Tentamen 1 Cellbiologi, vt 2015 1. ”Allting har en ände utom korven som har två”, är ett gammalt talesätt. Detta är inte riktigt sant för även DNA och RNA har två ändar. Liksom många andra sorters polymerer i cellen är de polariserade, dvs deras båda ändar är strukturellt olika och har därmed olika egenskaper. Polypeptider, t.ex., har en N-­‐terminal och en C-­‐terminal. A) Vad kallar man DNA och RNA:s båda respektive ändar. B) I vilken riktning syntetiseras (polymeriseras) RNA? Förklara varför RNA molekylen bara kan syntetiseras i den riktningen. Svar: A) 5’ och 3’ ände (0.5p). B) RNA syntetiseras från 5’ till 3’ (0.5p). Den kan bara syntetiseras i denna riktning för att det krävs energi i form av hydrolys av nukleotidernas trifosfatbindningar, vilket endast kan ske när de sätts på hydroxylgruppen i 3’-­‐änden på föregående ribonukleotid (1p). 2. Vid jämförelse av fettsyrasammansättningen i membranfosfolipider från lever hos ett antal arter av havsfiskar som lever i kalla vatten (5-­‐10°C) med sådana från varma vatten (20-­‐27°C) fann man att kvoten mellan mättade och omättade fettsyror hos kallvattenfiskarna var 0,27 ± 0,03 och hos varmvattenfiskarna 0,41 ± 0,07. Skillnaden var starkt signifikant (Dey et al, Proc Natl Acad Sci 90 (1993) 7498-­‐7502). Hur kan man förklara denna skillnad? Svar: För att membranfunktionen och ”bilayer”-­‐strukturen skall upprätthållas fordras att acylresterna i fosfolipiderna är rörliga (0,5p), dvs att de befinner sig i ett smält tillstånd, resp att de polära delarna är ordnade (0,5p). Då acylresternas mättnadsgrad är låg så är smältpunkten låg (1p). Genom att anpassa smältpunkten så att den är lägre än omgivningstemperaturen garanteras att acylresterna är i ett smält tillstånd. Svaret skall beskriva sambandet mellan smältpunkt och mättnadsgrad för att ge full poäng 3. Vid nedbrytning av aminosyror omvandlas aminogruppen till ammoniumjoner i två steg. Beskriv dessa steg! Svar: I första steget (transaminering) överförs aminogruppen i aminosyran med hjälp av aminotransferaser till alfa-­‐ketosyra (2-­‐oxoglutarat) och då bildas glutamat (1p). I andra steget oxideras glutamat (via glutmatdehydrogenas) varvid ammoniumjoner bildas (1p). 4. NADH bildas i glykolysen i cytosolen men används för energiutvinning i mitokondrien. Hur kommer NADH in i mitokondrien? Svar: Via malat-­‐aspartatskytteln (1p). NADH används i cytosolen för att generera malat från oxalacetat. Malat transporteras över mitokondriemembranet med transportprotein. Malat omvandlas till aspartat via flera steg och på vägen produceras NADH. Aspartat transporteras ut via transportprotein (1p). Alternativt svar: Finns även en annan, hos människa ovanlig skyttel, glycerol-­‐3-­‐fosfat skytteln (1p); NADH reducerar dihydroxyacetonfosfat i cytosolen och det bildar glycerol-­‐3-­‐fosfat. G3P återgår till DHAP via ett enzym i mitokondriens innermembran som använder FADH. (1 p). 5. A) Vad är en promotor och vad är dess funktion? B) Vilka molekyler binder till promotorn och vad är deras funktioner? Nämn minst två sådana molekyler. Svar: A) Promotorn är ett DNA-­‐segment i närheten av en gen, vanligtvis uppströms om genen och funktionen är att initiera transkriptionen av genen (1p). B) RNA polymeras II (syntetiserar RNA). Transkriptionsfaktorer (reglerar synteshastigheten/rekrytering av RNA polymeras). Histoner (bidrar till packning av DNA, släpper vid transkription). 6. Thalassemier är en grupp ärftliga anemier som beror på defekt syntes av hemoglobin. Hos en patient med thalassemi fann man en punktmutation från G till A i intron 3 i β-­‐globin genen. Förklara hur mutationen i intronet skulle kunna ge upphov till ett defekt protein. Motivera svaret! Alternativa svar: 1. Mutationen har skapat nytt splice-­‐site inne i intronet, vilket ger ett frameshift och därmed prematurt stop-­‐codon. (Mer osannolikt skulle det istället kunna ge tillägg av läsram in-­‐frame, vilket skulle ge inklusion av nya aminosyror.) 