Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az eukarióta sejtváz II. Az aktin filamentumok és az intermedier filamentumok Darvas Zsuzsanna Ph.D. egyetemi docens GSI SE.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Az eukarióta sejtváz II. Az aktin filamentumok és az intermedier filamentumok Darvas Zsuzsanna Ph.D. egyetemi docens GSI SE."— Előadás másolata:

1 Az eukarióta sejtváz II. Az aktin filamentumok és az intermedier filamentumok Darvas Zsuzsanna Ph.D. egyetemi docens GSI SE

2 Aktin filamentumok=mikrofilamentumok migration.wordpress.com/.../ mikrotubulusok: zöld aktin: piros

3 Baktérium: aktin homológ fehérje www2.mrc- lmb.cam.ac.uk/groups/jyl/frame_MreB.html www2.mrc-lmb.cam.ac.uk/SS/Lowe_J/

4 A baktérium sejt membránja alatt feladat: sejt alakja, sejt osztódása Aktin a baktériumsejtben

5 aktin filamentumok szerveződése html Polymerizáció /depolimerizáció: polarizált struktúra

6 G aktin homodimerek ATP/ADP kötés Aktin típusok: G aktin és F aktin F aktin: 2 csavart szál poláris - és + vég polimerizáció depolimerizáció + -

7 Filamentous (F)-actin is, however, asymmetric and the two extremities retain different kinetic characteristics. Actin monomers assemble much more rapidly at the 'barbed end' compared to the 'pointed end' (these names correspond to the arrowhead appearance of myosin heads bound to actin filaments). The critical concentration of the pointed end is higher than that of the barbed end. When F-actin and G-actin are at equilibrium, the global critical concentration is intermediate between those of the two ends separately. So, at this stage, there is a net loss of molecules at the pointed end and a net addition at the barbed end. The two rates balance, which leads to treadmilling — a net flow of actin subunits through the filament. F aktin és G aktin ciklusos kapcsolata és a taposómalom jelenség

8 Növekvő aktin filamentumok Aktin filamentum keletkezése in vitro

9 3 csoport - polymerizáció/depolymerizáció, nukleáció - kötegelő és keresztkötő fehérjék - motor fehérjék: miozin Actin binding proteins (ABPs) – aktin kötő fehérjék

10 Aktin monomer: ATP és ADP kötött formája ATP kötött: beépül -profilin ADP kötött: leválik-cofilin ADP/ATP csere-CAP Nukleáció (aktin polimerizáció) fehérjéi: ARP komplex: polimerizáció és elágazás Formin: aktin polimerizáció és kontollált növekedés Spire: 4 aktin monomer összekapcsolása-új aktin filamentum indítása Keresztkötő és kötegelő fehérjék Laza és szoros kötegek –  -aktinin, fimbrin Két és háromdimenziós hálózatok – filamin, spektrin Sapkaképző fehérjék + végen sapka, amely gátolja a polimerizációt: capZ Gelsolin: sapka és rövid filamentum képzés Reguláció: Foszforiláció/defoszforiláció RHo, Rac. Cdc42 kis G fehérjék ABPs

11 -side-effects.html gomba metabolitok cytochalasin – gátolja az aktin polymerizációt phalloidin – stabilizálja az F aktin filamentumokat commons.wikimedia.org/wiki/Image:Cy tochalasin... Cytochalasin B Gomba: Helminthosporium dermatioideum phalloidin Gomba: Amanita phalloides

12 Motor fehérjék: miozinok Szerkezet: nehéz lánc és könnyű láncok globuláris fej és spirális farok fej: motor domén ATP-áz aktivitás Mozás iránya: általában - vég motor

13 A miozin motorfehérje családfája

14 Aktin filamentumok szerveződése I. Aktin ( piros): kérgi aktin réteg a plazmamembrán alatt ABPs

15 Regulation of actin assembly by the WAVE complex Background Regulation of the actin cytoskeleton is crucial for cell morphology and motility during development, health and disease. In motile cells, actin assembly occurs largely by nucleation of new actin filaments on the sides of existing filaments to generate branched filament networks that push and deform the plasma membrane, causing protrusion of the leading edge. The Arp2/3 complex is a key factor mediating nucleation and branching of filaments, and it is regulated by nucleation promoting factors such as WASP, N-WASP and WAVE proteins. Upstream signals, initiated by ligands binding to growth factor or chemoattractant receptors, recruit nucleation promoting factors to the plasma membrane, where they stimulate actin nucleation by the Arp2/3 compex. kirschner.med.harvard.edu/.../andres.shtml kis G fehérjék (Rho, Rac, Cdc42) szerepe szignál továbbítás az aktin filamentumok nukleációjához) Molekulák a kérgi aktin hálózat létrehozásában

