Komplex egyszerű Aktin alapú mikrofilamentum rsz. Hogyan vizsgálhatunk folyamatokat? Komplex egyszerű S E J T

Hasonló dokumentumok
Sejt. Aktin működés, dinamika plus / barbed end pozitív / szakállas vég 1. nukleáció 2. elongáció (hosszabbodás) 3. dinamikus egyensúly

A módszerek jelentősége. Gyors-kinetika módszerek. A módszerek közös tulajdonsága. Milyen módszerekről tanulunk?

Abszorpciós fotometria

Gyors-kinetikai módszerek

Abszorpciós spektrometria összefoglaló

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai módszerek

Abszorpciós fotometria

Lumineszcencia spektrometria összefoglaló

Abszorpció, emlékeztetõ

A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER FUTÓ KINGA

2. AKTIN-KÖTŐ FEHÉRJÉK

Abszorpciós fotometria

A citoszkeleton Eukarióta sejtváz

Abszorpciós fotometria

Fluoreszcencia 2. (Kioltás, Anizotrópia, FRET)

Tartalom. A citoszkeleton meghatározása. Citoszkeleton. Mozgás a biológiában A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER 12/9/2016

Lumineszcencia spektrometria összefoglaló

Lumineszcencia spektroszkópia

Fluoreszcencia módszerek (Kioltás, Anizotrópia, FRET) Modern Biofizikai Kutatási Módszerek

A citoszkeletális rendszer, motorfehérjék.

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai alkalmazások. Emlékeztető: az abszorpció definíciója. OD = A = - log (I / I 0 ) = ε (λ) c x

A citoszkeletális rendszer

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

Fluoreszcencia módszerek (Kioltás, Anizotrópia, FRET)

Szerves oldott anyagok molekuláris spektroszkópiájának alapjai

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

A citoszkeletális rendszer, motorfehérjék.

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Mézerek és lézerek. Berta Miklós SZE, Fizika és Kémia Tsz november 19.

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER Bugyi Beáta PTE ÁOK, Biofizikai Intézet. 9. A sejtmozgás mechanizmusai

Bevezetés a fluoreszcenciába

A biológiai mozgás molekuláris mechanizmusai

Lumineszcencia. Lumineszcencia. mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Alapjai, tulajdonságai, mérése. Kellermayer Miklós

Abszorpciós spektroszkópia

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

A fény tulajdonságai

Ragyogó molekulák: dióhéjban a fluoreszcenciáról és biológiai alkalmazásairól

Tudjunk Egymásról Bugyi Beáta 22/11/2012

Lumineszcencia alapjelenségek

Citoszkeleton. Sejtek rugalmassága. Polimer mechanika: Hooke-rugalmasság. A citoszkeleton filamentumai. Fogászati anyagtan fizikai alapjai 12.

A CITOSZKELETÁLIS RENDSZER (Nyitrai Miklós, )

1. AKTIN CITOSZKELETON

A citoszkeletális rendszer, a harántcsíkolt izom biofizikája.

Polarizáció fogalma. A polarizált fény. A fluoreszcencia alapvető paraméterei. Elektromágneses hullámok. Polarizált fény, polarizáció

Hogyan bírhatjuk szóra a molekulákat, avagy mi is az a spektroszkópia?

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

E (total) = E (translational) + E (rotation) + E (vibration) + E (electronic) + E (electronic

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

Az elektromágneses hullámok

Gyors-kinetikai módszerek

BIOMECHANIKA 2 Erőhatások eredete és következményei biológiai rendszerekben

Sejtmozgás és adhézió Molekuláris biológia kurzus 8. hét. Kun Lídia Genetikai, Sejt és Immunbiológiai Intézet

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

Biofizika I

Lumineszcencia. Lumineszcencia. Molekulaszerkezet. Atomszerkezet

Tropomiozin és nehéz meromiozin hatása a formin által nukleált aktin filamentumok flexibilitására

Gyors kinetikai módszerek

Kutatóegyetemi Kiválósági Központ 1. Szuperlézer alprogram: lézerek fejlesztése, alkalmazásai felkészülés az ELI-re Dr. Varjú Katalin egyetemi docens

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál. Nyugalmi potenciál. 3 tényező határozza meg:

A fény. Abszorpciós fotometria Fluoreszcencia spektroszkópia. A fény. A spektrumok megjelenési formái. A fény kettıs természete: Huber Tamás

Kinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Kollár Veronika

Az ellenanyagok orvosbiológiai. PhD kurzus 2011/2012 II. félév

Egy idegsejt működése. a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál

Rövid ismertető. Modern mikroszkópiai módszerek. A mikroszkóp. A mikroszkóp. Az optikai mikroszkópia áttekintése

Reakciókinetika és katalízis

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

Modern mikroszkópiai módszerek

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

A forminok hatása az aktin filamentumok polimerizációs tulajdonságaira és dinamikai jellemzőire

PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM. Fluoreszcens módszerek alkalmazása nanostruktúrák vizsgálatában. Jánosi Tibor Zoltán

Szervetlen komponensek analízise. A, Atomspektroszkópia B, Molekulaspektroszkópia C, Elektrokémia D, Egyéb (radiokémia, termikus analízis, stb.

