A citoszkeletális rendszer A citoszkeletális filamentumok típusai, polimerizációja, jellemzıik, mechanikai tulajdonságaik. Asszociált fehérjék 2013.09.24. Citoszkeleton Fehérjékbıl felépülı, a sejt vázát alkotó intracelluláris rendszer. Eukarióta és prokarióta sejtekben egyaránt megtalálható. Feladatok: a sejt alakjának és stabilitásának biztosítása résztvétel a sejt védekezı mechanizmusaiban bizonyos sejtmozgások biztosítása (flagellumok, cíliumok, lamellipodiumok) intracelluláris transzportfolyamatokban való résztvétel (vezikulumok és organellumok transzportja) résztvétel az endocitózis és az exocitózis folyamatában a sejtosztódásban való résztvétel 1
Mikrotubulusok Citoszkeleton Intermedier filamentumok Mikrofilamentumok http://www.pdn.cam.ac.uk/staff/roper/kr_images.html http://www.microscopyu.com/articles/fluorescence/filtercubes/yfp/yfphyq/stains/yfpcy2keratinptk2cells.html http://www.lajollaneuroscience.org/sr/homepage/cell/scientific_art_gallery/pasquale.htm A citoszkeletális komponensek elrendeződése monomer filamentum köteg (párhuzamosan elrendezett filamentumok pl mikrovillusokban) hálózat (lazán összekapcsolt, keresztbe futó filamentumok) 2D sík (A plazmamembránhoz és a magmembránhoz közel) 3D (sejten belül) Keresztkötı fehérjék fontossága!!! (összekötnek és stabilizálnak) 2
Mikrofilamentumok (Aktin) ~ 710 nm átmérıjő, aktin monomerekbıl felépülı filamentumok. Feladatok: erıkifejtés izomösszehúzódásban való résztvétel sejtmozgásban való résztvétel (20µm/sec.) sebgyógyulás fertızésekkel szembeni védekezés sejt alakjának fenntartása résztvétel a sejtek közötti illetve a sejtek és a környezet közötti kapcsolat kialakításában a citokinezisben való résztvétel Mikrofilamentumok (Aktin) Faktin (polimer filamentum) ATP Adenozintrifoszfát 37nm Gaktin (monomer globuláris) Gaktin (42.3kDa) ~ 375 aminosav 6.7 x 4 x 3.7 nm 710nm Kettősszálú jobbmenetes hélix 3
Aktin nukleotid hidrolízise T T D D D D D D D T T D D D D D D D D Aktin polimerizációja Az aktin monomerek aránya a filamentumokban (%) 100 0 nukleáció ( lag fázis) Kritikus koncentráció (az aktin be nem polimerizálódó hányada) Oligomerek kialakulása elongáció (növekvő méret) (sebességmeghatározó tényező) steadystate (dinamikus egyensúly) idő 4
Taposómalom effektus csökkenı vég növekvı vég A filamentum mozgásának iránya Intermedier filamentumok 8 to 12 nm átmérıjő, kötélszerő filamentumok. Az aktinnál stabilabb szerkezet (könnyen hajlítható, nehezen törhetı). Feladatok: a sejt alakjának fenntartása (ellenálló képesség). a sejten belüli 3D szerkezet stabilizálása (keratin). sejten belüli organellumok helyzetének biztosítása a maghártya (laminok) és a szarkomerek (dezmin) szerkezetének felépítésében való résztvétel egyes sejtek közötti és sejtkörnyezet közötti kapcsolatban való résztvétel. Típusok: vimentin (általános szerkezeti stabilitást segítı fehérje) keratin (fıleg a bır, haj és köröm sejtjeiben) neurofilamentumok (NFL, NFM) Laminok (a maghártya szerkezetének stabilitásában való résztvétel) 5
Intermedier filamentumok Polimerizáció: Monomer Dimer Tetramer két tetramer.filamentum Nincs polarizáció (nincs és vég)! mikrotubulusok Kb 25 nm átmérıjő üreges csı (lumen ~ 15nm) 13 protofilamentumot tartalmaz (alfa és béta tubulin monomerekbıl felépülı dimerek összekapcsolódása). dinamikus viselkedés GTP kötése (polimerizáció GDP) Felépülésük a centroszómához kapcsolható (MTOC: Microtubule Organizing Center). Feladatok: intracelluláris transzportfolyamatokban való résztvétel (dynein és kinesin). Osztódási orsó (sejtosztódás). Intracelluláris organellumokkal való kapcsolódás (ER, mitokondrium) 6
Mikrotubulusok tubulin βtubulin GTP v. GDP dimer 25nm GTP sapka GDP αtubulin GTP protofilamentum növekedés GTP: Guanozintrifoszfát Aktinkötő fehérjék Feladatok: Monomerek elkülönítése (profilin timozin) aktin cc a nem izom sejtekben ~ 50200µM: ~ 50% monomer a polimerizáció elısegítése (Arp2/3; formin) a polimerizáció gátlása ( capping protein = sapkázó fehérje) a polimer darabolása (fragmentáció, emésztés ) (gelsolin) keresztkötések létrehozása (spektrin, fimbrin, αaktinin) 7
Timozin profilin Aktintimozin komplex filamentumok kialakulását gátolja Szabad monomerek Aktinprofilin komplex Segíti a filamentumok kialakulását ARP2/3 70 o Hozzáragad egy filamentum oldalához ( anya filamentum) Egy új fiilamentum növekedése indul meg 8
Mikrotubuluskötő fehérjék elkülönítés ( stathmin ) stabilizálás ( MAP:Microtubule Associated Proteins ) Intermedier filamentumokat kötő fehérjék Keresztkötı (plektin) mikrotubulusok plektin Intermedier filamentumok 9
Vége! 10