dr. nagy károly dr. nagy károly - Semmelweis Egyetem, Orvosi ...
dr. nagy károly dr. nagy károly - Semmelweis Egyetem, Orvosi ...
dr. nagy károly dr. nagy károly - Semmelweis Egyetem, Orvosi ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
DR. NAGY KÁROLY KKÁROLY<br />
ROLY<br />
egyetemi tanár tan tanár<br />
<strong>Semmelweis</strong> <strong>Egyetem</strong> <strong>Orvosi</strong><br />
Mikrobiológiai Intézet<br />
1. BAKTÉRIUMOK BAKT RIUMOK GENETIKAI SAJÁTOSS<br />
SAJ TOSSÁGAI GAI<br />
2. VÍRUSOK V RUSOK GENETIKAI SAJÁTOSS<br />
SAJ TOSSÁGAI GAI<br />
3. MIKROBIÁLIS MIKROBI LIS ANTIGÉNEKRE ANTIG NEKRE ADOTT IMMUNVÁLASZ<br />
IMMUNV LASZ<br />
4. A MIKRÓBÁK MIKR K IMMUNOLÓGIAI<br />
IMMUNOL GIAI ÉS S GENETIKAI<br />
SAJÁTS SAJ TSÁGAIN GAIN ALAPULÓ ALAPUL<br />
LABORATÓRIUMI LABORAT RIUMI DIAGNOSZTIKAI MÓDSZEREK<br />
M DSZEREK<br />
1
Meteoritból származó<br />
ısbaktérium<br />
BAKTÉRIUMOK<br />
BAKT RIUMOK<br />
Haploidok – egy génkészlet<br />
maganyag - nukleoid<br />
„kromoszóma” – 1 – 1.3 µm<br />
Rövid generációs idı<br />
Gyors adaptálódás<br />
Populáció genetika<br />
Nincs sejtmag<br />
Nincs sejtmagvacska<br />
Nincs maghártya<br />
Nincs Golgi<br />
EUKARYÓTÁK<br />
EUKARY<br />
Diploidok – két génkészlet (23+1)<br />
allélokba szervezıdnek<br />
BAKTÉRIUM BAKT RIUM GENETIKA<br />
A környezeti k rnyezeti tényez t nyezıkh khöz z való val<br />
gyors adaptáci adapt ció<br />
Rövid vid generáci gener ciós s idı id<br />
Genetikai stabilitás stabilit<br />
Mutáci Mut ciók<br />
Változ ltozás s Fejlıdés Fejl<br />
2
plasmidok<br />
A fajra jellemzı genetikai<br />
információt tartalmazza<br />
Bakteriális Bakteri lis kromoszóma<br />
kromosz ma<br />
Maganyag:<br />
egyetlen, kettıs fonalú,<br />
cirkuláris DNS<br />
Citoplasma: Citoplasma kevésbé tagolt<br />
Nincs mikrofilament rendszer<br />
Endoplasmatikus retikulum,<br />
mitokon<strong>dr</strong>ium<br />
Kovalensen zárt, cirkuláris, kettıs láncú DNS molekula(kiv.:Borrelia b.,<br />
Streptomyces:line lineáris ris)<br />
Supercoil. Superhelix (quinolonok támadáspontja)<br />
Hisztonszerő fehérjék (reguláció)<br />
0.5 – 8.5 x 10 9 dalton (E.coli 3x109, 1.3 mm!)<br />
ori lokus<br />
E.coli: 40 perc<br />
3
Baktériumok Bakt riumok osztódása oszt sa<br />
A genetikai informáci inform ció szervezıdése<br />
szervez se és s kifejezıdése<br />
kifejez se<br />
Genetikai anyag szerepe: szerepe tárolja a genetikai információt<br />
átörökíti a genetikai információt<br />
szabályozza a tulajdonságok kifejezıdését<br />
Genotipus: Genotipus a sejtben tárolt genetikai információ<br />
Genom: Genom egy sejten belül a gének összessége<br />
(bakt: DNS, vírus: DNS vagy RNS<br />
Gén: az a nukleinsav-szekvencia amely polipeptidet (fehérjét, enzymet stb)<br />
tRNS-t vagy rRNS-t kódol<br />
jelölés: lacZ, malB, pro –<br />
4
A prokaryóta gén n folyamatos, folyamatos exonokból áll, nincs intron, nincs mRNS érés,<br />
nincs splicing<br />
Transzkripció – transzláció „kapcsolt”, gyors, polycisztronikus<br />