16 Aktin filamentumok szerveződése II lamellipódium: 2 ill. 3 dimenziós aktin hálózat a membrán alatt keresztkötő aktin fehérjék pl. filamin 2. filopódium: párhuzamos aktin kötegek - kötegelő fehérjék pl. fimbrin F1.html

17 Actin filaments polymerize at their fast-growing 'barbed' ends near the plasma membrane. They stop growing when they are capped by capping protein. If barbed-end capping activity is high, filaments get capped, stop growing and remain short. This favours an actin filament network that is most efficient for lamellipodium expansion. Filopodia result when filaments of the lamellipodial actin network are recruited by a filopodial tip complex that includes Ena/VASP proteins; filaments grow long because Ena/VASP proteins also inhibit capping locally.

18 Aktin filamentumok szerveződése III. Mikrobolyhok (villin, fimbrin- kötegelő fehérjék miozin I. – motor fehérje) anatomy.iupui.edu/.../cell.f04/cellf0 4.html Tövénél: (spektrin, miozin, intermedier filamentumok) terminal web (végháló)

19 scienceblogs.com Aktin filamentumok szerveződése IV. Aktin filamentum kötegek a citoplazmában: stressz rostok szerep az amőboid típusú mozgásban

20 Mozgás: sejtváz komponensek és motor fehérjék segítségével Két alaptípus: Tubulin alapú mozgás: csilló, ostor Aktin alapú mozgás : amőboid, izom

21 cellix.imba.oeaw.ac.at/.../ Amőboid mozgás

22 1. Álláb (vagy filopódium, lamellipódium) képződés a vezető végen : aktin filamentumok képződése – aktin polimerizáció, elágazás, amelyet kis G fehérjék szabályoznak (Rac, Rho, cdc42) 2. Sejt-mátrix kölcsönhatás: fokális kontaktusok képződése ebben:sejt-mátrix kapcsoló molekulák integrinek és ECM molekulák szerepe 3. proteolízis: fokális kontaktus területén ECM molekulák bontása MMP (matrix metallo proteináz) enzimek szerepe 4. Aktomiozin kontrakció (transzlokáció) : a fokális kontaktushoz kihorgonyzott aktin filamentumok (stressz rostok) közé miozin filametumok szerveződnek és az aktin filamentumok elcsúszva húzzák a sejtet a vezető vég irányába (miozin foszforiláció: ATP-áz aktivitás) 5.Leválás: a sejt hátsó végén a fokális kontaktusok megszüntetése, és az aktin filamentumok átrendeződése

23 Fokális kontaktus szerkezete ECM integrinek Kapcsoló fehérjék Aktin filamentumok: stress rostok Kötegelő fehérje + miozin

24 Striamoeba

25 Izom Izomrostok Miofibrillumok Miofilamentumok szarkomer Aktin - vékony filamentum Miozin – vastag filamentum Aktin filamentumok szerveződése: izomsejt

26 homepage.smc.edu/.../anatomy1/1musphys.html Vázizom EM-os kép

27 Aktin filamentumok és ABP -ek Tropomyozin és troponin komplex Vékony filamentum szerkezeteTroponin: Tn-T tropomyozin kötés Tn-C Ca 2+ (4 Ca 2+ /mol = calmodulin) kötés Tn-I inhibitorTropomyozin: dupla alfa hélix fenntartja a filamentum helyzetét aktin más fehérje kötődést gátolja

28 Vastag filamentum szerkezete I. Könnyű láncok MLC Nehéz láncok MHC „hinge” fej 134 nm miozin fejek Bipoláris filamentum Farki részek Farki részek Filamentum kialakításában: Myosin binding proteins pl. MyBP C, és más fehérjék pl. M protein, myomesin)

29 gilead.org.il/hcm/ Vastag filamentum térbeli szerkezete II. Miozin kötő fehérje: MyBPC elhelyezkedése

30 Actin (green), myosin (red). Rod-like tropomyosin molecules (black lines). Thin filaments in muscle sarcomeres are anchored at the Z-disk by the cross-linking protein α -actinin (gold) and are capped by CapZ (pink squares). The thin-filament pointed ends terminate within the A band, are capped by tropomodulin (bright red). Myosin- binding-protein C (MyBP-C; yellow transverse lines), (Gregorio et al. 2000). Aktin filamentumok szerveződése: szarkomer A haráncsíkolt izom és a szívizom müködési egysége a szarkomer

