicklung?

<p>Sie inhibiert die Expression von HO. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Reihenfolge von Ereignissen beschreibt korrekt den Beginn des sexuellen Zyklus von Saccharomyces cerevisiae?

<p>Pheromonproduktion → Shmoo-Bildung → Paarung → Zygotenbildung (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Was ist S. cerevisiae?

Ein einzelliger Pilz, der sich durch Knospung vermehrt und in der Bier-, Wein- und Backwarenherstellung verwendet wird.

Was bedeutet Knospung bei S. cerevisiae?

Ein asymmetrischer Prozess, bei dem eine neue Zelle ('Knospe') aus der Mutterzelle herauswächst.

Was ist ein Knospungsmuster?

Das spezifische Muster, in dem neue Knospen an einer Zelle entstehen. Es ist genetisch festgelegt.

Was sind die Paarungstypen von S. cerevisiae?

S. cerevisiae existiert in zwei Paarungstypen: a und α. Zellen des Typs a können sich nur mit Zellen des Typs α paaren und umgekehrt.

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Was ist Paarungstypwechsel?

Bezeichnet den Wechsel eines Hefestammes von einem Paarungstyp (a oder α) zum anderen. Ermöglicht genetische Diversität.

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Hanseniaspora uvarum

Apikulate Hefe mit Knospung am Ende der Zelle.

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CDC42

Ein Protein, das Zellpolarität während der Knospung steuert, indem es an den Stellen rekrutiert wird, an denen die nächste Knospe entsteht.

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Cdc42 Funktion in S. cerevisiae

In der späten G1-Phase polarisiert, bildet eine Knospe in der S-Phase und depolarisiert in der Tochterzelle in G2.

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GEF (Guanin-nucleotide Exchange Factor)

Ein Guanin-Nukleotid-Austauschfaktor, der GDP gegen GTP austauscht und Cdc42 aktiviert.

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GAP (GTPase Activating Protein)

Ein GTPase-aktivierendes Protein, das GTP zu GDP hydrolysiert und Cdc42 inaktiviert.

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Cdc24

Ein GEF, der Cdc42 aktiviert.

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CDC24 oder CDC42 Deletion

Deletionen dieser sind tödlich.

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ras Onkogen Mutationen

Punktmutationen führen zum Verlust der GTPase-Aktivität von Ras, was zu unkontrolliertem Zellwachstum führt.

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Was sind Rezeptorantagonisten?

Substanzen, die die Wirkung von Rezeptoren blockieren.

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Wie wirken Beta-Blocker?

Sie verdrängen Katecholamine von Beta-Adrenozeptoren, hauptsächlich Beta-1 im Herzkranzgefäß.

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Was ist Semintra®?

Ein Angiotensin-Rezeptorblocker für Katzen zur Behandlung von Bluthochdruck.

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Was sind Rezeptoragonisten?

Substanzen, die die Wirkung von Rezeptoren aktivieren.

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Was ist Mirabegron?

Ein Arzneistoff, der als β3-Adrenozeptor-Agonist wirkt.

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Wie wirkt Mirabegron auf die Blase?

Erhöht Blasenkapazität und vermindert Kontraktilität.

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Was sind Betablocker?

Arzneistoffe, die selektiv β-Adrenozeptoren blockieren, insbesondere β1-Rezeptoren im Herzen.

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Was machen Rezeptoragonisten?

Substanzen, die an Rezeptoren binden und eine Reaktion in der Zelle auslösen.

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Was passiert bei der Zytokinese?

Der zytokinetische F-Aktinring kontrahiert sich am 'bud neck' und disassembliert, was zur Bildung des Septums führt.

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Welche Rolle spielt Chs2?

Chs2 ist ein Enzym, das für die Synthese des Primärseptums verantwortlich ist und durch Myo2 zum 'bud neck' transportiert wird.

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Was folgt auf das Primärseptum?

Nach dem primären Septum lagern Mutter- und Tochterzelle sekundäre Septa aus Glucanen und Mannoproteinen ein.

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Wie erfolgt die Zelltrennung?

Hydrolytische Enzyme wie Chitinase Cts1 und Glucanasen (Dse4, Egt2) bauen die Zellwand zwischen Mutter- und Tochterzelle ab.