Gyorsaság Gyorsas g adaptáci adapt ció<br />
Fenotipus: Fenotipus a genotipus által kódolt tulajdonságok közül az adott körülmények<br />
között megnyilvánuló tulajdonság: Pro – , Ampr ,<br />
Kb. 1000 fehérje, nincs szükség mindig , csak akkor termelıdik ha szükség van rá<br />
Elınyös fenotipust regulációs mechanizmusok biztosítják: operonok<br />
Transzkripciós szinten történik ( fehérje szint – energiaigényes)<br />
Alkalmazkodás: Alkalmazkod egyidejő, sokrétő fenotipusos változás, többszörös funkció<br />
biztosítás<br />
Környezeti szignálokra (hımérséklet, ozmózis, anyagok, ionok)<br />
többszörös koordinált expresszió:<br />
enzymek,toxinok, virulencia faktorok, adhéziós fimbriák stb.<br />
A fenotipusos változások (ellentétben a genotipusos változással) mindig az<br />
egész eg sz populáci popul ciót érintik, reverzibilis átmeneti<br />
Rövidebb távú adaptáció, a megváltozott körülményekneknek megfelelıen<br />
5
MUTÁCI MUT CIÓK<br />
A faj jellemzı tulajdonságainak megırzéséhez szükséges:<br />
az információ tárolása során<br />
átörökítése során minél kevesebb hiba történjen<br />
Fejlıdés: változás ( az elızı állapot konzerválódásának megváltoztatása)<br />
Mutáci Mut ció: az örökítı anyagban létrejövı változás<br />
a mutált sejtet érinti, nem a populációt<br />
független a környezettıl (lehet elınyös és hátrányos)<br />
maradandó<br />
öröklıdik<br />
káros, letális legtöbbször<br />
kedvezı ( a vad típustól eltérı): szelektív elınyt biztosít<br />
VÁLTOZ LTOZÉKONYS KONYSÁG G EVOLÚCI EVOL CIÓ<br />
Fenotipusos mutáci mut ció: a sejt szerkezeti elemének megváltozása<br />
S.pneumoniae – tok nélküli mutáns, Gram-:LPS-ben az O-specifikus<br />
oldallánc, core szintézis R mutációi<br />
Baktérium anyagcseréjét anyagcser érintı mutációk<br />
Fermentációs mutációk: E.coli Lac+ - Lac-<br />
Auxotroph mutációk: szubstrát, aminosav elıállítása elvész, külsı<br />
forrásból kell pótolni (Vad: porotroph)<br />
Rezisztencia mutánsok mut nsok: Str r (Streptomycin reisztencia)<br />
Kondicionális<br />
Kondicion lis mutánsok mut nsok: pl. hımérséklet<br />
Néma ma mutáci mut ció: nincs fenotipusos változás<br />
6
Pontmutáció<br />
Bázis szubsztitúció<br />
Microdeléció<br />
Microinzerció<br />
Inverzió<br />
Duplikáció<br />
A C T G A T<br />
G GC<br />
T G A T T C T<br />
missense nonsense<br />
G A T<br />
A C T G A C A A T C G A<br />
Frame-shift mutáció<br />
A C T G A T C C A A T C G A<br />
Transzlokáció<br />
poláris<br />
hatás<br />
Frame-shift mutáció<br />
Spontán Spont n mutáci mut ciók: k: a replikáció alatt jelentkezı véletlen hibák következményei<br />
DNS replikáció: gyakori hibák, egy osztódásnál- 10 -4 , 10 -10 ( 10 -7 )<br />
egy baktérium telepben kb. 10 9 csíra van<br />
DNS-polymeráz: reapair funkció ( SOS válasz rendszer)<br />
RNS-polymeráz: nincs repair funkció (RNS vírusok <strong>nagy</strong>fokú változékonysága<br />
Indukált Induk lt mutáci mut ciók: k:<br />
mutagén ágensek bázis analógok ( timin – 5-bróm-uracil)<br />
