1 / 56

Sejtváz, aktin mikrofilamentumok, motor fehérjék

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;

gamma
Download Presentation

Sejtváz, aktin mikrofilamentumok, motor fehérjék

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. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Sejtváz, aktin mikrofilamentumok, motor fehérjék 2009. Szerk.: Dóczi Judit

  2. 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;

  3. 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.

  4. 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

  5. Keratinocyta

  6. 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.

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

  8. 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).

  9. Aktin - Miozin fejek +

  10. Aktin CC: kritikus koncentráció, ahol az aktin monomerek egyensúlyban vannak az aktin filamentekkel. CC-=0.8 uM, CC+=0.1 uM

  11. 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.

  12. 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.

  13. ‘Severing’: filamentumok fragmentálódása

  14. Alakváltozás, mozgás Filopodium Vérlemezkék alakváltozása véralvadáskor Lamellipodium, filopodium, pszeudopodium, microvillus mind aktin-alapú képződmények. Fibroblaszt mozgása

  15. 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.

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

  17. Miozin: aktin motorfehérjéje • 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);

  18. ‘Csúszó filament’ kísérlet ATP kell!

  19. Miozin

  20. Miozin II.

  21. Izomszövet

  22. A 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).

  23. Miozin I. és V. • 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).

  24. Vázizom 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).

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

  26. Aktin és miozin szerepe nem-izom sejtekben • 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.

  27. Jelátviteli utak

  28. Mikrotubulusok (MT) • 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.)

  29. Protofilamentumok szerveződése MT: poláris struktúra, + és – vége van. + végen történik a polimerizáció és a depolimerizáció. (Van egy Cc itt is.) A MT stabilitása hőmérsékletfüggő!

  30. MT: dinamikus struktúra 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.

  31. MT: dinamikus instabilitás a +végen

  32. MT: kétféle populáció • Nem stabil, rövid életű MT: mitotikus osztódási orsó, kromoszómák szétválása; • Stabil, hosszú életű MT: pl. spermiumok flagelluma, csillók, neuronok axonja, MTOC;

  33. MTOC • 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;

  34. Mitotikus osztódásgátlók • 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.

  35. MT asszociált fehérjék (MAP)

  36. Kinezin, dynein: MT motorfehérjék • Neuron: Vezikulák axonális transzportja a MT-kon történik.

  37. AXON a)Vezikulák (üres és teli háromszög) kétirányú transzportja egy filamenten. b) EM kép

  38. 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.

  39. Dynein: -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)

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

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

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

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

  44. Centroszóma duplikáció megelőzi a mitózist

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

  46. 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).

  47. 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.

More Related