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Wie wird die Zellpolarität gesteuert?

Die Zellpolarität während der Knospenbildung wird durch Landmark Proteine (Bud-Proteine) gesteuert.

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Was blockiert die GTPase-Aktivität von Ras?

Blockiert den Wechsel von der GTP- zur GDP-gebundenen Form von Ras.

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Was ist die Folge einer konstitutiv aktiven Ras?

Ein permanentes, wachstumsstimulierendes Signal in der Zelle.

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Was ist der Paarungstypwechsel?

Ein spezieller Mechanismus von S. cerevisiae, um die Vereinzelung haploider Zellen zu überwinden.

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Welche Rolle spielt das axiale Knospungsmuster beim Paarungstypwechsel?

Erleichtert die Diploidisierung haploider Zellen durch die Anordnung von Zellen unterschiedlichen Paarungstyps nebeneinander.

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Was ist Pseudohomothallismus?

Ein Prozess, bei dem haploide Zellen durch Paarungstypwechsel und axiale Knospung diploide Zellen bilden.

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Was ist der Y-Bereich im MAT-Locus?

Die Zelltypidentität (a oder α) beim Paarungstypwechsel.

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Welche Zellen können den Paarungstyp wechseln?

Nur Mutterzellen können ihren Paarungstyp wechseln.

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Was ist der MAT-Locus?

Der Ort auf Chromosom III, der den Paarungstyp einer Hefe-Zelle (a oder α) bestimmt.

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HO und ASH1 in Hefezellen

Mutterzellen exprimieren HO, Tochterzellen exprimieren ASH1.

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Zygotenbildung

Ein diploider Zustand, resultierend aus der Verschmelzung von a- und α-Zellen.

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Pheromone (Hefe)

Chemische Botenstoffe, die von Hefezellen zur Partnerfindung ausgeschüttet werden.

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Shmoo-Bildung

Eine Ausstülpung, die sich während der Paarung von Hefezellen bildet.

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Meiose (Hefe)

Ein Prozess, bei dem diploide Zellen haploide Ascosporen bilden.

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Ascus

Beutel mit vier Ascosporen, die durch Meiose entstanden sind.

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a-Faktor und Rezeptor

Zellen vom a-Typ produzieren den a-Faktor und haben Rezeptoren für den α-Faktor.

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α-Faktor und Rezeptor

Zellen vom α-Typ produzieren den α-Faktor und haben Rezeptoren für den a-Faktor.

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Was ist ein Shmoo

Die Spitze der Hefezelle, die sich in Richtung des Sexualpartners ausbildet, um die Paarung zu ermöglichen.

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Diploide a/α-Zelle

Ein diploider Organismus, der das Ergebnis der Vereinigung von zwei haploiden Hefezellen ist.

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Study Notes

Mikrobiologie Vorlesung Teil 5

  • Die Vorlesung behandelt den Lebenszyklus von S. cerevisiae, Knospungsmuster und Paarungstypwechsel.
  • Weiterhin Genetik und Hefe-Genetik

Themenübersicht

  • Hefe-Genetik wird besprochen
  • Der Lebenszyklus von Hefe wird auch thematisiert

S. cerevisiae Lebenszyklus

  • Es gibt a-Zellen, α-Zellen und a/α-Zellen.
  • Alle drei Zelltypen können sich durch Knospung vermehren.
  • Haploide Zellen sind a-Zellen oder α-Zellen und Sporen. Diploide Zellen sind a/α-Zellen.
  • Der Zelltyp wird durch den MAT-Lokus (Mating-Typ-Lokus) bestimmt.
  • Zelltypen entstehen durch Masterregulatoren des MAT-Lokus.
  • Eine a-Zelle trägt MATa, eine α-Zelle besitzt MATα, diploide Zellen besitzen beide MATa und MATα.
  • Zelltypspezifische Regulatorgene befinden sich im MAT-Lokus.
  • Im MATa ist a1 vorhanden, im MATα sind α1 und α2 vorhanden.
  • Die Gene im MAT-Lokus werden exprimiert/transkribiert.
  • Die Gene in den HML- und HMR-Loci werden reprimiert.
  • Der Paarungstyp-Locus (Mating type/MAT-Locus) bestimmt die Zellidentität einer Hefezelle.
  • Eine Zelle ist eine a-Zelle, wenn sie im MAT-Locus die Information MATa trägt.
  • Eine Zelle ist eine α-Zelle, wenn sie im MAT-Locus die Information MATα trägt.
  • Diploide Zellen tragen beide MAT-Loci und sind somit MATa/MATα.

