11/15/10! A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER! Polimerizáció! Polimerizációs egyensúly! Erő iránya szerint:! 1. valódi egyensúly (aktin)" Polimer mechanika!

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "11/15/10! A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER! Polimerizáció! Polimerizációs egyensúly! Erő iránya szerint:! 1. valódi egyensúly (aktin)" Polimer mechanika!"

Judit Pásztorné
5 évvel ezelőtt
Látták:

11/15/10! A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER! 1. Mi a citoszkeleton?! 2. Polimerizáció, polimerizációs egyensúly! 3.

Intermedier filamentum" "B. Mikrotubulus" "C. Mikrofilamentum" Polimerizáció! Alegységek összeállásának folyamata!

Egyensúlyi fázis" Az intermedier és mikrotubulis rendszer hasonlóan lokalizálódik. Polimer mechanika!

Torziós merevség:! F! F! F = erő! Rugalmassági mechanizmusok:! -Belső (intrinsic) rugalmasság (rugalmassági modulus)! 2.

1 11/15/10! A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER! 1. Mi a citoszkeleton?! 2. Polimerizáció, polimerizációs egyensúly! 3. Filamentumok osztályozása! Citoszkeleton : Eukariota sejtek dinamikus vázrendszere! Három fő filamentum-osztály:" "A. Intermedier filamentum" "B. Mikrotubulus" "C. Mikrofilamentum" Polimerizáció! Alegységek összeállásának folyamata! A polimerizáció fázisai:! 1. Lag fázis: nukleáció" 2. Növekedés fázis" 3. Egyensúlyi fázis" Az intermedier és mikrotubulis rendszer hasonlóan lokalizálódik. Polimer mechanika! Polimerizációs egyensúly! Erő iránya szerint:! 1. valódi egyensúly (aktin)" Hajlítómerevség:! Longitudinális merevség:! Torziós merevség:! F! F! F = erő! Rugalmassági mechanizmusok:! -Belső (intrinsic) rugalmasság (rugalmassági modulus)! 2. dinamikus instabilitás: folyamatos, lassú növekedést " követő katasztrófikus depolimerizáció (mikrotubulusok)" -Termikus (entropikus) rugalmasság (perzisztencia hossz)! A = perzisztenciahossz! Lc = kontúrhossz! F Z = vég-vég távolság! 1!

Mikrofilamentum rendszer! (aktin-filamentum)! Aktin monomer!

adenozin nukleotid (ATP vagy ADP)" Szubdomének (4)" nukleotid" 4 2 3 1 Aktin polimer

+ end vagy barbed-end: monomerbeépülés dominál" 37 nm!

µm, in vivo 1-2 µm! Jobbmenetes dupla helix!

Szerkezeti polarizáció: miozin fejjel alkotott komplexe szögesdrót alakja alapján!

2 Mikrofilamentum rendszer! (aktin-filamentum)! Aktin monomer! Alegység: globuláris (G-) aktin " MW: 43 kda, 375 aminosav, " 1 molekula kötött adenozin nukleotid (ATP vagy ADP)" Szubdomének (4)" nukleotid" Aktin polimer " filamentális (F-) aktin! ʻTreadmillingʼ: taposómalom! + end vagy barbed-end: monomerbeépülés dominál" 37 nm! - end vagy pointed-end: monomerkilépés dominál" ~7 nm vastag, hossza in vitro több 10 µm, in vivo 1-2 µm! Jobbmenetes dupla helix! Szemiflexibilis polimerlánc (perzisztenciahossz: ~10 µm)! Szerkezeti polarizáció: miozin fejjel alkotott komplexe szögesdrót alakja alapján! Mozgás Szubcelluláris, celluláris szinten ATP-t (energiát) igényel Citoszkeletális mozgások Filamentumok kialakulása és lebomlása (mikrofilamentumok és mikrotubulusok) Motor fehérjék számára biztositanak pályát Vándorló melanocita (Vic. SMALL). 2!

3 11/15/10! Sejtvándorlás Filopodiumok növekedése Motilitás aktin polimerizációval! Intracelluláris patogének mozgása! Biofizikai módszerek a citoszkeleton tanulmányozására - Fluoreszcencia spektroszkópia" - Fluoreszcencia mikroszkópia" - Atomerő mikroszkópia" - EPR spektroszkópia" - Kalorimetria" - In vitro motilitás próbák" stb" Különböző méretű műanyag gyöngyök (0.5, 1, 3µm) N-WASP-al bevonva a motilitás próba oldatban (aktin, Arp2/3, ADF/Cofilin, gelsolin és profilin). 3!

Alegység: tubulin" MW: ~50 kd, α- és β-tubulin ->

rövidmenetû helix" balmenetes hosszúmenetû helix"

4 Vándorló keratocita (Vic. Small). Aktivált üvegbot (átmérő 1µm, hossz 30 µm) a motilitás assay-ben. Mikrotubuláris rendszer" Mikrotubulusok építőköve! Alegység: tubulin" MW: ~50 kd, α- és β-tubulin -> heterodimér" 1 molekula guanozin nukleotid-ot köt (GTP vagy GDP);" kicserélhető (β), ill. nem kicserélhető (α)" α β A mikrotubulus! Intermedier filamentális rendszer! ~25nm vastag, üreges" 13 protofilamentum " jobbmenetes rövidmenetû helix" balmenetes hosszúmenetû helix" Kontúrhossz: 10 µm" Merev polimerlánc (perzisztenciahossz: néhány mm!)" Szerkezeti polarizáció: " "+vég: polimerizáció gyors, " "-vég: polimerizáció lassú" GTP-sapka" ~8-10 nm vastag, szövetspecifikus" Több állati sejtben fellelhető " Teljespolimerizált állapotben található" Szemiflexibilis polimerlánc" Perzisztenciahoszza 1mikrométer" Vimentin, Keratinok 4!

