Sejtv z aktin mikrofilamentumok motor feh rj k
Download
1 / 56

Sejtváz, aktin mikrofilamentumok, motor fehérjék - PowerPoint PPT Presentation


  • 55 Views
  • Uploaded on

Sejtváz, aktin mikrofilamentumok, motor fehérjék. 2009. Szerk.: Dóczi Judit. Sejtváz. Az eukarióta sejtek citoplazmájában található, fehérjefonalakból álló hálózat. (~citoszkeleton) Feladatai: -strukturális vázat alkotva, meghatározza a sejtek alakját;

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Sejtváz, aktin mikrofilamentumok, motor fehérjék' - hiroko


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

Sejtv z
Sejtváz

Az eukarióta sejtek citoplazmájában található, fehérjefonalakból álló hálózat. (~citoszkeleton)

Feladatai: -strukturális vázat alkotva, meghatározza a sejtek alakját;

-egyes sejtek mozgását biztosítja;(pl. immun, rák)

-biztosítja a sejtorganellumok transzportját;

-biztosítja a sejtosztódással kapcsolatos mozgásokat és alakváltozásokat;


A sejtv zat 3 f alrendszer alkotja
A sejtvázat 3 fő alrendszer alkotja:

  • Mikrofilamentumok: 7-9 nm átmérőjű aktinfonalakból áll;

  • Intermedier filamentumok: 10 nm átmérőjűek;

  • Mikrotubulusok: 24 nm átmérőjű tubulincsövekből áll;

  • Mindegyik közös jellemzője, hogy fehérjeegységekből épülnek fel, melyeket nem kovalens kötések tartanak össze.


Motor feh rj k
Motor fehérjék

  • Az enzimek egy speciális csoportja, melyek ATP-t (v. GTP-t) használnak fel, hogy elcsússzanak a mikrofilamentumokon vagy a mikrotubulusokon.

  • Pl. miozin,kinezin,dynein



Mikrofilamentumok aktin
Mikrofilamentumok: Aktin

  • Az eukarióta sejtekben legnagyobb mennyiségben előforduló fehérje (kb. 0.5 mM citoplazma koncentráció).

  • Emberben 6 különböző aktin izoformát kódoló gén található.

  • Az egyik ‘legkonzerváltabb’ fehérje.

  • Az α-aktin izomszövetekben található, a β-és γ-aktin más szövetekben ubikviter fehérjék.


Aktin
Aktin

  • A sejtekben globuláris aktin monomerek (G-aktin) szintetizálódnak és ezek ATP-t vagy ADP-t kötnek (Mg2+ -komplexben).


Aktin1
Aktin

  • A G-aktin monomerek F-aktin filamentumokká polimerizálódnak ATP hidrolízise közben. Ez a polimerizáció reverzibilis, a G-aktin koncentrációjától függően egyensúlyra vezet.

  • Az F-aktin polarizált, egyik vége gyorsabban növekszik (+vég), mint a másik (-vég).


Aktin2
Aktin

-

Miozin fejek

+


Aktin3
Aktin

CC: kritikus koncentráció, ahol az aktin monomerek egyensúlyban vannak az aktin filamentekkel.

CC-=0.8 uM, CC+=0.1 uM


Taposómalom (‘Treadmilling’) mechanizmus: Közepes aktin koncentrációnál az aktin egységek gyakorlatilag ‘átfolynak’ a filamentumon, kizárólag a +véghez kötődve és ledisszociálva a –végről.

A G-aktin monomerek ATP-t kötve kapcsolódnak a filamentum +végéhez, majd az ATP hidrolizál és ez kedvez a –végen történő ADP-aktin komplex leválásának.


Az aktin polimeriz ci szab lyozhat folyamat
Az aktin polimerizáció szabályozható folyamat

  • A sejtekben található aktin kb. 40 %-a nem polimerizált! ->vmi puffereli….

  • Thymosinβ4: G-aktint köt, ami így már nem tud polimerizálódni.(egyik legnagyobb mennyiségben előforduló aktin szekvesztráló fehérje, vérlemezkékben pl. 0.55 mM)

  • Profilin: elősegíti az ATP-t kötött aktin monomerek kötődését a +véghez (az aktin monomer ATP-kötő helyével szemben kötődik);

  • Gátlószerek: Citochalasin D a filamentumok polimerizációját, Phalloidin a depolimerizációját gátolja.