A citoszkeletális rendszer

Az Aktin Filamentumok Hosszát Szabályozó Fehérjék Szerkezeti Dinamikája és Élettani Szerepük

Hogyan kellene tanítanunk

VILÁGÍTÓ GYÓGYHATÁSÚ ALKALOIDOK

Molekulaspektroszkópiai módszerek UV-VIS; IR

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

BIOMECHANIKA 3 Erőhatások eredete és következményei biológiai rendszerekben

Módszer az ASEA-ban található reaktív molekulák ellenőrzésére

Fluoreszcencia spektroszkópia

DSC. DSC : differential scanning calorimetry. DSC : differential scanning calorimetry. ITC : isothermal titration calorimetry

Modern Fizika Labor. 12. Infravörös spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 04. A mérés száma és címe: Értékelés:

A fehérje-fehérje kölcsönhatás szerkezeti alapjai és biológiai szerepük: multidiszciplináris megközelítés (zárójelentés)

1. mérés: Benzolszármazékok UV spektrofotometriás vizsgálata

Lumineszcencia: a fényt kibocsátó rendszer nem a magas hőmérséklet miatt világít!!! Ez az ún. hideg emisszió

Kollokviumi vizsgakérdések biokémiából humánkineziológia levelező (BSc) 2015

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Fotoszintézis. fotoszintetikus pigmentek Fényszakasz - gránum/sztrómalamella. Sötétszakasz - sztróma

Az enzimműködés termodinamikai és szerkezeti alapjai

Szalay Péter (ELTE, Kémia Intézet) Szentjánosbogár, trópusi halak, sarki fény Mi a közös a természet fénytüneményeiben?

Röntgendiffrakció, tömegspektrometria, infravörös spektrometria.


PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM. Biológia Doktori Iskola Mikroorganizmusok életfolyamatainak molekuláris analízise

2, = 5221 K (7.2)

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

Átírás:

Biofizikai módszerek a citoszkeleton vizsgálatára I. Kinetikai, steady-state módszerek, spektroszkópiai vizsgálatok Komplex egyszerű S E J T A citoszkeletális rendszer Orbán József, 213 Április Aktin citoszkeleton Mikrotubulusok Intermedier filamentumok Komplex egyszerű Aktin alapú mikrofilamentum rsz. Hogyan vizsgálhatunk folyamatokat? * in vivo / in vitro * szabad szemmel / spektroszkópiával http://www.nature.com/nature/journal/v422/n6933/fig_tab/nature1598_f1.html Abszorpció és Emisszió atomoknál 1. abszorpció Abszorpció és Emisszió atomoknál 2. emisszió állapot: alapállapot gerjesztett állapot állapot: gerjesztett állapot alapállapot E abs = hn E em = hn folyamat: (foton) Abszorpció (elektron) Excitáció (gerjesztés) A foton abszorpciója és az elektron gerjesztése egyszerre zajlik le! folyamat: (elektron) De-excitáció (visszagerjesztés) (foton) Emisszió Az elektron alapálla-potba visszatérése és a foton emissziója egyszerre zajlik le! Az abszorbált és az emittált foton energiája azonos és megegyezik az alapállapota és a gerjesztett állapota közötti energiakülönbséggel! 1

filamentum Hogyan mérjük az abszorpciót? Egy fotométer működésének elméleti sémája Hogyan mérünk az fluoreszcenciát? Egy fluoriméter működésének elméleti sémája fényforrás monokromátor (rács v. prizma) Minta Detektor 1 fényforrás gerjesztési monokromátor Minta Referencia csatorna Referencia (blank) Detektor 2 emissziós monokromátor Fény Elektromos jel Kiértékelés (PC) Fény Elektromos jel detektor Kiértékelés (PC) A mérés során hullámhosszonként határozzuk meg az abszorbancia értékét egy széles (spektrális) tartományban. A mérés során hullámhosszonként határozzuk meg az abszorbancia értékét egy széles (spektrális) tartományban. Milyen paraméterek mérhetők? aktin Mire következtethetünk az eredményekből? TÉR: molekula szerkezet (változás) IDŐ: kölcsönhatás dinamika monomer pozitív / szakállas vég Komplex egyszerű AKTIN FILAMENTUM 1. nukleáció 2. elongáció 3. dinamikus egyensúly pozitív / szakállas vég Funkciók 1. aktív nukleáció 2. elongáció 3. dinamikus egyensúly negatív / hegyes vég negatív / hegyes vég (assembly) nucleation factor capping (sapkázás)? 2