Regulation der Zellidentität durch Paarungstyploci

  • Eine Zelle, die MATa im aktiven MAT-Lokus trägt, ist eine α-Zelle und paart sich als α-Zelle.
  • Das α1-Protein schaltet in dieser Zelle die a-spezifischen Gene (asg) an.
  • Das α2-Protein schaltet in dieser Zelle die a-spezifischen Gene (asg) ab.
  • Der Repressor der Meiose, kodiert durch RME1, verhindert den Eintritt in die Meiose; somit kann eine α-Zelle sich paaren, aber nicht sporulieren.
  • Eine Zelle, die MATa im aktiven MAT-Lokus trägt, ist eine a-Zelle und paart sich als a-Zelle.
  • MATa kodiert für ein Protein, a1, das nicht benötigt wird, um a-spezifische Gene (asg) anzuschalten.
  • Die asg sind in S. cerevisiae konstitutiv aktiv.
  • Die α-spezifischen Gene sind nicht aktiv, da α1 fehlt.
  • Der Repressor der Meiose, kodiert durch RME1, verhindert den Eintritt in die Meiose; somit kann eine a-Zelle sich paaren, aber nicht sporulieren.
  • Eine MATala-Zelle hat beide MAT-Loci und besitzt zwei Kopien von CHRIII, die von den Eltern stammen.
  • In MATala-Zellen wird das Heterodimer aus α1 und α2 gebildet.
  • Der α1/α2-Repressor schaltet a1 ab, wodurch die asg nicht aktiviert werden und haploid-spezifische Gene (hsg) reprimiert werden.
  • Der α2-Repressor schaltet die a-spezifischen Gene ab; dadurch kann sich eine MATala-Zelle nicht paaren.
  • RME1 ist ein hsg; somit ist in diploiden Zellen der Weg frei zur Sporulation unter entsprechenden Umweltbedingungen.
  • In Candida albicans werden a-spezifische Gene durch α2 angeschaltet und α-spezifische Gene durch α1 angeschaltet.
  • In diploiden Zellen schaltet das Heterodimer aus α 1/α2 sowohl a- als auch α-spezifische Gene aus.
  • Das a2 Gen ging in S. cerevisiae verloren und die von α2 regulierten Gene wurden in a-Zellen konstitutiv exprimiert.
  • Die α-spezifischen Gene wurden von α2 reprimiert.
  • Die MAT-Loci in S. cerevisiae und Candida albicans regulieren die Zelltyp-Identität.

Themen für die kommende Sitzung

  • Was geschieht bei der Knospung?
  • Wozu dient der Paarungstypwechsel?
  • Paarung von Hefezellen
  • Sporulation von Hefezellen
  • Vererbung von Organellen

Was geschieht bei der Knospung?

  • Saccharomyces cerevisiae vermehrt sich asexuell durch Knospung.
  • Knospungsnarben entsprechen den Septen filamentöser Pilze.
  • Haploide Hefezellen haben ein axiales Knospungsmuster, während diploide Hefezellen ein bipolares Knospungsmuster aufweisen.
  • A bud1/∆ bud1, ∆ bud2/∆ bud2 und ∆ bud5/∆ bud5 Mutanten haben eine zufällige Knospung

Axiale und Bipolare Knospungsmuster

  • Das axiale Knospungsmuster tritt in a- und α-Zellen (haploid) auf.
  • BUD3, BUD4, AXL1 und AXL2/BUD10 sind an der axialen Knospung beteiligt.
  • Das bipolare Knospungsmuster tritt in a/α-Zellen (diploid) auf.
  • BUD8, BUD9 und RAX1 sind wichtig für diese Knospungsart.
  • Axl1 ist erforderlich, um das axiale Knospenmuster zu erzeugen.
  • Wenn AXL1 in diploiden Zellen exprimiert wird, knospen diese Zellen nach dem axialen Muster.
  • Bud3 und Bud4 werden für die Lokalisierung von Axl1 am "bud neck" benötigt.
  • Bud8 und Bud9 sind am distalen und proximalen Pol lokalisiert.
  • RGA1, RAX1 und RAX2 unterbinden die Wiederverwendung alter Knospungsstellen.