Alakv ltoz s mozg s
Alakváltozás, mozgás

Filopodium

Vérlemezkék alakváltozása véralvadáskor

Lamellipodium, filopodium, pszeudopodium, microvillus mind aktin-alapú képződmények.

Fibroblaszt mozgása


A mikrofilamentumok szervez d se meghat rozza a sejt alakj t
A mikrofilamentumok szerveződése meghatározza a sejt alakját.

  • Az F-aktin a citoplazmában kötegeket és hálózatot is létrehozhat, attól függően hogy milyen keresztkötő fehérjékkel kapcsolódnak össze az aktinrostok.

  • Az aktinkötegekben párhuzamosan futó aktinfilamentumokat köt össze pl. a fimbrin, α-aktinin. Ilyen található pl. a mikrobolyhokban.

  • Az aktinhálózatokban egymást keresztező mikrofilamentunok szövevényét, flexibilis keresztkötő fehérjék (pl. filamin) stabilizálják. Ilyen pl. a sejthártya alatti ún. kortikális hálózat, mely a sejthártyához is kapcsolódik.


Pl. Duchenne-féle muscularis dystrophia-ban hiányzik a dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)


Miozin aktin motorfeh rj je
Miozin: aktin motorfehérjéje dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)

  • Aktin-aktivált ATP-áz;

  • 13 izoformát azonosítottak emlős sejtekben ( egy géncsalád termékei);

  • I. és II. izoforma fordul elő a legnagyobb mennyiségben, II. izoforma domináns az izomszövetben; I.: monomer, II. :dimer;

  • Közös tulajdonságok: 1 vagy két nehézlánc, néhány könnyű lánc;

  • Nehéz lánc: fej, nyak, farok rész (domain)

    Fej (globuláris): Aktin és ATP-kötő hely;

    Nyakhoz (α-helikális) aszociálódnak a könnyű láncok,melyek regulálják a fej működését.

    Farok (α-helikális) határozza meg az adott izoforma aktivitását az egyes sejtekben.

  • Proteázzal történő emésztéssel (pl. chymotrypsin) a fej és nyaki rész elválik a faroktól, (Heavy MeroMiosin és Light MeroMiosin);


Cs sz filament k s rlet
‘Csúszó filament’ kísérlet dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)

ATP kell!


Miozin
Miozin dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)


Miozin ii
Miozin II. dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)


Izomsz vet
Izomszövet dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)


A dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)miozin fehérjék ATP hidrolízise közben elmozdulnak az aktin filamentum +vége irányába.

A miozin fej aktinfilamenthez kötődik, ATP kötés hatására ez a kapcsolat meglazul (1.lépés), majd a miozin ATP-áza hidrolizálja az ATP-t és az ezáltal okozott konformációváltozás a miozinfejet az aktinrost +vége felé mozdítja, majd új aktin-miozin kapcsolat jön létre (2.lépés). Az aktinfilament és a miozin elcsúszik egymáson (3.lépés), majd az ADP leválásával helyreáll az ‘eredeti’ állapot (4. lépés).


Miozin i s v
Miozin I. és V. dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)

  • I. és V. izoformák membránokhoz asszociálódnak.

A sejtorganellumok transzportja során pl. az I. izoforma farki régiójával a vezikula membránjához, feji régiójával pedig az aktinfilamenthez kötődik. A filament +vége irányában mozogva húzza maga után a vezikulumot (ATP-t felhasználva).


Vázizom dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)

Vázizomban 2 járulékos fehérje regulálja az összehúzódást:

-tropomiozin (TM)

-troponin (TN), 3 alegységből áll: T, I, C:Ca2+-kötő alegység

Ca2+ hiányában (‘off’ mód) a TN-TM komplex megakadályozza a miozin elcsúszását az aktinfilamenten, Ca2+ kötésre a TN-C a TM elmozdulását indukálja úgy, hogy szabaddá válnak a miozinkötő helyek az aktinfilamentumon (‘on’ mód).


Simaizom dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)

Rho kináz út aktiválódik pl. norepinephrin, angiotensin, hisztamin, endotelin, növekedési faktorok hatására.