filamentum pozitív / szakállas vég negatív / hegyes vég Funkciók (aktív) nukleáció capping (sapkázás) severing (elvágás) szekvesztrálás (elvonás/megkötés) profilin (-szerű aktin kötés) Treadmilling : taposómalom - Capping Barbed-end () growth ATP ADP profilin assembly factor nucleator CP ATP Pointed-end (-) depolymerization ADF ADP Tb Sequestration 1. Spontaneous assembly 2. Facilitated assembly Arp2/3 complex machinery: autocatalytic branching Formins: nucleation and processive elongation WH2-domain nucleators Severing - - - - ADF Profilin CP Tβ - adapted from Renault L. Bugyi B. Carlier MF. Trends in CB 28. - Az aktin kötő profilin molekula Röntgen diffrakciós 3D szerkezet. biokémiai bizonyítékok! Aktin kötő WH2-szerű Tb4 molekula Röntgen diffrakciós 3D szerkezet. biokémiai bizonyítékok! Profilin kötés esetén: csökkent polimerizációs sebesség a profilin-aktin komplex csak a filamentum szakállas () végéhez tud kötni Tb4 kötés esetén: gátolt polimerizáció az aktin monomer (komplex) állapotban marad (= szekvesztrált) Irobi, EMBO J., Sep. 24 Reaction kinetics k A B AB k és k - az összekapcsolódás és szétválás sebességi állandója egy kétirányú, egyensúlyi reakcióban Aktin jelölési helyek gln 41 K D k - A B AB A sebesség függ: A molekulák kémiai tulajdonságaitól koncentrációktól hőmérséklettől katalizator / inhibitor jelenlététől K D, disszociációs állandó d a szabad (A, B) és a komplex (AB) molekulák koncentrációja alapján számolható. staedy state dinamikus egyensúly! monomer cys 374 3

B Pyrene N-(1-Pyrene) iodoacetamide FITC Fluorescein isothiocyanate (De)Polimerizációs folyamat IAEDANS 5-({2-[(iodoacetyl)amino]ethyl}diamino)naphthalene-1-sulfonic acid folyamat: kötés (esszé) vagy anizotrópia folyamat: quenching (struktúra) folyamat: FRET (struktúra) Alexa Fluor 488 Carboxylic Acid, Succinimidyl Ester (De)Polimerizációs folyamat 1, szekvesztrálás (VopF) steady state Steady state mérések (dinamikus egyensúly) Fss ( M),8,6,4,2 [actin] 1,,5,25, 5 1 15 2 25 3 VopF concentration (nm) depolymerization by [VopF] plateau reached at G- actin level slight increase at low [VopF] sequestration of G-actin max. depolymerization change in critical concentration 3 WH2 domains barbed end binding? G-aktin kötés AEDANS jelölt G-aktin, fluoreszcencia intenzitás 1,2 1.1 M AEDANS actin Data 1 DI/DI max 1,8,6,4,2,5 1 1,5 2 2,5 3 A [VopF] K d =.3 M -1 25-3% -nyi intenzitás kioltás (quenching) az AEDANS fluoreszcencia intenzitásából 1:2 VopF:actin ratio high affinity 3 WH2 domains! Folyamatok - kinetika 1.1/2.2 M 9% AEDANS labeled actin, varied VopF, in G buffer, ph7.8 4

Polimerizációs esszé 2 M 1% pirén jelölt aktin (változó VopF koncentráció, Vibrio cholerae fehérje) Nukleáció vagy elongációs sebesség növekedés? -1 nm polimerizáció seb. állandó plató szint 1 - nm polimerizáció seb. steady state szint aktin szekvesztrálás! AEDANS intensity (au) AEDANS aktin VopF kötési kinetika stopped flow 1, [VopF V] 9,75 ( M) 9,5.2.4 9,25.6 9,.8 1.5 8,75 1. 8,5 2. 8,25 2.5 8,,,5 1, 1,5 2, time (s) Time scale of fast-kinetic methods Gyors kinetikai módszerek pl. Stopped flow (megállított áramlás) Klasszikus kémia Quench flow Stopped flow 1 1-3 1-6 1-9 1-12 s ms s ns ps József Orbán Flash photolysis Surface plasmon resonance Single photon counting Institute of Biophysics Példa: aktin miozin kölcsönhatási ciklus A gyors kinetikai módszerek előnyei Biológiai folyamatok időbelisége (sec nap év) Biokémiai reakció kinetika gyors: ms- s tartomány protein-protein és enzim-ligand asszociációs- és disszociációs kinetika K D : disszociációs konstans, K: asszociációs konstans, A: affinitás meghatározás Aktin polimerizációs / depolimerizációs kinetika 5

Aktuális koncentráció Initial rate Stopped flow 3. STOPPING the flow Kezdeti koncentráció,8 kezdeti sebesség STOP! DRIVER,6,4 B A,2,4 absorption t = o fluorescence, scattering Mixer Light source Idő,3 v max,2,1 K m Initial concentration 6