Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Endoszimbionta sejtorganellumok II. A peroxiszóma, a centriólum és a színtest. 2011. November 14. Dr.Tóth Sára Egyetemi docens Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Endoszimbionta sejtorganellumok II. A peroxiszóma, a centriólum és a színtest. 2011. November 14. Dr.Tóth Sára Egyetemi docens Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai."— Előadás másolata:

1 Endoszimbionta sejtorganellumok II. A peroxiszóma, a centriólum és a színtest November 14. Dr.Tóth Sára Egyetemi docens Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet

2

3 Endoszimbionták = sejtorganellumok Membrán nélkül - Centriólum Membránnal –Mitokondrium –Peroxiszóma –Kloroplasztisz

4 A peroxiszóma jellemzői Egyszeres membrán (egy lipid bilayer) Szelektív fehérje import Nincs DNS-e (genomja) Jellemző enzimjei: kataláz, húgysav-oxidáz (krisztalloid)

5 A peroxiszóma szerkezete

6 Peroxiszóma Kloroplasztisz Peroxiszóma növényi sejtben Krisztalloid

7 Peroxiszóma állati sejtben Krisztalloid Mátrix

8 Különböző fajok peroxiszómái

9 Immuncitokémia Peroxiszóma állati sejtben

10 Funkciói Számos biokémiai folyamatban: RH 2 + O 2 = R + H 2 O 2 Kataláz: H 2 O 2 + R’H 2 = R’ + 2H 2 O (méregtelenítés májban,vesében pl. metanol, etanol, fenolok) Zsírsav oxidáció (mint a mitokondriumokban, de növényekben és gombákban csak a peroxiszómákban)

11 A peroxiszóma funkciói Oxidációs folyamatok -Hosszú és nagyon hosszú szénláncú zsírsavak = LFA és VLCFA oxidációja (növényekben kizárólag a peroxi- szómákban) -purin metabolizmus -„d” aminosavak oxidációja -A fenti folyamatokban melléktermékként H 2 O 2 keletkezik. -A KATALÁZ enzim eliminálja a H 2 O 2 -t (méregtelenítés) 2 H 2 O 2 = 2 H 2 O + O 2 Különböző anyagok szintézise - glicerolipidek - plasmalogen (a myelin ~80 %-át alkotó foszfolipid) - koleszterin - epesavak

12 Zsírsav oxidáció a peroxiszómában A közepes láncú zsírsavak (10-20C) a peroxiszómákban és a mitokondriumokban is lebomolhatnak. A  oxidáció itt is 4-lépéses folyamat, de a FAD és a NAD által összegyűjtött elektronok közvetlenül az O 2 - hez jutnak, káros H 2 O 2 keletkezik, amely a kataláz enzim által rögtön H 2 O-vá és O 2 -é alakul át. Az energia hő formájában szabadul fel, nem tárolódik ATP formájában.

13 ! A mitokondriális és peroxiszómális folyamatok összehasonlítása ! !

14 Az állati sejtek peroxiszómáiban termelt acetil-CoA a citoszolba kerül, ahol a koleszterin és más metabolitok szintéziséhez használódik fel. A mitokondrium és a peroxiszóma  -oxidációs enzimjei eltérő módon szerveződnek: különálló enzimek a mitokondriumokban (mint a Gram-pozitív baktériumokban) és egy komplexet alkotnak a peroxiszómákban (minta Gram-negatív baktériumokban), ahol legalább két enzim van egy polipeptid láncban.

15 A mitokondrium és a peroxiszóma  -oxidációs enzimjei eltérő módon szerveződnek Mitokondriumokban és Gram-pozitív baktériumokban Peroxiszómákban és Gram-negatív baktériumokban

16

17 Peroxiszómális poszt-transzlációs transzmembrán transzport A fehérje import hajtóereje az ATP hidrolízis.

18 A peroxiszóma membrán körülveszi az üres peroxiszóma mátrixot Peroxiszóma membránfehérjéi beépülnek a membránba A membránon keresztül újabb fehérjék importálódnak a mátrixba

19 Peroxiszómális szignál szekvencia PTS = Peroxisomal targeting signals PTS1 = 3-aminosav hosszú; SKL (Ser-Lys-Leu)

20 Pex-ek = peroxinok = peroxiszóma biogenezis faktorok. A peroxiszómák felszínén mint citoszol receptorok vagy dokkoló fehérjék működnek A peroxiszóma mátrix fehérjéinek transzportja

21 Kataláz transzport a peroxiszómába PTS1R = Pex5 Az importálandó fehérjék nem tekerednek le. Így bizonyos oligomer fehérjék egy csoportként importálódnak.