Aktin s miozin szerepe nem izom sejtekben
Aktin és miozin szerepe nem-izom sejtekben dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)

  • Sejtadhézió: pl. epithel sejtek apikális belső felszínén körbehúzódó aktin-miozin gyűrű, mely a sejtadhéziós molekulákhoz kapcsolódik és így része a sejtek közötti adherens kapcsolatoknak.

  • Sejtosztódás: aktin-miozin II alkotta kontraktilis gyűrű alakul ki; Miozin II (gén) KO sejtekben a DNS replikálódik, de nem tud osztódni a sejt, ún. sokmagvas sejtek jönnek létre.


Jelátviteli utak dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)


Mikrotubulusok mt
Mikrotubulusok (MT) dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)

  • MT: polimer, globuláris tubulinegységekből épül fel.

Tubulinegység: heterodimer, mindkét alegység GTP-t köt, az α irreverzibilisen és nem hidrolizálja el, a β reverzibilisen és elhidrolizálja. (Taxol stabilizálja a dimer struktúrát.)


Protofilamentumok szervez d se
Protofilamentumok szerveződése dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)

MT: poláris struktúra, + és – vége van. + végen történik a polimerizáció és a depolimerizáció. (Van egy Cc itt is.)

A MT stabilitása hőmérsékletfüggő!


MT: dinamikus struktúra dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)

Ha a tubulinkoncentráció magasabb a Cc-nél: a polimerizáció kétszer olyan gyors a +végen, mint a –végen.

Ha közeli a Cc-hez a MT nőhet és rövidülhet is : ha a GTP GDP-vé hidrolizál a +végen, a tubulinmolekulák hajlamossá válnak a disszociációra, a MT rövidül.


MT: dinamikus instabilitás a +végen dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)


Mt k tf le popul ci
MT: kétféle populáció dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)

  • Nem stabil, rövid életű MT: mitotikus osztódási orsó, kromoszómák szétválása;

  • Stabil, hosszú életű MT: pl. spermiumok flagelluma, csillók, neuronok axonja, MTOC;


MTOC dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)

  • MT Organizátor Centrum: MT képződés helye; Állati sejtekben ez ált. a centroszóma, amely centriólumokból (két egymásra merőleges henger: C és C’), és az azt körülvevő amorf pericentriorális anyagból (PC) áll. Az utóbbiban lokalizálódik a γ-tubulin, mely αβ-dimereket megkötve nukleációs régióként szolgál a polimerizáció során.

  • MT +vég: disztálisan; MT –vég: PC-be ágyazódva;


Mitotikus oszt d sg tl k
Mitotikus osztódásgátlók dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)

  • Colchicin, taxol, vinblasztin: specifikusan kötődnek a MT-khoz (αβ-tubulinhoz).Meggátolják a MT polimerizációt, így gátolják a sejtek osztódását. (rákellenes szerek)

  • pl.Colchicin: irreverzibilisen kötődik a tubulinhoz, minden tubulin dimer rendelkezik egy nagy affinitású colchicin kötőhellyel.


Mt asszoci lt feh rj k map
MT asszociált fehérjék (MAP) dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)


Kinezin dynein mt motorfeh rj k
Kinezin, dynein: MT motorfehérjék dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)

  • Neuron: Vezikulák axonális transzportja a MT-kon történik.


AXON dystrophin fehérje az izomsejtekben (X kromoszómához kötött, recesszíven öröklődő betegség)

a)Vezikulák (üres és teli háromszög)

kétirányú transzportja egy filamenten.

b) EM kép


Kinezin v g fel ir ny t mt motorprotein anterogr d transzport
Kinezin: +vég felé irányító MT motorprotein (anterográd transzport)

Kinezin: 2 nehéz lánc és könnyű lánc komplexe.

Feji rész (‘motor’) köti az ATP-t és MT-t, a farki részhez kapcsolódnak a vezikulák.