2. Splice-­‐site förstörs, vilket leder till felaktig splicing med överhopp av, och därmed förlust av exon. 3. Mutation i intronet som stör splicingen på annat sätt, tex förstört branching site. 7. Diacylglycerol (DAG) är en viktig ”second messenger” som återfinns i cellmembranet och produceras vid aktivering av G-­‐protein kopplade receptorer (GPCR). Förklara (1) hur GPCR reglerar DAG koncentrationen, och (2) hur DAG förmedlar sin signaleringsfunktion i cellen! Svar: (1) Vid stimulering av GPCR aktiverar den GTP-­‐bundna G alfa subenheten fosfolipas C (PLC) (0.5p). PLC klyver PIP2 och DAG bildas (0.5p). (2) DAG stimulerar Proteinkinas-­‐C (PKC), vilket i sin tur fosforylerar specifika målproteiner och förmedlar biologiska svar (1p). 8. Vid typ 2 diabetes ser man att cellerna är mindre påverkbara av insulin, dvs insulinresistenta. Vanadater hämmar tyrosinfosfataser. Förklara varför dessa substanser är intressanta med tanke på behandling av insulinresistens. Svar: Tyrosinfosforyleringar har en viktig roll vid medieringen av insulinsignaler. Insulinreceptorn (IR) är ett tyrosinkinas (TK) som aktiveras då insulin binds in till receptorn vilket är associerat med att receptorn autofosforyleras på tyrosinrester (1p). Viktiga ”nedströms” substrat för IRTK är insulinreceptorsubstrat (IRS). Då dessa proteiner tyrosinfosforyleras skapas motiv för inbindning av andra signaleringsmolekyler, vilka för signalen vidare (1p). Hämning av tyrosinfosfataser skulle således resultera i en ökad tyrosinfosforylering vilket enligt ovan stärker insulinsignalen. 9. Cancer-­‐associerade mutationer i protoonkogener sägs fungera på ett dominant sätt i cellen. A) Förklara vad en protoonkogen är och ge ett konkret exempel på en sådan. B) Förklara vad som menas med att en muterad protoonkogen fungerar dominant. Svar: A)Protoonkogen är en gen vars protein normalt deltar i mekanismer som typiskt främjar proliferation och överlevnad. Kan alltså vara tillväxtfaktorreceptorer, signalförmedlare eller antiapoptotiska proteiner. (1p) B) Mutationen i en protoonkogen till onkogen innebär "gain-­‐of-­‐function", vilket innebär att aktiviteten hos onkoproteinet blir förhöjd och/eller oreglerad, jämfört med det normala protoonkogen-­‐proteinet. Därför behöver bara ena allelen muteras för att mutationen skall få full effekt på fenotypen, medan kvarvarande normal allel inte spelar någon väsentlig roll. (1p) 10. Man kan rent experimentellt, skapa mutationer i cyklinB (M-­‐fas cyklin) proteinet som leder till att det fungerar precis som normalt cyklin B, förutom att cyklinet inte bryts ned på ett normalt sätt av ubikvitinering/proteasomen. Hur tror du att cellcykeln skulle påverkas av ett sådant muterat cyklinB? Förklara! Svar: Cellcykeln skulle stanna i sen M-­‐fas, eftersom nedsläckning av cyklinB/CDK1 (M-­‐fas cyklin) aktivitet krävs för att gå in i G1-­‐fas. 11. Epidermolysis bullosa är en allvarlig hudsjukdom som förorsakas av mutationer i laminingener. Ange var laminin uttrycks och förklara hur förlorad lamininfunktion kan förorsaka E. bullosa! Svar: Lamininproteinet är en beståndsdel i basalmembranet (0.5 p). Celler förankras till basalmembranet genom att bl a binda via cellytereceptorer (t.ex. integrin) till laminin (0,5p). Laminin binder även till andra komponenter i basalmembranet (såsom nidogen, perlecan, och kollagen) (0,5p). Mutationer som bryter bindning mellan laminin och cellytereceptorer eller till andra basalmembrankomponenter leder till att överhudens celler lossnar från underlaget (basalmembran), vilket orsakar Epidermolysis bullosa (0.5 p). 