Informationen über Hanseniaspora uvarum

  • Hanseniaspora uvarum ist die am häufigsten vorkommende natürliche Hefe auf Trauben und Früchten (50-90%).
  • Sie ist eine apikulate Hefe mit einer Größe von (1.5-5.0)x(2.5-11.5)µm.
  • Hanseniaspora erzeugt sehr große Mengen an Essigsäure (2x) und Ethylacetat (5x im Vergleich zu S. cerevisiae), was zu Lösungsmittelgeruch führt.
  • Sie wirkt als Angärhefe, kommt häufig im Most vor und trägt am Anfang der Gärung zum Bukett bei.
  • Die Art ist diploid und bildet Sporen.
  • Die Gattung teilt sich in zwei Gruppen auf:, eine schnell evolvierende Linie (FEL) die vor ca. 87 Millionen Jahren entstand und eine langsamere Entwicklungslinie (52 Mio. Jahre).
  • Hanseniaspora uvarum produziert extrazelluläre enzymatische Aktivitäten von önologischer Relevanz.
  • Produziert neben Pektinase, Chitinase, und Protease auch β-Glucosidase.
  • H. uvarum wird als Schaderreger im Most angesehen, aber neuerdings verstärkt zur Aromabildung im Wein eingesetzt.
  • Diese Art produziert recht viel flüchtige Säure (> 600 mg/L) und weist terminale Knospung auf.

Knospungsprozess von Cdc42

  • Cdc42 wird während des Knospungsprozesses lokalisiert.
  • Positional landmarks/spatial cues (Bud-Proteine) rekrutieren Cdc42 an den Ort, an dem die nächste Knospe gebildet wird.
  • Bei S. cerevisiae wird Cdc42 in der späten G1-Phase an einer einzelnen Stelle polarisiert.
  • An dieser Stelle bildet sich ab der S-Phase eine Knospe.
  • In der Tochterzelle wird Cdc42 in G2 depolarisiert und konzentriert sich während der Zytokinese am "bud neck".
  • Die G-Proteine sind zelluläre Schalter.
  • GTPase hat einen aktiven und inaktiven Zustand, und Gpa1 spielt hierbei eine Rolle.
  • Deletionen von CDC24 oder CDC42 sind letal.

Ras-Onkogen

  • Im ras-Gen treten in 20-30% aller menschlichen Tumore Punktmutationen auf, in Pankreaskarzinomen sogar bis zu 90%.
  • Punktmutationen des Ras-Gens führen zum Verlust der GTPase-Aktivität.
  • Der Wechsel von der GTP-gebundenen Form zur GDP-Form ist blockiert.
  • Führt zu einer dauerhaften Aktivität von aktivem Ras, was ein permanentes wachstumsstimulierendes Signal in der Zelle generiert.
  • G-Proteine durchlaufen posttranslationale Modifikationen wie Prenylierung, Proteolyse und Carboxylmethylierung.

