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?
SEJTALAK stabilitás ENDOCITÓZIS AKTIN TARTALMÚ SEJTSTRUKTÚRÁK sejtmozgás Izomkontrakció sejtosztódás EXOCITÓZIS INTRACELLULÁRIS TRANSZPORT
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 Átmérő (nm) Szerkezet Építőkő, pl.: Mikrofilamentumok 6 kettős hélix aktin Intermedier filamentumok 10 két antiparallel helix/dimer, által kialakított tetramer Vimentin (mesenchyma) Keratin (epithelial cells) nukleáris laminok Mikrotubulusok 23 protofilamentumok α- és β-tubulin