A citoszkeletális rendszer, motorfehérjék.

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A citoszkeletális rendszer, motorfehérjék."

Klaudia Hegedüsné
5 évvel ezelőtt
Látták:

Citoszkeleton: eukarióta sejtek dinamikus fehérjevázrendszere

Mikrofilamentum 20 µm citokeratin (PANC1) alfa-tubulin (HeLa)

1 A citoszkeletális rendszer, motorfehérjék. SCIENCE PHOTO LIBRARY Huber Tamás Citoszkeleton: eukarióta sejtek dinamikus fehérjevázrendszere Három fő filamentum-osztály: A. Intermedier B. Mikrotubulus C. Mikrofilamentum 20 µm citokeratin (PANC1) alfa-tubulin (HeLa) Abcam plc, 332 Science Park, Cambridge CB4 0WN, United Kingdom aktin (endothel sejtek) Donald E. Ingber, The Architecture of Life Scientific American, Jan Szerep: 1. mozgás, alakváltozás, 2. sejtosztódás, 3. intracelluláris transzport 1

2 Az aktin felfedezése (Straub F. Brunó, 1941) Mikrofilamentum rendszer (aktin) Aktin monomer: nukleotid 4 2 Globuláris (G-) aktin : MW: 42,3 kda, 375 aminosav 3 1 Nukleotidot (ATP, ADP) köt Kétértékű kationt köt (Ca 2+, Mg 2+ ) 4 szubdoménre osztható 2

3 Polimerizáció a polimer képződésének időbeli folyamata, monomerek egymáshoz kapcsolódása polimer-mennyiség steady-state lag elongáció A polimerizáció fázisai: 1. Lag fázis: nukleáció 2. Növekedési fázis 3. Dinamikus egyensúly idő Valódi equilibrium: Polimerizációs egyensúlyok Tread-milling (taposómalom): aktin Dinamikus instabilitás: mikrotubulusok 3

Aktin polimer: 37 nm Filamentális (F-) aktin: Legnagyobb mennyiségben előforduló fehérje az eukarióta sejtben (~ 5%) ~7 nm vastag, hossza in vitro több 10 µm, in vivo 1-2 µm Jobbmenetes dupla helix

4 Aktin polimer: 37 nm Filamentális (F-) aktin: Legnagyobb mennyiségben előforduló fehérje az eukarióta sejtben (~ 5%) ~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: szöges vég: "barbed end (+ vég) polimerizáció gyors, hegyes vég: "pointed end (- vég) polimerizáció lassú Motorfehérjéi: miozinok Polimerizációs esszék 4

nem kicserélhető ( ) Polimer: mikrotubulus ~25 nm-es átmérő, üreges cső, 13 protofilamentum jobbmenetes rövidmenetû helix,

5 Tubulin monomer: Mikrotubuláris rendszer MW: ~50 kda, idegszövetben az összfehérje 10-20%-a - és -tubulin alkot heterodimért GTP vagy GDP nukleotidot köt kicserélhető ( ), ill. nem kicserélhető ( ) Polimer: mikrotubulus ~25 nm-es átmérő, üreges cső, 13 protofilamentum jobbmenetes rövidmenetû helix, balmenetes hosszúmenetû helix Merev polimerlánc (perzisztenciahossz: néhány mm!) Szerkezeti polarizáció: + vég: polimerizáció gyors, - vég: polimerizáció lassú Motorfehérjéi: dinein, kinezin, dinamin 5

coiled-coil dimer N-terminális fej, centrális rúd (α-helix), C-terminális

6 Sejtosztódás Wadsworth Center's Featured Image - Archives Intermedier filamentális rendszer Monomer: Az intermedier filamentum alegysége: coiled-coil dimer N-terminális fej, centrális rúd (α-helix), C-terminális farok hidrofób aminosavak heptád ismétlődése a centrális rúdban Vimentin dimer szalagdiagramja 6

Intermedier filamentumok A sejtben teljesen polimerizált állapotban találhatók (nincs polimerizációs-depolimerizációs dinamizmus) Centrális rudak hidrofób-hidrofób kölcsönhatása: coiled-coil dimer 2

