Studienummer: MeDIS re-exam 2014

Transkript

1 MeDIS re-exam 2014 Course title: Programme: Semester: Videregående biokemi og medicinudvikling Bachelor in Medis 5. Semester Exam date: Time: Kl til Evaluation form 7-point scale Important information: Remember to bring your student identification card Remember to put your student number not your name and cpr no on all sheets that you hand in for evaluation Remember to hand in the assignment if you leave the exam before it has ended No written aid is allowed Quicktionary pen is allowed Your paper must be handed in on paper in hand written form The study board/the university cannot be held liable if any problems should occur regarding the electronic aid during the examination It will be considered cheating or attempting to cheat if the technical equipment of the student is communicating or trying to communicate with other equipment not relevant to the exam, without an explicit permission. Before the beginning of the exam, the student should make sure that all communication devices in the equipment at the exam are turned off. Communication is not allowed Opgaver til ialt 100 points. Tal i (x) angiver opgavens specifikke point værdi. Uddyb svarene hvor det er muligt. Simple Ja eller Nej besvarelser rækker ikke. Anvend den tildelte skriveplads i eksamenssættet. Simpel lommeregner og ordbog vil forefindes ved behov. Tabeller og figurer i Appendix kan benyttes til at løse opgaverne. Side 1 af 11.

2 Opgave 1 Karakterisering af GAPDH fra F. hepatica I de seneste år har der været fornyet interesse i at målrette behandling af infektionssygdomme ved at påvirke centrale metaboliske enzymer (Zinsser et. al., 2013, 2014). Derfor udføres en karakterisering af de biokemiske egenskaber for metaboliske enzymer fra patogener som på lang sigt skal klarlægge deres potentiale som lægemiddelkandidat mål ved humane infektioner. Leverikten (Fasciola hepatica) er en parasit som kan inficere mennesker og andre pattedyr. To glykolytiske enzymer, Glyceraldehyd 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) og Triose phosphate Isomerase (TPI) hos parasitten er kandidater for specifik hæmning af disse metaboliske enzymer. GAPDH optræder som naturlig homotetramer (se billede). 1. (15) Forskerne klonede genet og udtrykte proteinet GAPDH for F. Hepatica FhGAPDH rekombinant i E.Coli celler. - Det viste sekvensudsnit 5 -ATGGGGAAGGTGAAGGTCGGAGTCAACGGA... af genet for GABDH er starten af den kodende streng (også kaldet sense strengen). Skriv sekvensen for den komplementære DNA streng, det tilsvarende mrna, der opnåes efter transkription og hvilken aminosyre sekvens genet koder for? - Start codon i mrna udfør oftest AUG (methionin) hvorimod stop codons UAA, UGA og UAG ikke har komplementær trna. Beskriv og gerne skitser hvilke mekanismer der sikrer en korrekt terminering af protein syntesen og er der forskelle mellem prokaryote og eukaryote? Side 2 af 11.

3 2. (15) Under oprensningen af FhGAPDH benyttede forskerne forskellige teknikker heriblandt affinitetskromatografi, SDS PAGE og gelfiltrering. Under gel elektroforesen anvendte forskerne en porøsitet givet ved 10% akrylamid indhold på figur (a) herunder. - Skitser og beskriv hvordan SDS baseret gel elektroforese kan anvendes til at adskille proteiner efter størrelse. Hvilken sammenhæng ses mellem porøsitet og adskillelses egenskaber for protein molekylevægt. - Begrund og gerne skitser udfra din viden om gel filtrering og protein strukturer forskellen mellem fraktionering af GAPDH med og uden liganden NAD+, som kan ses på nedenstående figur (b). - Proteinet GAPDH kan også karakteriseres ved Isoelektrisk fokusering. Hvad er baggrunden for denne teknik og hvilken vigtig fysisk/kemisk information kan forskerne opnå hermed. Side 3 af 11.

