Genomica: generarea de informaii referitoare la fiinele vii prin studiul sistematic al secvenei complete a ADN-ului (genomului) unui organism incluznd obinerea datelor de secven, identificarea i descoperirea genelor noi, cartarea genelor, compararea cu genomurile altor specii, trasarea evoluei genomurilor i a produilor genici etc. Transcriptomic: studiul trascriptomului, adic al tuturor moleculelor de ARN sintetizate de o celul, un esut sau un organism. Proteomica: identificarea i caracterizarea structural-funcional a tuturor proteinelor dintr-o celul dat sau dintr-un esut dat, ntr-un anumit moment; termenul include interaciunile de tip protein-protein i protein-micromolecule, studiul pattern-urilor de exprimare precum i soluionarea structural i clasificarea funcional a proteinelor. Funcii generale ale proteinelor a. catalizeaz o gam extraordinar de divers de reacii chimice; b. cauzeaz rigiditatea structural a celulelor; c. controleaz permeabilitatea membranelor; d. regleaz concentraia metaboliilor; e. recunosc i ataeaz prin legturi necovalente alte biomolecule; f. cauzeaz micarea; g. controleaz funcia genic. aperoanele moleculare: sunt cunoscute i sub denumirea de proteine de oc termic (HSP heat shock proteins) familie de proteine prezente n toate celulele organismelor proteine abundente; sinteza lor poate fi intensificat (indus) ca urmare a factorilor de stres; Funcia general:nflueneaz plierea altor proteine fr a reprezenta o parte component a structurii proteice finale; sunt determinante pentru atingerea strii native. mediaz plierea; stabilizeaz catenele prevenind agregarea; implicarea n translocarea lanurilor polipeptidice din citosol n alte compartimente celulare (meninerea formelor depliate n timpul translocrii); faciliteaz proteoliza deoarece pot provoca deplierea proteinelor. Marea varietate a structurilor secundare Moleculele de ARN sunt extrem de variate ca form. Ele sunt de obicei prezentate ca fiind formate dintr-un singur lan polinucleotidic. n fapt, o molecul de ARN cuprinde poriuni monocatenare i bicatenare. Alternana zonelor monocatenare cu a celor bicatenare are ca rezultat apariia unei mari varieti de forme tridimensionale ale moleculelor de ARN, caracterizate prin structuri secundare i chiar teriare specifice. Moleculele de ARN pot prezenta domenii structurale, analoage proteinelor.

Topizomeri: molecule de ADN cu structuri primare i secundare identice care difer prin structura lor teriar, adic prin topologie. Topoizomeraze: Enzime capabile s modifice structura teriar a ADN, interconvertind topoizomerii (conversii topologice); cresc sau descresc gradul de suprarsucire al moleculelor de ADN. Topoizomerazele au caracteristici fundamentale comune (taie, transfer i resudeaz): taie (secioneaz) ADN formnd bree; transloc (transfer) un segment intact de ADN prin brea format; resudeaz (reunesc) extremitile breelor restaurnd integritatea moleculei de ADN. Topoizomerazele fac parte din 2 clase (tipuri) funcionale: a. topoizomeraze de tip I: acioneaz prin tierea temporar a unei singure catene a duplexului de ADN, trasfer catena intact prin brea format dup care resudeaz monocatena. Modific parametrul L (linking number) cu o unitate la fiecare ciclu de funcionare. b. topoizomeraze de tip II: acioneaz prin tierea ambelor catene dintr-un segment de ADN dublu helix, transfer prin brea format un alt segment (tot dublu helix) dup care efctueaz resudarea capetelor segmentului secionat. Modific parametrul L cu 2 uniti la fiecare cilclu de activitate. Toate celulele, att procariote ct i eucariote, dein ambele tipuri de topoizomeraze. Etapele mecanismului de aciune al topoizomerazelor de tip I: 1. legarea topoizomerazei I (conformaia nchis) la ADN. 2. clivarea unei puni fosfodiesterice ca urmare a atacului printr-un rest tirozinic (Tyr) de la nivelul situsului activ al enzimei; restul de Tyr leag covalent restul fosfat de la captul 5' al monocatenei de ADN i elibereaz un capt 3' hidroxil al nucleotidului adiacent. 