Citoszkeletonnal asszociált fehérjék! Különböző funkciójú fehérjék nagy csoportja, mely a citoszkeletális! rendszer egyes filamentumaihoz specifikusan kapcsolódik! Csoportosítás:!!A.

5 Citoszkeletonnal asszociált fehérjék! Különböző funkciójú fehérjék nagy csoportja, mely a citoszkeletális! rendszer egyes filamentumaihoz specifikusan kapcsolódik! Csoportosítás:!!A. Filamentális rendszer szerint!!!1. Aktin-asszociált (pl. miozin)!!!2. MT-asszociált (pl. tau)!!!3. IF-asszociált!!B. Kapcsolódás geometriája szerint!!!1. Véghez kapcsolódó ( capping, pl. gelsolin)!!!2. Oldalról kapcsolódó (pl. tropomiozin)! Motorfehérjék!!C. Funkció szerint!!! 1. Keresztkötő!!!!a. Gélformáló (pl. filamin, spektrin)!!!!b. Kötegformáló (pl. a-aktinin, fimbrin, villin)!!! 2. Polimerizációt befolyásoló!!!!a. Depolimerizáló ( severing, pl. gelsolin)!!!!b. Stabilizáló (pl. profilin, tropomiozin)!!! 3. Motorfehérjék! 1. Specifikus citoszkeletális filamentumhoz kapcsolódnak" 2. A filamentum mentén elmozdulnak, illetve erôt fejtenek ki" 3. ATP-t bontanak" Motorfehérjék A motorfehérjék típusai 1. Aktin-alapú: miozin fehérjecsalád." "Konvencionális (miozin II) és nemkonvencionális miozinok" "Miozin I-XVIII osztályok" 2. Mikrotubulus alapú"!a. Dinein! " "Ciliáris (flagelláris) és citoplazmás dineinek. MW~500kDa" " "A mikrotubuluson a minusz vég irányába mozognak"!b. Kinezin" " "Neuronokban, axonális vezikulum transzportért felelôsek" " "Kinezin fehérjecsalád: konvencionális kinezinek + izoformák. MW~110 kda" " "A mikrotubuluson a plusz vég irányába mozognak" 3. Nukleinsav alapú" "DNS és RNS polimerázok" "A DNS szál mentén mozognak és erôt fejtenek ki" 4. Rotációs motorok" "F1F10 ATP szintetáz, bakteriális flagellum motor" Motorfehérjék közös tulajdonságai N! 1. Szerkezet! "N-terminális globuláris fej: " " "motor domén, nukleotidot köt és hasít" C! " "specifikus kötôhely a megfelelô citoszkeletális polimer számára" "C-terminálisan: funkcionalitást biztosító kötôhely" 2. Mechanika, mûködés! "Alapelv: ciklusos mûködés" "Motor -> kötôdés a polimerhez -> húzás -> disszociáció -> relaxáció" "1 mechanikai ciklusban 1 molekula ATP hidrolizálódik. " "A ciklus során különbözô motorfehérje-nukleotid intermedierek." "A mechanikai ciklusban elmozdulás (izotóniás viszonyok) " " "vagy erôkifejlôdés (izometriás viszonyok) történik." 5!

A motorfehérje munkaciklusa" ATP hidrolízis! ciklus! munkacsapás! δ = munkatávolság! Kapcsolt!! kapcsolás! szétkapcsolás! Szétkapcsolt! τ off! visszacsapás!

arány ( duty ratio )! r = δv v δ=munka- vagy lépéstávolság" V=ATPáz sebesség" v=motilitási sebesség" Processzív motor: "r->1" "pl.

6 A motorfehérje munkaciklusa" ATP hidrolízis! ciklus! munkacsapás! δ = munkatávolság! Kapcsolt!! kapcsolás! szétkapcsolás! Szétkapcsolt! τ off! visszacsapás! Munka arány:" r = +τ off = τ total In vitro csúszási" sebesség:" v = δ Kapcsolt idô:" = δ v Ciklusidô:" τ total = 1 V δ=munka- vagy lépéstávolság; V=ATPáz sebesség; v=motilitási sebesség" Munka arány ( duty ratio )! r = δv v δ=munka- vagy lépéstávolság" V=ATPáz sebesség" v=motilitási sebesség" Processzív motor: "r->1" "pl. kinezin, DNS-, RNS-polimeráz" "munkaciklus nagy részében kapcsolt állapotban" "egymaga képes a terhét továbbítani" Nonprocesszív motor: r->0" "pl. miozin" "munkaciklus nagy részében szétkapcsolt állapotban " "sokaság mûködik együtt " Egyetlen motorfehérje által kifejtett erô: néhány pn." 6!

Hasonló dokumentumok

A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER (Nyitrai Miklós, )

A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER (Nyitrai Miklós, 2010.11.30.) 1. Mi a citoszkeleton? 2. Polimerizá, polimerizás egyensúly 3. ilamentumok osztályozása 4. Motorfehérjék Citoszkeleton Eukariota sejtek dinamikus