31 scienceblogs.com Az izommüködés mechanizmusa: „sliding”: elcsúszás vékony filamentumok a vastag filamentumok közé csúsznak szarkomer rövidül (~ 7 nm)

32 Az elcsúszási mechanizmus

33 accessexcellence.org/RC/VL/GG/ecb/myosin_... Az elcsúszás menete: Miozin fej ATP hiányában aktinhoz kötődik Miozin fej ATP-t köt és lazán vagy nem kötődik az aktinhoz Miozin ATP-t bont, és a fej konformációja megváltozik A foszfát csoport leválása közben a miozin fej erősen kötődik az aktinhoz ADP leválása közben a fej konformációja megváltozik és elhúzza az aktin filamentumot

34 intro.bio.umb.edu/.../muscle/ actomyosin.html

35 Szarkoplazmás retikulum szerepe

36 citokinézis

37 /ywwy/zbsw(E)/edetail11.htm straightlab.stanford.edu/cytokinesis. html Kontraktilis gyűrű az osztódó sejtekben

38 X-hez kötött recesszív öröklődés Duschenne izomdisztrófia és Becker izomdisztrófia Duschenne izomdisztrófia

39 X-hez kötött recesszív öröklődésmenet Disztrofin fehérje kimutatása és a DMD/BDM öröklődése

40 jennyndesign.com/DMD/physiology5.html Disztrofin: egyik kulcsmolekula az ECM és a sejtváz között Aktin kötőhely-piros Β-dystroglycan kötőhely-zöld Syntrophin kötőhely - sárga

41 Disztrofin gén ghr.nlm.nih.gov/gene=dmd in frame (Becker) - frame shift (Duschenne) mutáció compbio.berkeley.edu/.../ed/rust/Dystrophin.html Allél heterogénia

42 Duchenne és Becker izomdisztrófia Disztrofin gén: 79 exonból áll – génen belül forró pontok – mutációs helyek többféle klinikai betegség – eltérő mutációk miatt Duchenne muscular distrophy Becker muscular distrophy

43

44 A sejtváz komponensei: Intermedier filamentumok Aktin filamentum Fő feladatok - sejt alakjának stabilizálása -mechanikai támaszték - szöveti integritás (sejtek sejtváza a sejtkapcsoló struktúrákkal az ECM-hoz kapcsolódik és így a sejtek egymással is egységet alkotnak)

45 Intermedier filamentumok migration.wordpress.com/.../ Xenopus oligodendrocytes, immunostained with antibodies to the intermediate filament protein GFAP (green). Nuclei labelled with DAPI (blue). GFAP (glial fibrillary acidic protein) is a commonly used marker protein for the identification of glial cells. web.uct.ac.za/.../research/neurosci2.htm

46 Baktérium: intermedier filamentum homológ: Crescentin : creS Citokeratin 19-el lamin A-val homológ Feladat: sejt alak Caulobacter crescentus thefutureofthings.c om/articles.php?it emId=31/57/

47 Eukarióta sejtekben 2 nagy IF rendszer citoplazmában - eltérő fehérjékből amelyek kapcsolatot teremtenek az ECM és a külső magmembrán között sejtmagban - laminokból amelyek létrehozzák a nukleáris laminát és az intranukleáris filamentumokat IF –t 65 gén kódolja emberben nagy géncsalád

48 Intermedier Filamentum IF TEM TEM MT és IF kapcsolat Dr. Alan R. Prescott University of Dundee CHIPs, School of Life Sciences Dundee, UK Cells showing small heat shock protein localized to intermediate filaments (100x)

49 a. Mechanikai támasz Sejtszerkezet stabilizálása Sejtvándorlás, sejtmozgás Szignál továbbítás és modulálás

50 Intermedier filamentumok csoportosítása 5 osztályuk van (SHC=sequence homology classes) aminósav szekvencia homológia alapján 1.bázikus keratin (II típus) ( CK1, CK2, CK3, CK4, CK5, CK6, CK7, CK8 and CK9. ) 2.savas keratin (I típus) ( CK10, CK12, CK 13, CK14, CK16, CK17, CK18, CK19,CK20) 3. vimentin, desmin, GFAP (glial fibrillary acid protein) 4. neurofilamentum proteinek (NF M, NF H) 5. laminok webpathology.com/image.asp?n=7&Cas e=38 cytokeratin desmin