3. transferul catenei neafectate prin brea format la nivelul celeilalte catene; 4. schimbarea de conformaie a enzimei (conformaie deschis) are ca efect ruperea legturii dintre resturile Tyr i fosfat i refacerea punii fosfodiesterice (relipirea catenei afectate). n ultima etap (5) are loc desprinderea topoizomerazei I de ADN (inclusiv revenirea la conformaia iniial, nchis). n concluzie, topoizomerazele de tip I taie o singur monocaten a duplexului de ADN, transfer cealalt monocaten prin brea format, dup care resudeaz catena (nchide brea). 2. Motivul HTH helix-turn-helix (helix-ntoarcere-helix) Motivul este format din cca. 20 de aminoacizi care formeaz 2 helixuri: helixul de recunoatere (conine resturile de aminoacizi care interacioneaz cu ADN n canelura major) i un helix de stabilizare. Acesta din urm are rolul de a direciona ntr-o manier stabil helixul de recunoatere.Cele 2 helixuri sunt conectate printr-o ntoarcere (turn) . Acest motiv este crucial pentru interaciunea proteinelor cu ADN la procariote. Represorul operonului lac conine un astfel de motiv de interaciune cu ADN.

1. Motivul degetelor de zinc Definiie: Subunitate compact a unei proteine format din cca. 30 de aminoacizi. Acest motiv din structura proteinei poate fi repetat de un numr de ori (structur modular). Fiecare unitate repetat (deget de zinc) este format dintr-o agraf (2 folii antiparalele) i un -helix, stabilizate mpreun printr-un atom de Zn chelatat fie de 4 resturi de cistein, fie de 2 resturi de cistein i 2 de histidin. Denumirea a fost dat de forma de deget pe care o are secvena de aminoacizi n jurul atomului de Zn. Raspndire: la toate eucariotele, puin rspndit la procariote; peste 200 de secvene de ADNc codific proteine cu motive zinc fingers. a. factori de transcriere generali: mai multe degete formate din cte 2 resturi de Cys i 2 resturi His; b. receptorii hormonilor steroidici: 2 motive zinc fingers/receptor; 4 resturi de cistein. Receptorii hormonilor steroidici formeaz dimeri capabili sa lege hormoni steroidici (estrogenul, de exemplu); complexul format interacioneaz cu genele la nivelul promotorilor. c. Acelai motiv are rol i n interaciunea specific a unor proteine cu ARN, cu alte proteine i chiar cu unele lipide. Recunoate: 3-4 pb situate n canelura major a ADN (regiuni bogate n CG, de obicei palindromice). De ce Zn ? Avantajele Zn fa de alte posibile soluii de consolidare a motivului: - Zn nu este nlturat n condiii reductoare - Zn nu particip la reacii de oxido-reducere astfel c nu genereaz radicali liberi, duntori pentru acizii nucleici. 3. Fermoarul leucinic (leucine zipper) Este format dintr-o pereche de helixuri amfipatice care unete 2 subuniti ale unei proteine dimerice care poate lega ADN. Motivul (de forma unei cleme) recunoate situsuri palindromice formate din cca. 7 nucleotide. O proprietate definitorie este prezena resturilor de leucin (la fiecare al 7-lea rest); de obicei sunt 4 resturi de leucin. Partea helixurilor care interacioneaz cu ADN conine aminoacizi bazici (lizin i arginin) care interacioneaz electrostatic cu resturile de fosfat cu sarcin negativ. Iniial s-a considerat c resturile de leucin sunt interdigitate, de unde i denumirea de fermoar leucinic. Azi se cunoate c resturile de leucin sunt dispuse fa n fa. 4. Helix-loop-helix (helix-bucl-helix) Acest motiv structural de interaciune este format din aproximativ 50 de resturi de aminoacizi care genereaz 2 helixuri legate printr-o bucl de lungime variabil, de unde i denumirea de motiv helix-bucl helix (helix-loop-helix). Motivele a dou catene polipeptidice interacioneaz pentru a forma dimeri. Interaciunea cu ADN se produce prin cteva resturi aminoacidice bazice. Are rol att n interaciunea unor proteine cu ADN ct i n n dimerizarea unor proteine.

