Forschungspraktikum Molekulare Pilzgenetik (Wahl Mikrobiologie) - Cheatsheet.pdf

DNA-Struktur und Sequenzierung bei Pilzen

Definition:

Analyse der Sequenzierung und Struktur von Pilz-DNA zur Untersuchung genetischer Merkmale und Evolution

Details:

• DNA besteht aus Nukleotidsequenzen: Adenin (A), Thymin (T), Cytosin (C), Guanin (G)
• Sequenzierungsmethoden: Sanger-Sequenzierung, Next-Generation-Sequencing (NGS)
• Bioinformatische Analysen zur Identifizierung von Genen, Mutationen und Phylogenie
• Die Kenntnis der DNA-Struktur hilft bei der Klärung der Funktion und Regulation von Genen
• Sequenzierte Daten dienen der Erstellung von Genomkarten und der funktionellen Genomik

Genom-Editing mit CRISPR/Cas

Definition:

CRISPR/Cas-System zur gezielten Modifikation von DNA-Sequenzen.

Details:

• CRISPR: Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats
• Cas: CRISPR-associated Proteins
• Besteht aus zwei Hauptkomponenten: Cas9-Protein und guide RNA (gRNA)
• gRNA bindet spezifisch an die Ziel-DNA-Sequenz
• Cas9 schneidet die DNA an der Zielstelle
• Reparaturmechanismen der Zelle führen zu gezielten Mutationen oder Insertionen
• Anwendungsmöglichkeiten: Genommodifikation bei Mikroorganismen, Pflanzen, Tieren und Menschen
• Beispiele in der Mykologie: Untersuchung von Genfunktionen, Industriepflanzenoptimierung, Entwicklung neuer Therapieansätze

Pilzgenom-Analysen und Annotation

Definition:

Analyse und Annotation von Pilzgenomen: Untersuchung und Interpretation von Genomdaten, um Gene und deren Funktionen zu identifizieren.

Details:

• Genomsequenzierung: Bestimmen der DNA-Sequenz von Pilzen.
• Alignment: Sequenzen gegen Referenzgenome ausrichten.
• Gen-Annotation: Erkennen und Markieren von Genen, regulatorischen Elementen und anderen funktionalen Regionen im Genom.
• Bioinformatik-Tools: Verwendung von Software wie BLAST, Augustus, GeneMark.
• Homologie-Suche: Identifikation von Genen durch Vergleich mit bekannten Sequenzen.
• Funktionelle Annotation: Vorhersage der Genfunktion basierend auf Datenbanken (z.B. GO, KEGG).

Genetische Variation und Evolution bei Pilzen

Definition:

Untersucht die genetische Diversität und evolutionären Mechanismen bei Pilzen.

Details:

• Genetische Variation: Mutationen, Rekombination, genetische Drift.
• Mechanismen: Selektion, Gendrift, Genfluss, Adaptation.
• Relevanz: Anpassung an Umweltveränderungen, Pathogenität.
• Analyse: DNA-Sequenzierung, Populationsgenetik, phylogenetische Methoden.
• Beispiele: Antibiotikaresistenz, Evolution von Pathogenitätsfaktoren.

Reproduktionsmethoden und Lebenszyklen von Pilzen

Definition:

Verschiedene Wege der Fortpflanzung und Phasen im Lebenszyklus von Pilzen; asexuell und sexuell.

Details:

• Sexuelle Fortpflanzung: Plasmogamie, Karyogamie, Meiose
• Asexuelle Fortpflanzung: Mitose, Sporenbildung
• Haploide, diploide und dikaryotische Stadien
• Komplexe Fortpflanzungszyklen bei Ascomyceten und Basidiomyceten
• Beispiele: Hefe (asexuell), Schimmel (sexuell), Mykorrhiza (Symbiose)

Pilz-Pathogene und deren Wirtsinteraktionen

Definition:

Interaktionen zwischen pathogenen Pilzen und deren Wirten, einschließlich der Mechanismen der Infektion und Abwehrstrategien.

Details:

• Infektionsmechanismen: Penetration der Wirtszellen, Enzymproduktion, Toxine.
• Wirtsabwehr: Physikalische Barrieren, Immunantworten.
• Genetische Faktoren: Pathogenitätsgene (z.B. Avr-Gene), Resistenzgene (z.B. R-Gene).
• Signalwege: MAP-Kinase-Kaskaden, Calcium-Signaling.
• Koevolution: Anpassung von Pilz und Wirt durch gegenseitigen Selektionsdruck.

Rolle von Pilzen bei der Zersetzung und Nährstoffrecycling

Definition:

Pilze spielen eine entscheidende Rolle beim Abbau organischen Materials und beim Recycling von Nährstoffen im Ökosystem.

Details:

• Sekretion von Enzymen zur Zersetzung komplexer organischer Substanzen
• Bildung stabiler organischer Verbindungen
• Freisetzung von Nährstoffen wie Stickstoff, Phosphor und Mikronährstoffen
• Symbiose mit Pflanzen zur Verbesserung der Nährstoffaufnahme (Mykorrhiza)
• Unterstützung des Kohlenstoffkreislaufs durch Zersetzung von Lignin und Zellulose
• Förderung der Bodengesundheit durch Humusbildung

Einsatz von biotechnologischen Methoden in der Pilzforschung

Definition:

Anwendung biotechnologischer Techniken zur Untersuchung und Manipulation von Pilzen.

Details:

• Genomeditierung: CRISPR-Cas, TALEN
• Gentransformation: Agrobacterium-vermittelte Transformation, Elektroporation
• Proteinexpression: Heterologe Expression in E. coli, Hefe
• Sequenzierung: NGS-Technologien (Illumina, PacBio)
• Bioinformatik: Genomannotation, Transkriptomanalysen
• Industrielle Anwendungen: Enzymproduktion, Biomassekonversion