bázis módosítók (nitrozoguanidin)<br />
bázisbeszúrás (akridin)<br />
bazis-dimér képzıdés (UV-sugárzás)<br />
Reverzi<br />
Reverzió: a mutált gén visszaalakulása vad tipusúvá<br />
Cisztronon belül: funkció is visszaállhat (deléció ---- inzerció)<br />
Cisztronon kívül: szuppresszió (az eredeti mutáció hatásának gátlása)<br />
néha a funkció visszanyerésével)<br />
Ames teszt: carcinogén anyagok mutációt indukáló hatása<br />
( Salmonella typhimurium: inukált reverzió auxotroph ---prototroph<br />
7
A genetikai anyag horizontális<br />
horizont lis átvitele tvitele<br />
Környezethez való alkalmazkodás: mutációk (ritka, kevés)----- 10 -30 ,<br />
Mikrobiális genetikai információ igen stabil<br />
Diploid eukaryotákhoz hasonló horizontális keveredés --- haploid mikróbákban<br />
az összmikrobiális genetikai állomány homogenizálódásához vezetne<br />
Evolúciós alkalmazkodás:<br />
mobilis, mobilis,<br />
akcesszórikus<br />
akcessz rikus genetikai elemek:<br />
plasmidok - fágok gok - transzpozonok<br />
Genetikai információjuk részévé válhat a genomnak<br />
összetett tulajdonságokat, vagy azok csoportját kódolják<br />
(virulencia faktorok, rezisztencia gének)<br />
Integrálódhatnak a kromoszómába<br />
Citoplasmában önállóan replikálódhatnak (plasmidok, fágok)<br />
TRANSZFORMÁCI<br />
TRANSZFORM CIÓ<br />
KONJUGÁCI<br />
KONJUG CIÓ<br />
TRANSZFORMÁCI<br />
TRANSZFORM CIÓ<br />
TRANSZFORMÁCI<br />
TRANSZFORM CIÓ DNS felvétele a környezetbıl<br />
Donor sejt Sejtlízis: DNS részek DNS belép a recipiens sejtbe<br />
kiszabadulása és integrálódik annak DNS-ébe<br />
S.Pneumoniae toknélküli mutáns - tokos virulens mikróba<br />
Kompetencia állapot: nukleinsav felvétel a környezetbıl<br />
Indukált transzformáció – transzfekció<br />
hısokk<br />
só<br />
elektroporácó (<strong>nagy</strong>feszültségő elektromos kisülés)<br />
8
TRANSZDUKCIÓ TRANSZDUKCI Nem fág eredető gének baktriofágok által<br />
közvetített horizontális nukleinsav átvitele új gazdasejtbe<br />
Temperált fágok<br />
Lítikus ciklus<br />
Lizogén Lizog Konverzió: Konverzi<br />
új tulajdonság megjelenése<br />
KONJUGÁCI<br />
KONJUG CIÓ Plazmidok segítségével történı génátvitel<br />
Plasmid<br />
transzfer:<br />
citoplasma hídon<br />
(pilus) át<br />
recipiens sejtbe<br />
jut<br />
Plasmid<br />
citoplasma híd<br />
Transfer replikáció<br />
oriT<br />
(Gram negatív baktériumokban)<br />
Kromoszóma<br />
transfer: integrált<br />
plasmid (episoma)<br />
genomiális DNS<br />
Hfr átadódását<br />
indukálja, amely<br />
a recipiens sejt<br />
DNS-ébe<br />
integrálódik<br />
E.Coli 100 perc<br />
pseudovirionok<br />
F’ plasmid<br />
9
PLASMIDOK kovalensen zárt, kettıs láncú, cirkuláris,<br />
extrakromoszómális DNS molekulák, 1- 300 MD<br />
Egy baktérium sejtben számos plasmid lehet (inkompatibilitási csoport)<br />
<strong>Orvosi</strong> mikrobiológiai jelentıséggel bíró plasmidok:<br />
Plasmidvesztés, plasmid törlı anyagok (EtBr)<br />
Virulencia plasmidok:<br />