22

23

24

25 A peroxiszóma biogenezis és osztódás modellje PMP = peroxisomal membrane protein Alberts és mtsai: Molecular Biology of the Cell, 5. kiadás, 2008 nyomán

26 A peroxiszóma mátrix és membrán fehérjéi eltérő úton jutnak be a peroxiszómába

27 A peroxiszómák osztódása: kettéhasadás A peroxiszomális membránfehérjék (PMP-k) eredete Alberts és mtsai: Molecular Biology of the Cell, 5. kiadás, 2008 nyomán

28 A peroxiszómális fehérje import tisztázatlan kérdései

29 A peroxiszóma keletkezése

30 Ember Élesztő (Yarrowia lipolytica)

31 A peroxiszóma összeszerelődés lépései Élesztő (Yarrowia lipolytica) Ember

32 Az ER szerepe a peroxiszóma biogenezsisben

33 A Pex19 alternatív szerepe a peroxiszómális membránfehérjék (PMP-k) membránba illesztésében

34 A peroxiszóma komponensek továbbilehetséges forrásai

35 Peroxiszómális fehérjék és a velük kapcsolatos emberi betegségek

36 Peroxiszómális betegségek Mendeli öröklődés Zellweger szindróma 1 hónapon belüli halál Üres peroxiszómák Mutáns Pex5

37 Peroxiszóma nélküli Zellweger fibroblasztok Genetikailag módosított (Pex5 transzfektált) fibroblasztok peroxiszómákkal

38 X-hez kötött újszülöttkori adrenoleukodystrophia (ALD) 16 hónapon belüli halál Abnormális  oxidáció VLCFA felhalmozódás VLCFA = Very long chain fatty acid = nagyon hosszú láncú zsírsav ALDP = ALD protein = ABC transzporter (D1 típusú)

39 Zsírsav lebontás a peroxiszómában

40 Lorenzo Odone ( ) 22 évvel élt tovább az orvosok által jósoltnál!!

41 Lorenzo olaja mellett az ex vivo génterápia is egy távlati lehetőség

42 A ZELLWEGER SZINDRÓMA-SZERŰ RENDELLENESSÉGEKKEL KAPCSOLATOS PEX MUTÁCIÓK MUTÁCIÓ GYAKORISÁG FUNKCIÓ % PEX1 58 Peroxisome biogenezis és PTS receptor reciklizálás a citoszolba PEX2 4 E3 ligáz; PTS receptor ubiquitináció PEX3 <1 PMP biogenezis és Pex19 receptor PEX5 2 A peroxiszómális mátrix protein import PTS1 receptora PEX6 16 Peroxiszóma biogenezis és PTS receptor reciklizálás a citoszolba PEX10 3 E3 ligáz; PTS receptor ubiquitináció PEX12 9 E3 ligáz; PTS receptor ubiquitináció PEX13 1 Peroxiszóálisl mátrix protein import PEX14 <1 A peroxiszómális mátrix protein import transzlokonjának egyik komponense PEX16 1 PMP biogenezis PEX19 <1 PMP biogenezis; pre-peroxiszómális vezikulumok lefűződése az ER- ról PEX26 3 A Pex6 peroxiszómális membrán receptora

43 Mitokondrium Peroxiszóma Endoszimbionta DNS és fehérje szintézis (korlátozott) Nincs DNS és fehérje szintézis Részleges lipid és fehérje import Részleges lipid és teljes fehérje import Oxidációs folyamatok ATP termelés Nincs H 2 O 2 termelés Oxidációs folyamatok Nincs ATP termelés H 2 O 2 termelés A mtDNS anyai öröklődése Mendeli öröklődés

44 Endoszimbionták = sejtorganellumok Membrán nélkül - Ostor/Centriólum Membránnal –Mitokondrium –Peroxiszóma –Kloroplasztisz

45

46 Az eukaryota ostor eredete I.

47 Az eukaryota ostor eredete II.

48 Az eukaryota ostor eredete III.

49 Az ostor/csilló szerkezete

50 A centriólum és a bazális test szerkezete

51 Mozgékony monocilium (9+0 tengelyfonal = axonéma) a Hensen- csomóban található, az ún. nodális áramlás létrehozásáért felelős. A jobb-bal testszimmetria létrehozásához nélkülözhetetlen. Mozgékony csillók (9+2 tengelyfonalas szerkezet) az epitélium feletti extracelluláris folyadék továbbításában vesznek részt a petevezetőben, az agy ependymájában, illetve a légutakban. A spermium ostora egy a mozgásra specializálódott mozgékony, megnyúlt (9+2) csilló. Nem-mozgékony csillók (9+0 tengelyfonal) a legtöbb nem-mozgó sejt felszínéről kinyúlva olyan környezeti szignálokat érzékelnek, mint pl. a folyadékáramlás és a folyadékösszetétel. A vese tubulusok epitéliuma és az epevezeték, valamint a hasnyálmirigy vezeték epitéliuma jó példák a monociliumok előfordulására. A chondrocyta és osteocyta monociliumok valószínüleg a feszülés/torzulás mértékét érzékelik. A fotoreceptor sejtek specializált nem-mozgékony (9+0) csillói, amelyek a kül- és beltagot kötik össze. A belső fül nem mozgékony 9+2 csillói (kinocilium; stereocilium). Csillótípusok

