A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER FUTÓ KINGA 2013.10.09.
CITOSZKELETON - DEFINÍCIÓ
Fehérjékből felépülő, a sejt vázát alkotó intracelluláris rendszer. Eukarióta és prokarióta sejtekben egyaránt megtalálható.
CITOSZKELETON - TÍPUSOK Három fő típus
Intermedier filamentumok
Mikrotubulusok
Mikrofilamentumok
Milyen sejtfolyamatokban van szerepe a citoszkeletonnak?
stabilitás
SEJTALAK
ENDOCITÓZIS
AKTIN TARTALMÚ SEJTSTRUKTÚRÁK
sejtosztódás sejtmozgás
Izomkontrakció INTRACELLULÁRIS TRANSZPORT EXOCITÓZIS
PÉLDA
Migráló melanocita.
Citoszkeletális filamentumrendszerek és jellemzőik
MIKROFILAMENTUMOK - AKTIN ~ 7-10 nm átmérőjű, aktin monomerekből felépülő filamentumok.
Feladatai: erőkifejtés izomösszehúzódásban való résztvétel sejtmozgásban való résztvétel (20µm/sec.) sebgyógyulás fertőzésekkel szembeni védekezés sejt alakjának fenntartása résztvétel a sejtek közötti illetve a sejtek és a környezet közötti kapcsolat kialakításában a citokinezisben való résztvétel
EGY MAGYAR KUTATÓ SZEREPE: STRAUB F. BRÚNÓ (ő írta le először és a névadó is ő volt)
A filamentumokat felépítő egységek: aktin monomerek
AKTIN MONOMER Alegység: globuláris (G-) aktin MW: 43 kDa, 375 aminosav, 1 molekula kötött adenozin nukleotid (ATP vagy ADP) Szubdomének (4)
Az aktin konformációja változik attól függően, hogy ATP vagy ADP kötődik hozzá.
A filamentumok kialakulása: polimerizáció
AKTIN – POLIMERIZÁCIÓ Polimerizáció: az alegységek összeállásának folyamata. A polimerizáció fázisai:
1. Nukleáció 2. Növekedés fázis 3. Egyensúlyi fázis
AKTIN – POLIMERIZÁCIÓ
filamentum
monomer
DEPOLIMERIZÁCIÓ
ELONGÁCIÓ dimer
NUKLEÁCIÓ
trimer
AKTIN FILAMENTUM
7 nm vastag, hossza in vitro több 10 μm, in vivo 1-2 μm Jobbmenetes dupla helix Szemiflexibilis polimerlánc Szerkezeti polarizáció (lsd. miozin): + és -, vagy "barbed", és "pointed end" (“barbed” =+ vég: polimerizáció gyors, “pointed” =- vég: polimerizáció lassú)
TAPOSÓMALOM EFFEKTUS – „TREADMEALING”
Polimerizációs egyensúly. Az aktin filamentumok a treadmilling során folyamatosan cserélik monomereiket.
AKTIN FUNKCIÓ - PÉLDA
MIKROTUBULUSOK
Kb. 25 nm átmérőjű üreges cső (lumen ~ 15nm) − 13 protofilamentumot tartalmaz (alfa és béta tubulin monomerekből felepülő dimerek összekapcsolódása). − dinamikus viselkedés − GTP kötése (polimerizáció GDP) − Felépülésük a centroszómához kapcsolható (MTOC: Microtubule Organizing Center). Feladatok: − intracelluláris transzportfolyamatokban való résztvétel (dinein és kinezin). − osztódási orsó (sejtosztódás). − intracelluláris organellumokkal való kapcsolódás (ER, mitokondrium)
MIKROTUBULUSOK - TUBULIN A mikrotubulusok építőköve: tubulin. Alegység: tubulin MW: 50 kD, α- és β-tubulin -> heterodimereket képeznek 1 molekula kötött guanozin nukleotid (GTP vagy GDP); kicserélhető (β), ill. nem kicserélhető (α)
TUBULIN - POLIMERIZÁCIÓ
Sterkezeti polarizáció: + vég: gyors polimerizáció, - vég: lassú ,GTP hidrolízis
MIKROTUBULUS FUNKCIÓ - PÉLDA
INTERMEDIER FILAMENTUMOK 8 - 12 nm átmérőjű, kötélszerű, filamentumok alegységek!! Az aktinnál stabilabb szerkezet (könnyen hajlítható, nehezen törhető). Feladatok:
a sejt alakjanak fenntartása (ellenálló képesség). a sejten belüli 3D szerkezet stabilizálása (keratin). sejten belüli organellumok helyzetének biztositása a maghártya (laminok) es a szarkomerek (dezmin) szerkezetének felépítésében való részvétel egyes sejtek közötti és sejt-környezet közötti kapcsolatban való részvétel. Típusok:
vimentin (általános szerkezeti stabilitást segitő fehérje) keratin (főleg a bőr, haj és köröm sejtjeiben) neurofilamentumok (NF-L, NF-M) laminok (a maghártya szerkezetének stabilitásában való részvétel)
INTERMEDIER FILAMENTUMOK – POLIMERIZÁCIÓ
A sejtben teljesen polimerizált állapotban (nem dinamikus az egyensúly). Centrális rudak (α-hélix) hidrofób-hidrofób kölcsönhatása -> colied-coil dimer. 2 dimer -> tetramer (antiparallel elrendezôdés,szerkezeti apolaritás). Tetramerek longitudinális sorozata -> protofilamentum. 8 protofilamentum -> filamentum.
ÖSSZEHASONLÍTÁS
Citoszkeleton típusa Mikrofilamentumok
Átmérő (nm) 6
Szerkezet
Építőkő, pl.:
kettős hélix
aktin
•Vimentin (mesenchyma) Intermedier filamentumok
10
két antiparallel helix/dimer, által kialakított tetramer
•Keratin (epithelial cells) •nukleáris laminok
Mikrotubulusok
23
protofilamentumok
α- és β-tubulin