plasmidok:<br />
virulencia faktorok génjei mobilis genetikai elemeken vannak<br />
adhéziós faktor<br />
toxin<br />
siderophor<br />
komplex virulencia faktorok (Shigellák hámsejt inváziós faktora)<br />
Rezisztencia – (R) plasmidok<br />
antimikrobiális szerekkel<br />
nehézfémsókkal szembeni ellenállás<br />
R plasmidok több antibiotikummal szembeni ellenállást is kódolnak<br />
egy genetikai történés, konjugáció alapvetıen megváltoztathatja<br />
a kórokozó érzékenységét, a fertızés kezelhetıségét<br />
Antibiotikum rezisztencia genetikai mechanizmusának mechanizmus nak evolúci evol ciója ja<br />
VRE – Vancomycin rezisztens<br />
enterococcus<br />
MRSA<br />
Methicillin<br />
rezisztens<br />
Staphylococcus<br />
aureus<br />
10
REKOMBINÁCI<br />
REKOMBIN CIÓ<br />
Exogenota – bejutott nukleinsav (DNS) darab<br />
Rekombinálódik<br />
•Transzponálódó elemek ( kromoszómán belül, kromoszóma és plasmid<br />
között)<br />
Inzerciós szekvenciák (IS elemek): saját magukat kódolják, mutációkat<br />
hozhatnak létre integrálódáskor<br />
Transzpozonok: IS elemek által közrefogott, horizontálisan „ugráló”<br />
gének, antibiotikum rezisztenciát hordozhatnak<br />
Mu fág: rekombinációja hely specifikus a fág genom azonos<br />
szekvenciáján<br />
Genom kialakulása, környezeti kihívásra válasz, tartós, gyors evolúció<br />
szintő alkalmazkodás, szelekciós elıny, klonális elterjedtség<br />
A transzpozonok, transzpozonok ugráló gének a DNS-en belül az egyik helyrıl a másikra<br />
képesek mozogni<br />
Inaktiválhatják azt a gént amibe beleékelıdtek<br />
Gyakran rezisztencia tulajdonságokat hordoznak és visznek át<br />
IS<br />
11
A VÍRUSOK V RUSOK GENETIKAI SAJÁTS SAJ TSÁGAI GAI<br />
VÍRUSOK RUSOK<br />
a vírus v rus nem sejtes fertızı fert ágens, gens, amely csak<br />
élı, , fogékony fog kony sejtben képes pes replikálódni<br />
replik dni<br />
A vírusok v rusok abszolút abszol t sejtparaziták<br />
sejtparazit<br />
„Infekt Infektív genetikai informáci inform ció” ó”<br />
„Feh Fehérjeburokba rjeburokba zárt z rt géncsoport<br />
g ncsoport”<br />
A vírusok:<br />
Nem lélegeznek<br />
Nincs reagálóképességük<br />
Nem mozognak<br />
Nem növekednek<br />
Nincs energiatermelésük<br />
DE: REPRODUKÁLÓDNAK REPRODUK DNAK !<br />
İsbaktériumok<br />
Marsról származó<br />
meteorban<br />
„Auton Autonóm m extrakromoszomális<br />
extrakromoszom lis elem” elem<br />
Soha senki nem talált fosszilis vírust!<br />
12
A VIRION SZERKEZETE<br />
NUKLEINSAV<br />
(DNS vagy RNS)<br />
FEHÉRJEBUROK<br />
FEH RJEBUROK<br />
(kapszid)<br />
NUKLEOKAPSZID<br />
SZIMMETRIA TÍPUSOK<br />
HELIKÁLIS<br />
KUBIKÁLIS<br />
KOMPLEX<br />
Szerkezeti (kémiai egységek)<br />
Morfológiai egységek<br />
(kapszomerek)<br />
PEPLON (envelop),<br />
peplomerek<br />
VÍRUSOK REPLIKÁCIÓS STRATÉGIÁI<br />
+ mRNS -RNS RNS<br />
PICORNAVÍRUSOK<br />
TOGAVÍRUSOK<br />
CORONAVÍRUSOK<br />
± DNS<br />
DNS PAPOVAVÍRUSOK<br />
ADENOVÍRUSOK<br />
HERPESVÍRUSOK<br />
+ m RNS<br />
+RNS -DNS DNS ± DNS<br />