Paarungstypwechsel in Saccharomyces cerevisiae

  • Saccharomyces Zellen sind in der Natur meist diploid.
  • S. cerevisiae entwickelte den Paarungstyp-Wechsel, um die "Einsamkeit zu überwinden".
  • Das axiale Knospungsmuster in S. cerevisiae hilft haploiden Zellen, besser zu diploidisieren.
  • Eine haploide Spore keimt und bildet eine Zelle; nach der ersten Zellteilung kann nur die Mutterzelle ihren Paarungstyp wechseln.
  • Mutter und Tochter teilen sich u.U. erneut, begünstigt durch das axiale Knospungsmuster, wodurch ein Array von 4 Zellen entsteht.
  • Diesen Prozess bezeichnet man als Pseudohomothallismus, einen Spezialweg zur Selbstfertilität.
  • Der MAT-Lokus weist drei Regionen auf: X, Y, und Z.
  • Die Abschnitte X und Z sind identisch bei MATa und MATα; die Zelltypidentität liegt im Y-Bereich (Ya und Yα).
  • Für einen Paarungstypwechsel müssen die Y-Bereiche ausgetauscht werden.
  • Der Paarungstypwechsel erfolgt nur in Mutterzellen.
  • Der Zelltyp wird durch den MAT-Locus bestimmt.
  • In a-Zellen sitzt dort MATa, in α-Zellen MATα.
  • Der MAT-Locus befindet sich auf CHRIII.
  • An den Telomerenden von CHRIII befinden sich stille Kassetten mit den Informationen von a und α.
  • Der Paarungstypwechsel wird durch die Ho-Endonuklease initiiert.
  • HO schneidet die DNA an einer bestimmten Stelle an der Grenze der Y-Z-Region und erzeugt einen Doppelstrangbruch.
  • Dies löst eine Genkonversion aus, bei der die DNA-Sequenz eines stillen Locus als Vorlage dient, wodurch ein Paarungstypwechsel vollzogen wird.
  • Die Gene sind nur im aktiven MAT-Lokus exprimiert.
  • Ho kodiert für eine Endonuklease - eine 'Genschere', die einen DSB verursacht.
  • Ho wird nur in Mutterzellen exprimiert, da Tochterzellen einen Repressor (ASH1) exprimieren.
  • Musterbildung wird hier durch die asymmetrische Verteilung von ASH1 erreicht.

Paarung bei Saccharomyces cerevisiae

  • a-Zellen produzieren den a-Faktor und den α-Faktor-Rezeptor.
  • α-Zellen produzieren den α-Faktor und den a-Faktor-Rezeptor.
  • Der Shmoo ist die Ausstülpung der Zellwand während der Pheromon-induzierten Paarung.

Paarung bei S. cerevisiae und die Pheromon-Signaltransduktionskaskade

  • Haploide Zellen unterschiedlichen Paarungstyps fusionieren.
  • Die Zellen unterscheiden sich genetisch in der Expression unterschiedlicher Gene voneinander.
  • Haploid-spezifische Gene wie das G-Protein und RME1 werden für die Paarung beider Zelltypen benötigt.
  • Daneben gibt es a-spezifische Gene für die Produktion des a-Faktors und des a-Faktor-Rezeptors sowie α-spezifische Gene für die Produktion des α-Faktors und des a-Faktor-Rezeptors.
  • Diploid-spezifische Gene sind z.B. IME1 für die Meiose.
  • Alpha-Faktor und a-Faktor sind die Pheromone, die für die Paarung produziert werden.

Signaltransduktions-Kaskaden in Hefe

  • Rezeptoren werden aktiv und interagieren mit G-Proteinen, was eine Signaltransduktionskaskade auslöst.
  • Es kommt zur Phosphorylierung, bis zum Transkriptionsfaktor oder Effektorprotein.
  • Die Pheromon-Signaltransduktionskaskade umfasst Rezeptoren, G-Proteine, MAP-Kinase und Regulatoren wie Ste12 und Far1.
  • Alpha-Faktor (MFα) ist ein Peptid, das aus Vorstufen prozessiert wird..

Zelluläre Prozesse und Proteine

  • Zelluläre Schalter: G-Proteine - GTPase, GTP, GDP, GEF, GAP.
  • Die a/α-Zellen sind unfähig zur Paarung.
  • Mehrere Gene sind am zellulären Prozess der Pheromon-Signaltransduktionskaskade beteiligt; sie werden konserviert.
  • GPA1, STE2/3, STE4, STE5, STE7, STE11, STE12, FAR1, FUS3, KSS1, CDC42 sind einige davon.
  • Deletion von GPA1 ist lethal
  • Ste12 ist ein Transkriptionsfaktor mit einer Sequenz-spezifischen Bindesequenz.
  • Ste12 Mutanten sind steril und werden von Fus3 phosphoryliert.

Was geschieht bei einem Paarungstypwechsel von Hefepilzen?

