Előadást letölteni
Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon
1
Citoszkeleton – Sejtmozgás
Kurzusvezető: Dr. Kőhidai László 2012
2
Citoszkeleton funkciói
Sejtalak meghatározása Organellumok kihorgonyzása Organellumok mozgatása Húzószilárdság Kromoszóma mozgatás Sejtpolaritás Motilitás
3
Citoszkeleton Mikrofilamentumok (aktin) Mikrotubulusok (tubulin)
Intermedier filamentumok Mikrotubulus asszociált proteinek (MAP-ok) pl.: Motor proteinek
4
Mikrofilamentum Mikrotubulus Intermedier filamentum
5
SLIDING = elcsúszás Globuláris fehérjék Ca2+ ATP Fibrilláris fehérjék
6
Mikrofilamentumok
7
Aktin -polimerizációja
+ - ATP ADP Depolimerizáció cytochalasin - gátol phalloidin - stabilizál Pi Polimerizáció - lassú
8
Már a prokaryotákban is ! Aktin
(Ent et al. Nature 2001,413, 39)
9
Ciklózis Az aktin és miozin közötti átmeneti kapcsolat
Mozgó citoplazma Álló kérgi (cortikális) Aktin filamentumok Színtestek Sejtfal Plazmamembrán Az aktin és miozin közötti átmeneti kapcsolat Elcsúszás - „sliding” Ca2+, hőmérséklet és pH-függő (Lodish, H. et al. Mol. Cell Biol. 2000, 767)
10
„Szökőkút” mechanizmus
Ca2+-függő ATP igényes Mono- Poli- Lobo- podiális Filo- Retikulo- Álláb-képzés stressz-fibrillumok integrinek
11
Aktinhoz kapcsolódó proteinek
kontraktilis köteg a aktinin - stressz fibr. gél-szerű hálózat filamin - cortex „tight” parallel köteg fimbrin - filopódium
12
Migráló keratinocita 15 mm/sec mikrotubulusok aktin hálózat
Lobopódium képzés aktin hálózat mikrotubulusok
13
Aktin polimerizációt szabályozó fehérjék
gCAP39 Severin Gelsolin Villin CapZ Tropomodulin - + Cofilin Severin Gelsolin
14
Aktin polimerizáció – acrosoma-reakció
Periacrosomális régió Profillin-aktin komplex Sejtmag Acrosomális reakció Polimerizált Aktin filamentumok Fascin keresztkötések Nyugvó Aktivált Actomera (Lodish, H. et al. Mol. Cell Biol. 2000, 767)
15
Listeria monocytogenes
lokális aktin polimerizáció 10 mm/ perc sebesség nagy áthatoló képesség Fred Soo & Julie Theriot Laboratory aktin
16
Aktin nukleációs modell
1. Extracelluláris stimulus 2. WASP aktiválódás 3. WASP aktiválja az Arp2/3 komplexet új filamentum képzésre 4. Elongáció 9. Profilin > ADP/ATP Aktin-ATP kötődése profilinhez 7. Lánc- öregedés 8. Cofilin depolimerizál 6. ‘Capping” prot. elongációt fékezi 5. A növekvő filamentumok a membránra erőt fejt ki WASP = Wiscott-Aldrich szindroma prot.
17
Kérgi régió szerkezete
(Svitkina, TM, Borisy GG J. Cell Biol. 1999, 145, 1009)
18
Aktin – Membrán kapcsolat
Miozin I. Arp2/3 Profilin - G-aktin F-Aktin Integrin Filamin
19
Profilin-mechanizmus
Prolin-gazdag protein Profilin-mechanizmus Tb4 = timozin b4 (Lodish, H. et al. Mol. Cell Biol. 2000, 767)
20
Filamin – Membrán kapcsolat
aktin
21
A fokális kontaktus szerkezete
aktin filamentum a actinin vinculin paxillin talin integrin fibronectin
23
A plazmamembrán – cortex kapcsolat
Thrombocyta Izom Hámsejt Spectrin tetramer Glycophorin Ankyrin (Lux SE, 1979 Nature 281:426)
24
+ + + - - E Az elektromágneses tér hatása a citoszkeleton
átrendeződésére és az állábképződésre Adhéziós plakk + + + - -
25
Miozin fej A Ca2+-függő foszforiláció hatása a miozin szerkezetére
ATP - ADP Pi könnyű lánc nehéz lánc a-helix miozin I. 150 kD miozin II. 260 kD Fej: - ATP-áz - motor
26
Miozinok megoszlása migráló és osztódó sejtekben
miozin I. (zöld) miozin II. (piros) (Fukui, Y. Mol. Cell Biol 2000, 785)
27
- + A citoszkeleton globuláris és fibrilláris elemeinek
egymásrahatása és ennek fő funkciói membrán
28
kezeletlen gátolt F-aktin gátolt MT
29
Mikrotubulusok
30
Már a prokaryotákban is ! Tubulin
FtsZ Tubulin (Margolin Laboratory, University of Texas)
31
Tubulin - polimerizációja
GTP Taxol – stabilizál Colchicin - destabilizál GTP GTP GTP Polimerizáció - gyors Protofilamentum (egyenes) GDP GDP GDP GDP Protofilamentum (görbült) Depolimerizáció
32
Mikrotubulusok felépülésének dinamikája
Nukleáció Elongáció tubulin beépülés egyensúlyi állapot tubulin leválás + -
33
Tubulin nukleáció és g-tubulin
(Wiease et al. Curr.Opin.Struct.Biol. 1999, 9, 250)
34
Mikrotubuláris rendszerek a sejtekben - Centroszóma - Csilló / ostor