7 Intermedier filamentumok A sejtben teljesen polimerizált állapotban találhatók (nincs polimerizációs-depolimerizációs dinamizmus) Centrális rudak hidrofób-hidrofób kölcsönhatása: coiled-coil dimer 2 dimer antiparallel elrendeződése: tetramer (szerkezeti apolaritás) protofilamentum Tetramerek longitudinális sorozata: protofilamentum 8 protofilamentum: filamentum, 8-10 nm-es átmérő filamentum Citoszkeleton vizsgálata biomimetikus esszével I. Bugyi et al., FEBS Letters 582 (2008)

Citoszkeleton vizsgálata biomimetikus esszével

typhimurium inváziója Theriot Lab, Department

8 Citoszkeleton vizsgálata biomimetikus esszével II. Készítették: Julie Theriot & Dan Portnoy Készítette: Dr. Bugyi Beáta Fibroblast sejt Salmonella typhimurium inváziója Theriot Lab, Department of Biochemistry, Beckman Center, Stanford University Medical School, in Palo Alto, CA. 8

9 Citoszkeletonhoz 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 (pl. plektin, citokeratin) B. Kapcsolódás geometriája szerint 1. Véghez kapcsolódó ( capping, pl. gelsolin) 2. Oldalról kapcsolódó (pl. tropomiozin) C. Funkció szerint 1. Keresztkötő a. Gélformáló (pl. filamin, spektrin) b. Kötegformáló (pl. α-aktinin, fimbrin, villin) 2. Polimerizációt befolyásoló a. Depolimerizáló ( severing, pl. gelsolin) b. Stabilizáló (pl. profilin, tropomiozin) 3. Motorfehérjék Motorfehérjék 1. Specifikus citoszkeletális filamentumhoz kapcsolódnak 2. A filamentum mentén elmozdulnak, illetve erôt fejtenek ki 3. ATP-t/ GTP-t bontanak 9

10 A motorfehérjék típusai 1. Aktin-alapú motorok: miozin fehérjecsalád. Konvencionális (miozin II) és nemkonvencionális miozinok Miozin I-XVIII osztályok 2. Mikrotubulus alapú motorok a. Dinein Ciliáris (flagelláris) és citoplazmás dineinek. A mikrotubuluson a minusz vég irányába mozognak b. Kinezin Neuronokban, axonális vezikulum transzportért felelôsek Kinezin fehérjecsalád: konvencionális kinezinek + izoformák. A mikrotubuluson a plusz vég irányába mozognak c. Dinamin GTP-áz aktivitás, vezikulumok lefűzésében van szerepük 3. Nukleinsav alapú motorok DNS és RNS polimerázok A DNS szál mentén mozognak és erôt fejtenek ki 4. Rotációs motorok Forgómozgást hoznak létre /pl.: F1F0 ATP-szintáz, bakteriális flagellum motor/ A motorfehérje munkaciklusa ATP hidrolízis ciklus munkacsapás = munkatávolság Kapcsolt t on kapcsolás szétkapcsolás Szétkapcsolt t off visszacsapás r Munka arány: on on off on total In vitro csúszási sebesség: v on Kapcsolt idô: on v Ciklusidô: total 1 V =munka- vagy lépéstávolság; V=ATPáz sebesség; v=motilitási sebesség 10

állapotban Nonprocesszív motor: r->0 pl.

11 Munkaciklus arány: r V v Processzív motor: r->1 pl. kinezin, DNS-, RNS-polimeráz munkaciklus nagy részében kapcsolt állapotban Nonprocesszív motor: r->0 pl. miozin munkaciklus nagy részében szétkapcsolt állapotban sokaság mûködik együtt Egyetlen motorfehérje által kifejtett erô: néhány pn. Miozin szupercsalád 11

12 Miozin, egy nem-processzív motor fehérje Three-bead assay Gyöngyök távolsága Idő Knight et al, Köszönöm a figyelmet! 12

Hasonló dokumentumok

A citoszkeletális rendszer, motorfehérjék.

A citoszkeletális rendszer, motorfehérjék. Citoszkeleton: eukarióta sejtek dinamikus fehérjevázrendszere Három fő filamentum-osztály: A. Intermedier B. Mikrotubulus C. Mikrofilamentum SCIENCE PHOTO LIBRARY