  • Die Konsensussequenz 5'-TGAAACA-3' wird vom Pheromon-responsiven Element PRE erkannt.
  • Es werden ca. 180 verschiedene Gene, (FAR1, FIG1; FUS1; FUS3; AGA1; FIG2 und PRM4) die an der Paarung beteiligt sind, reguliert.
  • STE12 ist ein Transkriptionsfaktor.
  • PHänotypische Unterschiede zwischen Knospen und Shmoos können anhand der Zellgestalt erkannt werden.

Zellfusionen und Pheromonantwort

  • Zellfusionen treten auch in anderen Systemen auf, z.B. bei Neurospora crassa.
  • Hierbei fusionieren genetisch identische Zellen, nämlich die gekeimten Sporen.
  • Die Pheromonantwort in S. cerevisiae beinhaltet die Interaktion von Pheromonen mit Rezeptoren (Ste2/Ste3) und in Folge die Aktivierung von G-Proteinen.
  • Es gibt Unterschiede in der Morphologie und Genexpression von Mutter- und Tochterzellen.
  • Nach der Paarung gibt es Unterschiede zwischen haploiden und diploiden Zellen.

Vererbung von Organellen bei Hefen

  • Zellkern: das Kontrollzentrum der Zelle, umhüllt von einer Doppelmembran, enthält die DNA und Chromosomen.
  • Proteinsekretion: Exocytose spielt eine Rolle beim Transport neu synthetisierter Proteine.
  • Aufnahme von Bestandteilen in die Zelle erfolgt durch Endozytose 
  • Phagozytose, Pinocytose, Rezeptorvermittelte Endozytose.
  • Mikrotubuli-Zytoskelett: Mikrotubulus, Hohlzylinder aus Tubulindimeren.

Aktinfilamente

  • Aktinfilamente sind helikale Polymer aus Aktin durchmesser 6 nm.
  • Myosin: Motorproteine werden mit den Zytoskelettfilamenten, aktin und tubulin in die Zelle verbunden.
  • Aktin ist eines der häufigsten Proteine in der Zelle. Aktin kann polymerisieren.

Kernteil und Cytokinese

  • Centrosomen und Spindelpolkörper generieren Mikrotubuli.
  • Die innere Kernmembran verankert die SPB während der Zellteilung.
  • Die Kernbewegung während der Zellteilung erfolgt durch Dynein und Myosin.
  • Die Organisation des Aktin-Zytoskeletts während des Zellzyklus in Saccharomyces cerevisiae umfasst kortikales Aktin, polarisierte Aktinfilamente und Actin Ringe.
  • Kontraktiler Aktin/Myosin-Ring während Cytokinese.
  • Unterschied zwischen Knospe und Shmoo.

Spitzenkörper: Polarisom

  • Die Zellpolarität wird durch Bud-Proteine gesteuert und die Zellpolarität bei der Shmoo-Bildung wird durch Pheromongradienten gesteuert.
  • Die Zellpolarität wird erreicht durch die Akkumulation (durch die Aktivierung von Cdc42 Proteinen) Bni1 und einigen anderen. Wichtig ist die Organisation im Spitzenkörper (Polarisom)
  • Die Organellen in der Zelle werden auf verschiedene Art und Weise weitergegeben.
  • Die Vakuolen haben Speicherung und Abbau als Funktionen und werden durch Myo2 entlang der Aktinfilamente in die Tochterzellen bewegt, wenn sie vererbt werden sollen.
  • Peroxisomen haben Fettsäureabbau als Funktion, und werden über Inp2 und Myo2 in die Tochterzellen vererbt. Die Organelle können sich auch de novo bilden.

Klausurfragen:

  • Wie werden Organellen vererbt und wie wird sichergestellt, dass nicht alle vererbt werden?
  • Wie, warum, aus was besteht ein septum?
  • Unterschiede zwischen haploiden und diploiden?

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Description

Dieses Quiz befasst sich mit verschiedenen Aspekten des Lebenszyklus von Saccharomyces cerevisiae, einschließlich Haploidie, Diploidie und Knospungsmuster. Es werden auch die Auswirkungen von Mutationen und die Rolle spezifischer Proteine untersucht. Testen Sie Ihr Wissen über diese Hefe!

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