RETROVÍRUSOK ± RNS<br />
REOVÍRUSOK<br />
SZINTÉZIS SZINT ZIS A GAZDASEJT ENZIMEIVEL<br />
SZINTÉZIS SZINT ZIS VIRÁLIS VIR LIS ENZIMEKKEL<br />
± DNS +DNS vagy -DNS DNS<br />
PARVOVÍRUSOK<br />
- RNS<br />
ORTHOMYXOVÍRUSOK<br />
PARAMYXOVÍRUSOK<br />
RHABDOVÍRUSOK<br />
13
ONKOGÉN, ONKOG N, DEFEKTÍV DEFEKT V ÉS S HELPER<br />
RETROVÍRUSOK RETROV RUSOK GÉNSZERVEZ<br />
G NSZERVEZİDÉSE SE<br />
LTR<br />
LTR<br />
LTR<br />
gag<br />
gag<br />
gag<br />
ROUS SARCOMA VÍRUS<br />
pol<br />
DEFEKTÍV ONKOGÉN VÍRUS<br />
onc<br />
HELPER VÍRUS<br />
pol<br />
env Onc(src)<br />
env<br />
env<br />
LTR<br />
LTR<br />
LTR<br />
LTR: long terminal repeat, gag: structurális proteint kódoló gén,<br />
pol:reverz transzkriptázt kódoló gén, env: envelop proteint<br />
kódoló gén, onc: onkogén, src: sarcoma gén<br />
Rous sarcoma vírus: transzformál és szaporodik (src+ komplett genom)<br />
Defectív, transzformáló vírus (helper vírust igényel)<br />
MIKROBIÁLIS MIKROBI LIS ANTIGÉNEKRE ANTIG NEKRE ADOTT<br />
IMMUNVÁLASZ<br />
IMMUNV LASZ<br />
14
SPECIFIKUS IMMUNVÁLASZ IMMUNV LASZ KIALAKULÁSA KIALAKUL SA ANTIGÉNRE<br />
ANTIG NRE<br />
IFN-γ<br />
Antibakteriális<br />
védekezés<br />
korai fázisa,<br />
sejten belüli<br />
baktériumok elleni<br />
védelem, (Mycobact)<br />
Gyulladásos folyamatok<br />
aktiválása<br />
Késıbbi immunfázis<br />
B-sejt terminális<br />
differenciálódás<br />
A VÍRUS VÁLASZA AZ IMMUNRENDSZERNEK<br />
• MHC*-I és MHC-II expresszió csökkentése<br />
• az immunrendszer megfertızése (HIV megfertızi a T-sejteket, B-sejteket,<br />
monocitákat és makrofágokat, EBV megfertızi a B-sejteket)<br />
• antigén <strong>dr</strong>ift (HIV, influenza)<br />
• antigén shift (influenza)<br />
• az immunrendszer számára elérhetetlen helyen replikálódik ( HSV<br />
neuronokban)<br />
• szöveti szóródás (reovírusok)<br />
• lassú expresszió a sejtfelszínen ( HSV vagy VZV)<br />
• sejt-sejt transzmisszió (HTLV-1, RSV)<br />
* MHC – Major Histocompatibility antigene Class<br />
15
T-SEJTEK SEJTEK SZEREPE AZ ANTIMIKROBIÁLIS ANTIMIKROBI LIS IMMUNVÁLASZBAN<br />
IMMUNV LASZBAN<br />
A MIKRÓBÁK<br />
MIKR<br />
IMMUNOLÓGIAI<br />
IMMUNOL GIAI ÉS S GENETIKAI SAJÁTS SAJ TSÁGAIN GAIN<br />
ALAPULÓ ALAPUL<br />
LABORATÓRIUMI LABORAT RIUMI DIAGNOSZTIKAI<br />
MÓDSZEREK DSZEREK<br />
16
AGGLUTINÁCI<br />
AGGLUTIN CIÓ<br />
HAEMAGGLUTINÁCI<br />
HAEMAGGLUTIN CIÓ<br />
17
IMMUNFLUORESZCENCIA<br />
18
ELISA: ENZYME LINKED IMMUNO SORBENT ASSAY<br />
19
ELISA reakció reakci HIV ellenanyag kimutatására<br />
kimutat ra<br />
Western blot eljárás elj s HIV ellenanyagok kimutatására<br />
kimutat ra<br />
20
HIV<br />
ellenanyagok<br />
kimutatása<br />
Western-blot<br />
reakcióval<br />
Polymerase chain reaction (PCR)<br />
Polimeráz láncreakció<br />
HIV nukleinsav detektálása<br />
T sejtek DNS-ében<br />
21
PCR<br />
HIV provírus DNS kimutatása PCR-al<br />
22
Pathogén Pathog mikróbák mikr k izolálása izol sa biohazard fülk lkében ben<br />
23
Change language