A sejtmag szerkezete és működése I. Dr. habil. Kőhidai László

Az előadások a következő témára: "A sejtmag szerkezete és működése I. Dr. habil. Kőhidai László"— Előadás másolata:

1 A sejtmag szerkezete és működése I. Dr. habil. Kőhidai László
SE, Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet 2017. szeptember 21.

2 A sejtmag leírója (1833) A sejttan megalkotói (1838-39)
Theodor Schwann ( ) Matthias Schleiden ( ) A sejttan megalkotói ( ) A sejtmag leírója (1833) Robert Brown ( )

3 A sejtmag – nucleus - kialakulása
Karyogén elmélet Endokaryotikus elmélet

4 Genom méretének változása az evolúció során

5 Kompartmentalizáció Transzkripció és transzláció elkülönül
Bonyolult és időben jobban elválasztott szabályozó mechanizmusok kialakulása

6 A sejtmag szerkezete 1. Helyzete: - sejt centrumában
- sejt funkcióját követően (ld. mirigyek, hcs. izom) Száma: - 1 – 2 - sok Alakja: - gömb - lapított - pálcika - karéjozott - füzér Mérete: mm

7 A sejtmag szerkezete 2. Maghártya Kromatin állomány (DNS+fehérje)
heterokromatin eukromatin Interkromtain állomány mag mátrix-fibrilláris elemek magnedv (nukleoplazma) magváz makromolekula komplexek Magvacska Magpórus

8 Sejtmagmembrán kettős membrán eltérő összetétel
külső membrán  dER (riboszómák) perinuklearis tér belső membrán  váz elemek kromatin

9 Magpórusok (fagyasztva törés)
cytochemistry.net/cell-biology/Medical/03_005.jpg (TEM) Magpórusok (fagyasztva törés)

10 Magpórusok Csatornák: 1 db centrális 8 db perifériás

11 Magpórus szerkezete Több mint 100 nukleoporin fehérje (Nups)
Gyűrűs szerkezet citoplazmatikus gyűrű nukleáris gyűrű (+ belső küllő gyűrű és luminális gyűrű) Magi oldalon ketrec ill. kosárszerű struktúra Citoplazmatikus oldalon filametumok és partikulumok

12 A magpórusok molekuláris összetétele
Kb féle Nup Nup = nukleoporin

13 A nuklearis transzport jellemzése
Méret és kémiai jelleg szerinti szelektív kapu-transzport <5 kDa – gyors bejutás 17 kDa – kb. 2 min. >60 kDa – nem jut be AZONBAN Bejut: RNS polimeraáz, DNS polimeráz (300 kDa), kb. 100 hiszton /min /per pórus Kijut: riboszóma alegységek (30 nm) 10 min/ pórus. Egyes molekulák komplex szerkezeti formában, mások elongáltan kerülnek ki/be. A transzport résztvevői: Szállítómolekulák- karioferinek Szállított molekulákon felismerő szignál NLS vagy NES) a magpórus nukleoporin fehérjéi Ran fehérje

14 Anyagok transzportja a magmembránon
keresztül Proteinek – transzkripció replikáció riboszóma alkotórészei Riboszóma mRNS tRNS

15

16 (fibrosus lamina, lamina fibrosa)
Nuklearis lamina (fibrosus lamina, lamina fibrosa)

17 A nuklearis lamina felépítése

18 A laminok szerepe a nukleáris lamina felépítésében
Lamin A B C Perinukleáris heterokromatin

19 Nuklearis lamina és a magmembrán ciklus

20 Kromatin állomány és szerveződése
Emberi sejtmagban kb. 2 m hosszú DNS

21 Kromatin állomány szerveződése
Eukromatin Laza szerkezet Aktív átíródik Heterokromatin Kompakt szerkezet Inaktív Perinukleáris h.k. Fakultatív - átiródhat Konstitútív - nem íródik át

22 Kromatin alapszerkezet: nukleoszóma
DNS kettős spirál és a hisztonok alkotják Hisztonok: bázikus fehérjék (arginin és lizingazdag) 5 osztályuk van: H1, H2A, H2B, H3 és H4 nukleoszomális hisztonok Hiszton korong(oktamer): 8 hiszton molekulából álló (2*4) 2 csavarulatban 146 bázispárnyi DNS tekeredik rá 2 korong között kb. 60 bp linker régió + H1 molekula 1 sejtmagban kb. 25 millió nukleoszóma van

23

24 Kromatin állomány szerveződése
nukleoszóma szolenoid hurok struktúra kromatin köteg kromoszóma

25 Hiszton Hiszton-szintű szabályozás Histone acetyl transferase= HAT
Acetilálás

26 Hiszton-szintű szabályozás 2.
Nukleoszóma szerkezet átalakítása és helyreállítása Hiszton acetiláció (HAT) - Hiszton deacetiláció (HDA = histone deacetylase)

27 Hiszton-szintű szabályozás 3
Metiláció – hiszton vagy DNS esetében rendszerint kikapcsolás Acetiláció – hiszton esetében rendszerint a gént bekapcsolja Foszforiláció – gének esetében nem egyértelmű a hatása

28 Nucleolus = Sejtmagvacska

29 Magvacska FC/ pars amorpha DFK/ pars fibrosa DGK/ pars granulosa
Kevéssé elektrondenz fibrilláris centrum rDNS: több kópia, átírás Magvacska DFK/ pars fibrosa Erősen elektrondenz fibrilláris komponens Pre-rRNS módosítás DGK/ pars granulosa Közepesen elektrondenz granuláris komponens rRNS és riboszómális fehérjék összeszerelése Nac = nukleolusz asszociált kromatin (PCh = pars chromosoma)

30 Kromoszóma territóriumok kialakulása
telomer „szigetelő” protein komplex kromatin-szál organizáló multiprotein

31 Nuklearis matrix

32 Kromoszóma territóriumok a sejtmagban

33 Kromoszóma territórium - egy adott kromoszóma a sejtmag egy adott régiójában található

34 Kromoszóma territóriumok kapcsolódása a sejtmag egyes részeihez

35 Kromoszóma territóriumok belső szerkezete

36 Kromoszóma territóriumok belső szerkezete

37 Kromoszóma territóriumok
A belső szerkezet és az aktivitás viszonya

38 Kromatin helyzetének változásai

39 Kromatin átrendeződés - remodelling
Nukleoszóma szerkezet megbontása történhet olyan fehérjékkel amelyek letekerik a hurkokat Pl. HMG proteinek (HMG= high motility group) olyan transzkripciós faktorokkal, amelyek ezeket a helyeket ismerik fel és bekötődnek 2. Transzkripció 3. Nukleoszóma szerkezet helyreállítása Hiszton acetiláció (HAT) Hiszton deacetiláció (HDA = hiszton deacetiláz)

40 140 orvosilag dokumentált eset
Incidencia - 1:4 millió 7x gyorsabb öregedés

41 A nukleáris lamina „megbetegedése”
- Progeria ~ Hutchinson–Gilford szindróma - Lamin A gén mutációja Lamin A-CAAX tartós farnezileződése sejtmag kóros morfológia heterokromatin dezorganizáció károsult DNS hibajavítás Felgyorsult öregedés

42

43 A farnezil csoport szerepe - 1

44

45 A farnezil csoport szerepe - 2

46 A farnezil transzferáz inhibitor szerepe
Progéria FTI Progéria FTI