51 Intermediate-filament proteins (IF in the figure) have been classified into five distinct types on the basis of their sequence identity and tissue distribution (see figure)5. The type-I and -II sequence-homology groups are the keratins of epithelial cells. These form obligate heterodimers that consist of one of each type of keratin (one acidic and one basic) and are categorized under assembly group-1. Type-III intermediate filaments include vimentin, desmin, glial fibrillary acidic protein (GFAP), synemin and peripherin. The neurofilament (NF) triplet proteins — NF-L, NF-M and NF-H — -internexin, syncoilin and nestin comprise the type-IV intermediate filaments. The type-III and type-IV intermediate filaments can form heterodimers with each other and are classified as assembly group-2. Nuclear lamin A and its splice variant, lamin C, together with lamin B1 and B2 are type-V intermediate filaments. Because lamins do not seem to co-polymerize with other types of intermediate filament, they have been assigned to assembly group-3. All intermediate-filament proteins have a characteristic tripartite structure, consisting of a highly -helical central rod domain that is flanked by non- -helical head and tail domains. The rod domain consists of the heptad repeats that are the signature of -helical proteins. The heptads are interrupted by short linker sequences (L1, L12 and L2), which results in four -helical segments: 1A and 1B comprise 'coil 1', and 2A and 2B form 'coil 2'. The structure and length of the central rod domain is highly conserved in vertebrate intermediate-filament proteins, with the exception of the nuclear lamins, which contain six extra heptads in the 1B segment. The longer 1B segment is thought to be responsible for the inability of lamins to co-polymerize with other intermediate-filament proteins. A four-residue insertion in segment 2B that produces a discontinuity in the heptad- repeat pattern ('stutter') is a feature that is highly conserved in all intermediate-filament proteins. The variability of intermediate-filament proteins lies in the length and sequence of the head and tail domains (for example, the long nestin tail or the immunoglobulin fold in the lamin tail domain) that are thought to be involved in regulating the interactions between intermediate filaments and other proteins.5 IF csoportjai és lokalizációja

52 IF szerkezete Közös motívum: 45 nm-es hosszúságú  -helikális un. „rod domain” + nem  -helikális N terminális fej (head) – és C terminális farok (tail) domén

53 Intermedier filamentum szerveződése (Lodish, H. et al. Mol. Cell Biol. 2000, 767) ?

54 Particles move along microtubules (MT in the figure) bidirectionally in association with the molecular motors kinesin and dynein/dynactin. b | Particles, which are aggregates of intermediate-filament (IF in the figure) precursor structures/subunits, give rise to squiggles (short filaments). c | Squiggles, in turn, fuse with other squiggles, end-to-end, to form longer filaments. d | Squiggles and long intermediate filaments also move along microtubules in the same way as particles. e | Longer intermediate filaments are formed, which can remain connected to microtubules by motors such as dynein/dynactin. Mikrotubulusok szerepe az intermedier filamentumok kialakulásában

55 A magváz és a sejtváz kapcsolata

56 A magváz, a sejtváz és az ECM kapcsolata – a sejtek egységes hálózatot alkotnak

57 Intermedier filamentumok kimutatása tumorokban Intermedier filamentumok mutációihoz kötődő betegségek

58 IF összetétel jellemző a tumorokra – IF festés a tumorazonosítás lehetősége Tumor cells are positive for Vimentin. Cytokeratin 20 is a unique type I keratin that is expressed in adenocarcinomas of the colon, stomach, pancreas and bile system. It is also expressed in mucinous ovarian tumors, transitional cell carcinomas of the urinary tract, and Merkel cell carcinomas. biocare.net/clone/ks20-8/

59 12 kromoszóma:KRT 5 gén 17 kromoszóma:KRT 14 gén magas expresszió az epidermis alsóbb rétegeiben Mutációk: epidermolysis bullosa simplex (több mint 60 ismert mutáció) Citokeratin mutáció okozta betegség

60 Epidermolysis bullosa simplex A sejtek közötti hálózat megszakad, s sejtek felső rétegei kis mechanikai stressz hatására vérzés kiséretében leválnak az alsóbb rétegekről

61 * Epidermolysis Bullosa simplex AD

62


Letölteni ppt "Az eukarióta sejtváz II. Az aktin filamentumok és az intermedier filamentumok Darvas Zsuzsanna Ph.D. egyetemi docens GSI SE."

Hasonló előadás


Google Hirdetések