4 3. (20) GAPDH katalyserer oxidationen af glyceraldehyd-3-fosfat til 1,3-bisphosphoglycerate i en reaktion som kræver en fosfation og redox cofaktor NAD+ som reaktanter. - Forklar på basis af nedenstående figur (Scheme 1) hvilken gruppe af centrale metabolitter 1,3-bisphosphoglycerate tilhører. - Hvad forståes ved en koblet reaktion? Nedenstående reaktion (scheme 1) kan opskrives i to halv-reaktioner (Betragt her reduktionspotentiale ΔE analogt for ΔG) (1) 1,3 bisphosphoglycerate + 2H e - glyceraldehyde-3-phosphate + Pi E 0 = V (2) NAD H e - NADH + H + E 0 = V - Hvad er ΔE 0 for dannelsen af 1,3-bisphosphoglycerate - Hvis ΔE 0 er positiv er den samlede reaktion så endoterm eller exoterm? Side 4 af 11.

5 4. (15) Hastigheden af reaktionen katalyseret af FhGAPDH blev bestemt ved assay måling af stigningen i A 340 nm som følge af reduktionen af NAD + til NADH. Data fra figur (b) bekræftede en Michaelis Menten type kinetik. - Beskriv i ord begreberne Turnover number, K M og V max. - Angiv værdierne af K M og V max ved aflæsning på figuren herunder. Ifølge BRENA enzym databasen er findes flere kompetitive inhibitorer af GAPDH. - Definér, hvad der forstås ved en kompetitiv inhibitor, og skitsér en mulig model for hvordan inhibitoren binder sig til enzymet, herunder konsekvenser for K m og V max Side 5 af 11.

6 5. (15) Forskerne bag undersøgelsen fandt at FhGAPDH proteinet havde en meget specifik overflade eksponeret fordybning i strukturen som ikke var til stede hos den humane isoform og overvejer mulighederne for dette som target for inhibitor. - Lipinskis Rule of 5 forudsiger biotilgængelighed og farmakologisk aktivitet af kemiske stoffer. Forklar kort denne sammenhæng. - Beskriv og skitser gerne sammenhængen (hint ADME) mellem de faktorer, der vil bestemme koncentrationen af et lægemiddel på målstedet i kroppen. - Beskriv kort hvilke faktorer vil påvirke den tilsyneladende K d af et lægemiddel under fysiologiske betingelser. Side 6 af 11.

7 Opgave 2 Allround spørgsmål - kort & præsis besvarelse 1. (2) Hvilke fælles strukturelle træk ses ved de overflade receptorer, som binder ekstracellulære signalmolekyler? 2. (2) Hvad er sekundær messenger molekyler og nævn en ulempe ved at visse af disse molekyler optræder i forskellige signal transduktions kaskader. 3. (2) Hvilke tre aminosyrer anvendes hos eukaryote til cellulær signallering med protein fosforylering? 4. (2) Hvilken af følgende mekanismer anvendes som en afslutning af signalerings proces? Temperatur ændring, Aggregering af alle protein-underenheder eller protein dephosphorylation ved fosfataser 5. (2) Hvorledes adskiller aktiv transport sig fra passiv transport? 6. (2) Kalium (K + ) transport kanaler kan effektivt filtere andre ioner fra. Hvordan? 7. (2) Hvor i væv findes de såkaldte Gab junctions? 8. (2) Den specifikke transport af molekyler ned af en koncentrationsgradient benævnes? 9. (2) Hvilken cellulær struktur sørger for overførelse af lydbølger til biokemisk signal i menneskets øre? 10. (2) Hvordan kan smags og duft opfattelse kombineres cellulært? Side 7 af 11.

8 Appendix: Genetisk kode tabel: Side 8 af 11.

9 Side 9 af 11. Studienummer:

10 Side 10 af 11. Studienummer:

11 Side 11 af 11. Studienummer: