Filamenty pośrednie

2014-04-05
CYTOSZKIELET
Sieć włókienek białkowych;
struktura wysoce dynamiczna
• Filamenty aktynowe
• Filamenty pośrednie
• Mikrotubule
Fibroblast
Fibroblast
CYTOSZKIELET
1
2014-04-05
CYTOSZKIELET
7nm
10nm
25nm
Filamenty pośrednie
• ich średnica 9-12 nm
• zbudowane z białek
specyficznych tkankowo
• stanowią ochronę
mechaniczną komórki
• odpowiedzialne za
sprężystość cytoplazmy
2
2014-04-05
Budowa filamentu pośredniego
animacja
3
2014-04-05
Filamenty pośrednie
Klasyfikacja FP w oparciu o sekwencje domeny trzonowej (a- helisy)
I i II
homo- i heteropolimery
12 izoform w ludzkim naskórku
III
IV
V
• zwykle 1 klasa cytoplazmatycznych FP w danym typie komórek
• komórki nowotworowe – ekspresja FP jak w komórkach „wyjściowych”
4
2014-04-05
FILAMENTY POŚREDNIE
Mikrografia fluorescencyjna komórek
epitelialnych w hodowli –
wybarwione wiązki filamentów
keratynowych
Mikrografia elektronowa cienkich skrawków
komórek nerki chomika w hodowli –
filamenty wimentynowe (strzałki)
Filamenty pośrednie keratynowe
w komórkach epitelialnych
desmosomy i
hemidesmosomy
5
2014-04-05
desmosomy
półdesmosomy
Filamenty pośrednie wzmacniają komórkę
zwierzęcą
6
2014-04-05
Filamenty pośrednie wzmacniają komórkę
Zdjęcie z mikroskopu świetlnego skóry prawidłowej i od pacjenta z chorobą
genetyczną -zwykłe pęcherzowe oddzielanie się naskórka (epidermolysis bullosa
simplex) - mutacja w obrębie genu keratyny odpowiedzialna za nieprawidłowe
formowanie filamentów keratynowych (monomery jednej z keratyn pozbawione
globularnych domen na C i N-końcach)
Odmienność filamentów jądrowych
• zbudowane z lamin
• tworzą sieć (nie liny)
• ulegają demontażowi
i ponownemu formowaniu
Mikrografia elektronowa sieci filamentów jądrowych oocytu Xenopus
7
2014-04-05
Fosforylacja lamin konieczna do rozpadu
filamentów blaszki jądrowej
Filamenty aktynowe
komórki CHO (Chinese hamster ovary cells )
Hoechst – jądra, BOPIPY TR-X phallacidin – filamenty aktynowe
8
2014-04-05
Cytoszkielet aktynowy
G-aktyna
370 aminokwasów
42 – 43 kDa
izoformy:
a-, b-, g -aktyna
konserwatywna
Cytoszkielet aktynowy
Filamenty aktynowe (F-aktyna)
agregacja
Oddziaływania
hydrofobowe
13
Słabe wiązania
niekowalencyjne
9
2014-04-05
Cytoszkielet aktynowy
hydroliza ATP
Cytoszkielet aktynowy
„Polimeryzacja” aktyny
10
2014-04-05
Cytoszkielet
aktynowy
50%
~
50%
50 - 200µM G-aktyny
Białka wiążące aktynę
(ABP -actin binding protein)
 białka wiążące monomery
(profilina, tymozyna)
 białka czapeczkujące
białka tnące
białka wiążące się wzdłuż FA
białka wiążące filamenty ze sobą
białka wiążące filamenty z błonami
11
2014-04-05
Białka wiążące F-aktynę
białka tnące, białka czapeczkujące
- białka wiążące się wzdłuż FA
 stabilizują filamenty
tropomiozyna
 destabilizują filamenty
kofilina
12
2014-04-05
Białka wiążące aktynę
białka wiążące filamenty ze sobą
równolegle
krzyżowo
równolegle
krzyżowo
13
2014-04-05
- białka wiążące FA krzyżowo
Komórki melanoma: (A)- niski poziom filaminy
(B) - poziom filaminy zwiększony
- białka wiążące FA do błony komórkowej
Rodzina białek EMR
(ezrin, radixin, monesin)
Miejsca kontaktów
zogniskowanych - focal contacts
14
2014-04-05
Miejsca kontaktów zogniskowanych - focal contacts
Fibroblasty w hodowli:
A) focal contacts- zdjęcie z mikroskopu odbiciowego
B) filamenty aktynowe wybarwione znakowaną falloidyną
Organizacja filamentów aktynowych w komórce
15
2014-04-05
Organizacja filamentów aktynowych
rola białek Rho
Nadrodzina RAS
Rho
Rab
Arf/Sar
Ran
Ras
Rodzina Rho
rho
rac
cdc42
Filamenty aktynowe zmieniają kształt błony
w komórkach zwierzęcych
A) mikrokosmki B) włókna naprężenowe C) filopodia
D) pierścień kurczliwy
16
2014-04-05
Filamenty aktynowe
Filamenty aktynowe w
fibroblastach REF-52 mikrografia elektronowa.
a) sieć aktynowa w
lamelipodium na końcu
wiodącym komórki
b) włókna naprężeniowe
(stress fibers) wzdłuż
naprężeń cytoplazmy
Filamenty aktynowe
zmieniają kształt błony w
komórkach zwierzęcych
Organizacja filamentów aktynowych w komórce
Mikrokosmki:
stabilna struktura
aktynowa
17
2014-04-05
Aparat kurczliwy mięśni
sarkolema
2,5 mm
włókna mięśniowe: kilka- kilkaset mm - grubość
kilka- kilkadziesiąt cm - długość
Cytoszkielet aktynowy funkcje
• warunkuje kształt komórki
• ruch komórki
• ruchy wewnątrzkomórkowe
• cytokineza
• mikrokompartmentacja
18
2014-04-05
Cytoszkielet aktynowy–generacja ruchu
 przez polimeryzację aktyny
 przez aktynozależne białka motoryczne
Generacja ruchu przez polimeryzację aktyny
 motorem ruchu sama aktyna
 kierunkowa polimeryzacja / depolimeryzacja
aktyny
 źródłem energii hydroliza ATP
w związanych monomerach aktynowych
19
2014-04-05
Generacja ruchu przez polimeryzację aktyny
Zapoczątkowanie polimeryzacji aktyny w komórce:
• fragmentacja istniejących filamentów
• odsłonięcie końców „+” filamentów
• nukleacja de novo
kompleks Arp2/3
Miozyny -aktynozależne białka motoryczne
„+”
„-”
rośliny
kręgowce
około 40 rodzin
20
2014-04-05
Miozyny -aktynozależne białka motoryczne
koniec
2 łańcuchy ciężkie
superhelisa
koniec
4 łańcuchy lekkie
szyjka (ramię dźwigni)
Miozyna II
dimer
Miozyny -aktynozależne białka motoryczne
właściwości hydrolityczne miozyny
aktywowane przez aktynę
hamowane przez jony Mg+2
Bipolarny filament
15-20 cząsteczek
21
2014-04-05
Niektóre funkcje miozyn
film
film
„Kroczenie”
miozyny po FA
Cykl zmian umożliwiający
wędrówkę miozyny
po filamencie aktynowym
cykl skurczowy około 15ms
1 filament gruby-300 głów miozyny
film
22
2014-04-05
Pełzanie komórki
23