Dynein v g fel ir ny t mt motorprotein retrogr d transzport
Dynein: (anterográd transzport)-vég felé irányító MT motorprotein (retrográd transzport)

Dynein önmagában nem képes transzporfunkcióra, csak MT kötő fehérjékkel komplexben. A Dynein könnyű lánca az ún. dynaktin komplexhez kötődik (kék). Ez utóbbi kapcsolódik a membrán alatti spektrinkötegekhez.(Glued alegység köti a vezikulát és a MT-T)


A kinezin és dynein fehérjecsalád tagjai (anterográd transzport)szelektíven képesek különböző vezikulákat megkötni, és transzportálni. (a felismerés mechanizmusa még nem tisztázott)


Csill ostor
Csilló, ostor (anterográd transzport)

Axonéma: 1+9 pár MT; Ez rögzül az alapi testhez, amelyben 9 triplet MT van. (Az alapi test iniciálja az ostor kinövését.)


Mit zis
Mitózis (anterográd transzport)

Mitózis 4 fő szakasza: profázis, metafázis, anafázis, telofázis


Mit zis1
Mitózis (anterográd transzport)

  • Metafázisban a mitotikus apparátus ún. mitotikus orsóba és csillagba szerveződik.



Mit zis2
Mitózis (anterográd transzport)

Minden mitotikus orsóban 3 különböző MT szerveződik a centrosoma-ba: -csillag (astral), -kinetochore, -sarki (polar). Kinetochore: MT rögzülési pontja a centromer-en.


A késői profázisban a –vég felé irányító motorproteinek (narancs) rendezik el a MT-kat. Metafázis és később az anafázis során +vég felé irányító motorok (sárga) vesznek részt a centroszóma szétválásában, melyek a KRP: kinesin-related protein családba tartoznak, pl. BimC. Párhuzamosan citoszolikus dyneinek (zöld) húzzák a csillagokat a pólusok felé (-vég irányában).


Kinetochore gener lja a h z er t a kromosz ma sz tv laszt s hoz
Kinetochore generálja a húzóerőt a kromoszóma szétválasztásához

A kinetochore ‘elkapja’ a +véget. Majd a -vég felé irányító motor (zöld) vagy a +vég felé irányító motor (rózsaszín) húzza a kromoszómát a pólusok felé, míg a CENP-E nevű fehérje (piros) horgonyozza le az egyre rövidülő MT-t a kinetochore-hoz. A sarki MT-ok pedig a két kromatida karra fejtenek ki húzóerőt polimerizációjukkal.


MT motorfehérjék szétválasztásához


Intermedier filamentumok if
Intermedier filamentumok (IF) szétválasztásához

  • Legfontosabb funkciójuk: a plazmamembrán mechanikai támaszát nyújtják pl. sejtkapcsolatokban v. az extracellularis (EC) mátrix felé.

  • Nem vesznek részt a sejt-, ill. sejtorganellum mozgásokban, és így motorfehérjéik sem ismertek.

  • Nagyon stabilak, gyakran még izolálás után is megmarad intakt szerkezetük, nem depolimerizálódnak (szemben a MT-sokkal és mikrofilamentekkel).


Intermedier filamentumok if1
Intermedier filamentumok (IF) szétválasztásához

Egységeik helikális struktúrák két végükön globuláris feji és farki résszel, ezek kötélszerűen kapcsolódnak össze. (Két parallel fehérje dimert, az antiparallel dimerek tetramert alkotnak.) Összekapcsolódásukhoz sem ATP, GTP nem szükséges.


Intermedier filamentumok if2
Intermedier filamentumok (IF) szétválasztásához


Intermedier filamentumok if betegs gei
Intermedier filamentumok (IF) betegségei szétválasztásához

  • Keratin: legalább 30 izoforma létezik; Citokeratinok az epithel sejtek citoszkeletonjának részei;

  • Epidermolysis bullosa simplex (EBS) degenaratív bőrbetegség, melyet a citokeratin gén mutációja okoz.

  • NeuroFilament (NF): az axon szélességi növekedéséért felelősek elsősorban.

  • Amyotrophiás lateralsclerosis (ALS): NF mutációk, a gerincvelő motoneuronjaiban NF aggregátumok képződnek, majd ezek a sejtek szelektíven elpusztulnak.


Irodalom
Irodalom szétválasztásához

  • Lodish H et al.: Molecular Cell Biology (4th and 5th edition, 2000 and 2004)

  • Szeberényi J: Molekuláris Sejtbiológia (2. kiadás, 2004)


ad