ADN cromosomal cromosomul sau cromosomii procarioi, conin genele eseniale pentru existena microorganismelor celor dou supraregnuri: Bacteria i Archaea. ADN plasmidic plasmide. Molecule miniaturale de ADN care, cu unele excepii, nu conin gene eseniale ci doar gene accesorii. n anumite condiii de mediu pot conferi unele avantaje i o mai bun adaptare. Unele procariote nu au nici un plasmid n timp ce altele conin plasmide numeroase, n aceeai celul. Plasmidele pot fi transferate de la o celul la alta, de la o specie (populaie) la alta. mpachetarea are loc printr-un dublu proces de pliere i de formare a suprarsucirilor; structura condensat (mpachetat ordonat) este meninut prin interaciunea ADN cu proteine i ARN. Astfel, cromosomul mpachetat este format din mai multe domenii de pliere (pliuri sau bucle) suprarsucite (40-100 de domenii). Fiecare bucl conine aprox. 100 kpb Telomeraza: recunoate captul bogat n resturi de guanozin al catenei parentale i o alungete n direcia 53 cu cte un scurt fragment repetat, folosind ca matri un fragment de ARN care este un component propriu, al enzimei nsi. Telomerii: secvene de ADN (aprox. 10.000 pb), similare la organisme foarte diferite (protozoare, fungi, plante i animale), care constau din multe secvene scurte repetate n tandem; fiecare repetiie const dintr- un bloc de cteva nucleotide bogat n resturi de guanozin (la om, GGGTTA); Trei tipuri fundamentale de trafic proteic (ntre compartimente diferite): a. transport de poart: ntre citosol i nucleu (spaii echivalente din punct de vedere topologic); porii nucleului acioneaz ca pori selective; b. transport transmembranar: transport al macromoleculelor efectuat de proteine speciale denumite translocatori, direct prin membrane, din citosol ntr-un alt compartiment, distinct). De exemplu, din citosol n mitocondrie sau din citosol n RE.c. transport vezicular: proteinele (macromolecule, n general) sunt transportate prin intermediul unor mici vezicule care nmuguresc dintr-un compartiment i fuzioneaz cu un alt compartiment (tranportul se efectueaz numai ntre compartimentele sistemului de membrane, care sunt echivalente topologic). Trei semnale de secven: NLS secvena de localizare nuclear; este un semnal molecular, format din cteva resturi aminoacidice bazice, pe care l poart toate proteinele importate n nucleu. Acest semnal poate fi recunoscut de proteine specifice de transport, prin intermediul crora se realizeaz importul. NES secven de export nuclear; secven de cteva resturi (din care, multe resturi de leucin); NRS secven de retenie nuclear; provoac retenia n nucleu a proteinei care poart un astfel de semnal.