52 Csilló típusok és a szervezeten belüli előfordulásuk

53 Testszimmetria és a monociliumok

54 A spermiohisztogenezis lépései

55 Egy primer ciliáris dyskinesiában szenvedő beteg csillójának keresztmetszete. Hiányzó dynein karok és szabálytalan elrendeződésű mikrotubulus párok. TEM: egy normális csilló kültagjának keresztmetszete a 9 x mikrotubulussal. A külső és a belső dynein karok jól láthatók (nyilak).

56 Emberi betegség Gén (protein) Öröklődés- Sejtes menet lokalizáció Primer ciliáris diszkinezia (PCD)DNAH1, DNAH5Autoszómális recesszívMozgékony csilló bazális test Policisztás vesebetegség (PKD)Polycystin1, polycystin2, fibrocystin Autoszómális recesszív Primer csilló/ bazális test Nephronophthisis (NPHP)Nephrocystin, inversin Autoszómális recesszív Csilló/bazális test Bardet–Biedl szindróma (BBS)BBS1, BBS4, BBS7, BBS8, BBS10 Autoszómális recesszív Csilló/bazális test Retinits pigmentosa (RP)RP1, RPGR Autoszómális recesszív/ Fotoreceptor és csilló X-hez kötött recesszív junkció VastagbélrákGli3…………………….Csilló/bazális test Meckel–Gruber szindróma MKS1, MKS3 Autoszómális recesszív Bazális test Száj-arc-kéz szindróma ODF1 X-hez kötött recesszív Bazális test Csillókkal kapcsolatos betegségek

57 Csillóbetegségekben érintett fehérjék és kapcsolatuk a csilló-centroszóma-komplex-szel (CCC)

58

59 Az összekötő csillók alapvető fontosságúak a fotoreceptorok élettanában

60 Endoszimbionták = sejtorganellumok Membrán nélkül - Ostor/Centriólum Membránnal –Mitokondrium –Peroxiszóma –Kloroplasztisz

61

62

63 A zöld színtest és a cianobaktérium (korábbi nevén kékalga) elektronmikroszkópos képe

64 3 membránrendszer! Külső Belső Tilakoid 2 membránrendszer! Külső Belső A mitokondrium és a színtest összehasonlítása

65 Szerkezet

66 Funkció: Fotoszintézis 12H 2 O + 6CO 2 + fény = (CH 2 O) 6 + 6O 2 De a legtöbb citoszol ATP a növényekben is a mitokondriumból származik. Típusai –lamelláris (algák) – granumos (szárazföldi növények)

67 A thylakoid membrán funkciója Fotoszintetikus elektrontranszfer, ATP és NADPH 2 szintézis („fényreakció”) H 2 O +NADP + + 2P i + 2ADP + fény = 1/2O 2 + NADPH 2 +2ATP + 2H 2 O

68

69 A sztróma funkciója Purin, pirimidin és részben aminosav szintézis Replikáció, transzkripció és transzláció Szén-dioxid megkötés (ribulóz bifoszfát karboxiláz) és cukor szintézis („sötét reakció”) a Calvin-Benson ciklusban: 6CO2 +18ATP + 12NADPH + 12H + = (CH 2 O) ADP + 18P i +12NADP +

70 Osztódás –Ketté hasadás –Aszinkron a magi osztódással, de szabályozott! –A DNS-ek random replikációja –Lipidek eredete: színtest –Protein import –Hasonló a mitokondriálishoz A színtestek képződése

71 A genom (DNS) elhelyezkedése a mitokondriumban és a zöld színtestben

72 Az Anopheles gambiae a leggyakoribb maláriát terjesztő szúnyog(moszkitó)

73 A malária parazita életciklusa

74 Plasmodium falciparum parazitával fertőzött maláriás emberi vér A nyilak a parazita különböző fejlődési stádiumaira mutatnak

75

76 Kloroplasztisz genomok összehasonlítása

77

78 Miért van csökevényes színtest (plasztid) a Plasmodium parazitában? Feltételezések szerint egy parazita életmódot folytató tengeri Dinoflagellátától, egy egysejtű páncélos ostorostól származik, amelynek ostora, mitokondriuma és színtestje is volt A parazita életmód következtében ezek elcsökevényesedtek illetve eltűntek

79 A plasztid DNS terápiás célpont lehet a malária elleni védekezésben


Letölteni ppt "Endoszimbionta sejtorganellumok II. A peroxiszóma, a centriólum és a színtest. 2011. November 14. Dr.Tóth Sára Egyetemi docens Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai."

Hasonló előadás


Google Hirdetések