12. Vad är treadmilling och på vilken nivå måste den cytosoliska koncentrationen av aktin monomerer ligga för att tillåta treadmilling: låg, intermediär eller hög? Vilken fördel har cellen av treadmilling? Svar: Treadmilling är benämningen på ett tillstånd där ett aktinfilament samtidigt polymeriseras i plusänden och depolymeriseras i minusänden (1p). Koncentrationen av aktin monomerer måste ligga mellan den kritiska koncentrationen för minus och plus änden, alltså på en intermediär nivå (0,5p). Fördelen för cellen är att treadmilling tillåter snabbt omorganisation av cytoskelettet (0,5p) 13. Beskriv kortfattat fyra allmänna cellfunktioner som involverar endocytos. Svar: Endocytos är viktigt för plasmamembranets homeostas, modulering av signaltransduktion (internalisering av receptor inhiberar fortsatt signalering; receptorer internaliseras som ett led i signalering), ospecifikt eller specifikt upptag av olika molekyler från cellens omgivning (näringsämnen, lipider, proteiner). Andra som även godkänns som svar: fagocytos av bakterier i specialiserade celler; upptag av protein för degradering. 14. A. Vilka organeller i listan nedan kommunicerar med andra organeller via vesikulär transport? (1p) B. Vilka organeller i listan tar emot proteiner som translaterats i cytosolen? (1p) mitokondrier endoplasmatiska retiklet (ER) cellkärna lysosomer endosomer peroxisomer Golgiapparaten Felaktigt svar ger avdrag med 0,25p Svar: A. ER, Golgi, lysosomer, endosomer, peroxisomer. (Räcker om studenten kan ange 4 av dessa) B. mitokondrier, ER, cellkärna, peroxisomer Poängfördelning: 0,25p rätt för varje rätt delsvar i a och b. Ett felaktigt svar kvittas med ett rätt svar. 15. MHC-­‐II proteinerna bildas av ER bundna ribosomer. Trots att det finns gott om peptider i ER, kommer MHC-­‐II molekylerna inte att binda dessa. Istället binder MHC-­‐II molekylerna till sig andra peptider med annat ursprung. Var och hur bildas sådana peptider och varför binds dessa istället för de som finns i ER? Förklara mekanismerna! Svar: MHC-­‐molekylerna binder till sig ett annat protein, invariant chain (Ii), och detta protein blockerar MHC-­‐II molekylerna så att peptider inte kan bindas i ER (0,5p). Ii sorterar MHC-­‐II till endolysosomer (0,5p). Proteiner som cellen tagit upp genom endocytos bryts ner i endolysosomer och peptider bildas (0,5p). Då MHC-­‐II/Ii komplexet anländer till endolysosomen, bryts Ii ner och MHC-­‐
II kan därefter istället binda peptider från andra degraderade proteiner (0,5p). 16. De medfödda och adaptiva immunförsvaren samarbetar vid bekämpning av infektioner. Ett exempel på detta är antikropparna vars viktiga roll i immunförsvaret är att aktivera olika ”medfödda” försvarsmekanismer. Ge exempel på och förklara i korthet två sådana antikroppsmedierade mekanismer! [OBS detta är fråga ID 332 med några små förändringar i svarsmallen] Svar: 1) Aktivering av komplementsystemet via den klassiska vägen. IgG och/eller IgM binder till mikrob och C3-­‐konvertas bildas. Konvertaset klyver C3 => C3a och C3b bildas; C3b deponeras på bakterieyta 2) Opsonisering; IgG antikroppar bundna till en mikrob underlättar fagocytos av mikroben. Fagocytiska cellens Fc-­‐receptorer binder till IgG som bundit till bakterieyta. 3) Degranulering av mastceller: IgE antikroppar binder till Fc-­‐receptorer på mastcellen. Då ett multivalent antigen korsbinder flera Fc-­‐receptorer, stimuleras mastcellen till frisättning av granulae som innehåller olika inflammatoriska ämnen. 4) ADCC: Antigenspecifika IgG antikroppar binder till t ex virusantigen (antigen räcker) på infekterad cell. NK-­‐cell binder in till IgG via Fc-­‐receptorer. Cytototoxiska granula frigörs och cellen dör (apoptos). För full poäng måste delsvaren nämna mekanism (0,5p), samt ange beskrivning där Ig-­‐molekylens roll framgår (0,5p)
