A sejtosztódás mechanizmusa Mikrotubulusok és motor fehérjék szerepe a mitózisban 2010.03.23. Az M fázis alatti események: mag osztódása (mitózis) mitotikus orsó: MT + MAP (pl. motorfehérjék) citoplazma osztódása (citokinezis) kontraktilis gyűrű (állati sejtek) Sejtciklus G 1 (G 0 ) növekedési fázis 1 S - DNA duplikáció G 2 - növekedési fázis 2 M - fázis Mitózis profázis kompakt kromoszómák kialakulása prometafázis maghártya lebomlik kinetokor-mt kapcsolat kialakul metafázis a kromoszómák a sejt centrumában gyűlnek össze (osztódási orsó és a centroszómák kialakulása) anafázis a testvér kromatidok az ellenkező pólusok felé mozognak telofázis magmembrán újbóli kialakulása új sejtmagok kialakulása! Citokinezis egy sejt citoplazmájának kettéosztódása (cyto=sejt, kinesis=mozgás)(anafázisban kezdődik, telofázisban végződik) G 1 (G 0 ) növekedési fázis 1 S - DNA duplikáció G 2 - növekedési fázis 2 M fázis mitózis citokinezis Sejtciklus Interfázis DNS replikáció centroszóma megkettőződése Mikrotubulus szervező központok vagy Microtubule Organising Centers (MTOC) A sejtekben a MT-ok az MTOCből polimerizálódnak A MT mínusz vége a MTOC felé néz, a plusz vége a sejtekben távolabb helyezkedik el Az MTOC általában a mag közelében helyezkedik el A MT-ok polimerizációját nukleálja és szervezi Egyfajta irányító központként működnek. Centriólum ciklus (centroszóma ciklus) A centroszómák megkettőződése és sejten belüli elrendeződése. 1
Mitotikus apparátus Mitotikus apparátus = mitotikus orsó = osztódási orsó: A kromoszómák szeparációját szolgáló mikrotubuláris rendszer A kromoszóma szerkezete Az osztódási orsót összetartó kapcsolatok Rövid kar Centromer régió kinetokor (A kromoszóma egy speciális, tömör része mely a mitózis alatt jelenik meg (a kromatidákat X alakban tartja össze) 1./ laterális összekapcsolódása a poláris mikrotubulusok + végének átfedésénél 2./ a kinetokor mikrotubulusok és a kinetokor közötti direkt kapcsolat Hosszú kar kromatid kinetokor Mikrotubulusok dinamikája I. A mitózis alatt (profázisban kezdődően) megnövekedett dinamikus instabilitás! Gyors újraszerveződés! Szám Hossz Stabilitás Átlagos élettartam Interfázisban lévő mikrotubulusok Alacsony Hosszú Stabil 10 perc Osztódási orsó mikrotubulusai Magas Rövid Kevésbé stabil 60-90 másodperc 2
Mikrotubulusok dinamikája II. Mikrotubuláris motor fehérjék W.M. Saxton et al., J. Cell Biol. 99:2175 2187, 1984. Kinezin BimC antiparallel dimer formálása MT-k ellenkező irányú csúszása CENP-E CENP-E ( centromere protein) chromokinezin Chromokinezin = kinezin-szerű DNS-kötő fehérje. Kapcsolat a kromoszóma és az osztódási orsó között. Elsősorban a kromoszóma karjaival van kapcsolatban a mitózis során. Erőgenerálás a metafázisban. MCAK =kinesin-13 Mikrotubulus depolimerizáló fehérje 3
Kinezin Ncd Kapcsolat a kromoszómák és a MT-ok között a prometafázisban motor fehérje mely a vég felé mozog a./ vég kapcsolat b./ oldal kapcsolat Kinetokorhoz kapcsolódó + motor fehérjék (e.g., MCAK, CENP-E) Stabilizáló erők a metafázisban I. Stabilizáló erők a metafázisban II. Motor fehérjék által generált erők treadmilling Anafázis anafázis A (korai anafázis) anafázis B (késői anafázis) Anafázis A Korai anafázis A testvér kromatidák közötti kapcsolat felszakad Rövidülése a kinetokor MT-nek a + végen a kromoszóma a centroszóma felé mozdul. MCAK segíti az MT lebomlását a + végen CENP-E a depolimerizálódó véghez köt 4
Késői anafázis Anafázis B Osztódási orsó megnyúlása fokozott polarizáció a. Nyomóerő generálása a poláris MT-on kinezinek által b. Húzóerő generálása a dyneinek által c. MT polimerizáció a poláris MT + végén ATP hiány pólusok nem szeparálódnak Motor fehérjék szerepe fontos! telofázis A maghártya újbóli kialakulása citokinezis A citoplazma kettéválása Kontraktilis gyűrű kialakulása Aktin + miozin II. vége 5