Interfázisos sejt Osztódó sejt Idegsejt centrosoma bazális test Csilló magorsó axon Mikrotubuláris rendszerek a sejtekben - Centroszóma - Csilló / ostor - Mitotikus apparátus - Vezikuláris transzport
35
MTOC = Mikrotubulus organizáló centrum
g-tubulin speciális kérgi régió (Brinkley, B.R. Encyclop. Neurosci. 1987, 665)
36
Mikrotubulusok hálózata
Protofilamentumok ab dimer a tubulin b tubulin 24 nm Fibroblaszt
37
Csilló csilló ostor Paramecium
38
A B dynein-karok nexin tubulin (13 ill. 11 protofilamentum)
39
A dynein-karok felépítése
ATP-független kötődés ATP hidrolízis A - pólus felé mozdul el a kar
40
A dynein-karok szerepe a
csillócsapás kialakulásában Hajlás „Teleszkóp” hatás Proteolízis
41
Az a-tubilin tirozináltsági viszonyai
42
A csillót felépítő molekulák
több mint 250 féle molekula 70% a és b tubulin dynein karok külső - 9 polipeptid - ATP-áz belső - változó összetétel küllők - 17 polipeptid
43
Magorsó és kinetochor mikrotubulusai
44
Aktin sejtosztódástól függő elrendeződése
45
Intermedier filamentumok
46
A citoszkeleton komponenseinek mechanikai jellemzői
intermedier filamentum pl. vimentin mikrotubulus alakváltozás = szakadás aktin filamentum erő
47
Intermedier filamentumok szerepe
A sejtet érő mechanikai hatások elleni „puffer” szerep Jelentős szövetspecifitás Hám – keratin Kötőszövet Izom Neuroglia Neuronok - neurofilamentumok } vimentin Sejtmag – laminok (lamina fibrosa)
48
Intermedier filamentumok szerkezete
(Lodish, H. et al. Mol. Cell Biol. 2000, 767)
49
Az intermedier filamentumok domén szerkezete
H2N- a helikális domén -COOH keratinok vimentin neurofilam. prot. nukleáris prot
50
Intermedier filamentumok
Keratin filamentumok Vimentin-szerű filamentumok ! NEM kopolimerizálnak egymással !
51
Intermedier filamentum – Mikrotubulus kapcsolat
52
Intermedier filamentum Talán nem csak a mérete miatt ‘intermedier’
53
Mikroboholy miozin I. aktin villin „terminal web”
20-30 aktin mol.-ból álló rigid köteg aktin + a csúcsi részen villin összekötő molekula „terminal web” = intermed.fil. + spectrin miozin I. és calmodulin a felszíni membránhoz kötődés
54
Mikroboholy EM szerkezete
aktin köteg kapcsoló molekulák „terminal web” (Hirokawa, N)
55
Intermedier filamentumok
Neuro-filamentumok – sok keresztkötés Gliális filamentumok – kevés keresztkötés A filamentumokat összekötő protein keresztkötések száma az intermedier filamentum típusától függően eltérő.
56
Mikrotubulus asszociált proteinek
(MAP-ok)
57
Molekulák összeépülése
MAP-ok csoportosítása Strukturális MAP-ok - MT-összeépülése - kapcsolódás MF-hoz és IF-hoz Motor proteinek - elcsúszás MT-n Enzimek, szignál molekulák - glikolítikus enzimek - kinázok Sejt alak, polaritás Membrán transzport Molekulák összeépülése egyes helyeken
58
Motor proteinek
59
Motor-proteinek szerkezete
motor domén motor domén asszoc. polipeptidek „nyél” Kinezin Miozin Dynein
60
Motor proteinek kinezin dynein mikrotubulus könnyű láncok nehéz lánc
61
kinezin - + dynein cAMP cAMP pigment sejtek
62
Kinezin ADP ATP ADP ATP ADP ATP ADP ADP-Pi
63
MT-motor proteinek és transzportált elemek
Cytosol dyneinek Cytosol kinezinek Magorsó kinezinek Membrán vezikulum Mitoch. Lizoszóma Golgi ER MTOC (Hirokawa, N. Science 1998, 279:519)
64
Dynein – membrán kapcsolat
Nehéz lánc Dynamantin Spectrin Könnyű láncok Összekötő láncok Capping protein p150 p62 Arp1 Membrán (Hirokawa, N. Science 1998, 279:519)
65
Van más mechanizmus is …
66
Spazmonémás mozgás - Vorticella
67
Spazmonéma helix Kontrakció: 40% ms alatt Sebesség: 8 cm/s Negative
töltések Semlegesítés Ca2+-vel
68
Aktin-tű mechanizmus Limulus polyphemus spermiumban
! acrosoma aktinköteg A megnyúlás sem myosin-motort, sem aktin polimerizációt nem igényel A köteg kristályszerkezete változik
69
Szignalizációs mechanizmusok - Dióhéjban
70
Mikrotubulusok polymerizációja és a motorproteinek
71
Mikrotubulusok szerepe az amoeboid mozgásban
72
A focal adhesion kinase (FAK) összetett hatásai
73
Fehérjék LIM domainnel
74
Vimentin szerepe a citoszkeleton szignalizációs rendszerében
75
Foszfatázok szerepe a sejtmigrációban
Hasonló előadás