Complexul TOM: este necesar pentru importul tuturor proteinelor mitocondriale codificate de genele situate n nucleu; iniiaz transferul (transportul) secvenei semnal n spaiul intermembranar; ajut (particip) la inseria proteinelor transmemranare n membrana mitocondrial extern. Rolul translocatorilor fosfolipidici Transferul rapid al fosfolipidelor dintr-un monostrat n altul este mediat de un translocator lipidic denumit scramblaz, care echilibreaz distribuia fosfolipidelor din cele dou foie ale bistratului.Membrana plasmatic mai conine, pe lng scramblaz, i un alt translocator lipidic denumit flipaz. Flipazele nltur n mod specific fosfolipidele care conin grupe amino (fosfatidilserin i fosfatidiletanolamin) determinnd integrarea lor n monostratul citosolic. Aadar, flipazele menin asimetria de compoziie fosfolipidic dintre monostraturile membranei plasmatice. n celulele eucariote exist 2 rute (ci) principale de trafic vezicular : a. calea de secreie (sau de biosintez) b. calea endocitic Prin calea de secreie macromoleculele sunt transportate de la ER spre memrana plasmatic sau spre lizosomi (prin intermediul endosomilor secundari). Prin calea endocitic moleculele sunt preluate din spaiul extracelular prin vezicule derivate din membrana plasmatic. Aceste molecule sunt livrate (predate) endosomilor primari i apoi lizosomilor (prin intermediul endosomilor secundari). Rolul ptoteinelor snare Fiecare protein SNARE este asociat cu un anumit fel de membran organelar (a sistemului de endomembrane), implicat ntr-un fel sau altul n traficul vezicular pe cele dou rute (de secreie i endocitic). a. asigurarea specificitii intei comparimentale (fuziunea specific a unei vezicule cu un anume compartiment int); b. Asigur cataliza fuziunii veziculei cu compartimentul int. Exist 2 seturi (tipuri) de proteinele SNARE complementare: a. proteine SNARE din membranele veziculare, denumite v-SNARE; b . proteine SNARE din membranele compartimentelor int, denumite t-SNARE. Boli de stocare lizosomal (sunt denumite i tezaurismoze): sunt cauzate de defecte genetice care afecteaz una sau mai multe hidrolaze lizosomale. Consecina: acumularea substraturilor nedegradate n compartimentele lizosomale, cu urmri patologice severe. Boala cu celule I (I-cell disease sau inclusion-cell disease). Toate sau aproape toate hidrolazele lipsesc din lizosomi astfel c macromoleculele nedegradate se agumuleaz n lizosomi sub form de incluziuni. Hidrolazele se regsesc n snge deoarece ele nu au mai fost sortate n TGN i astfel au luat calea secreiei. Sortarea nu este posibil deoarece nu a mai avut loc fosforilarea manozei, la nivelul CGN.

Trei ci (rute) de degradare a macromoleculelor n lizosomi a. Calea endocitozei: macromoleculele sunt preluate n vezicule mici, neregulate denumite endosomi primari; din aceste compartimente o parte din macromolecule sunt reciclate napoi, la memrana plasmatic. n endosomii secundari (maturi) materialul preluat prin endocitoz ntlnete pentru prima dat hidrolazele lizosomale livrate din TGN prin vezicule; lumenul este slab acid. Lizosomii maturi se formeaz din endosomii secundari printr-un proces gradual care const n acidificarea lumenului i importul de hidrolaze provenite din TGN. b. Calea autofagiei: utilizat n toate tipurile celulare pentru reciclarea structurilor celulare (acestea au o perioad de via limitat; de ex., perioada de via a mitocondriilor hepatice este de aprox. 10 zile). Structura ce urmeaz s fie degradat este mconjurat de membrane ale reticulului endoplasmic; se formeaz un autofagosom care apoi fuzioneaz cu un endosom secundar sau cu un lizosom. c. Calea fagocitozei: apare n celule specializate n preluarea de particule mari ori microorgansme. Fagosomul este convertit la lizosom prin fuziune cu endosomi secundari ori cu lizosomi. Sortarea proteinelor de membran Proteinele din membranele lizosomale sunt sortate din TGN pe o cale independent de M6P (adic nu este nevoie de M6P pentru sortare).Mecanismul sortrii nu este prea bine cunoscut. In boala cu celule I setul de proteine de membran specific lizosomilor este normal.