Citoszkeleton – Sejtmozgás
Citoszkeleton – Sejtmozgás Citoszkeleton – Sejtmozgás
Citoszkeleton – Sejtmozgás
- Page 2 and 3: Citoszkeleton funkciói • Sejtala
- Page 4 and 5: Mikrofilamentum Mikrotubulus Interm
- Page 6 and 7: Mikrofilamentumok
- Page 8 and 9: Már a prokaryotákban is ! Aktin (
- Page 10 and 11: „Szökőkút” mechanizmus Ca 2+
- Page 12 and 13: Migráló keratinocita 15 µm/sec L
- Page 14 and 15: Aktin polimerizáció - acrosoma- r
- Page 16 and 17: 1. Extracelluláris stimulus Aktin
- Page 18 and 19: Aktin - Membrán kapcsolat membrán
- Page 20 and 21: Filamin - Membrán kapcsolat filami
- Page 22 and 23: A plazmamembrán - cortex kapcsolat
- Page 24 and 25: fej Miozin A Ca 2+ -függő foszfor
- Page 26 and 27: - + membrán A citoszkeleton globul
- Page 28 and 29: Mikrotubulusok
- Page 30 and 31: Tubulin - polimerizációja GTP Tax
- Page 32 and 33: Tubulin nukleáció és γ-tubulin
- Page 34 and 35: MTOC = Mikrotubulus organizáló ce
- Page 36 and 37: Csilló csilló Paramecium ostor
- Page 38 and 39: A dynein-karok felépítése ATP-f
- Page 40 and 41: A csillót felépítő molekulák t
- Page 42 and 43: Aktin sejtosztódástól függő el
- Page 44 and 45: A citoszkeleton komponenseinek mech
- Page 46 and 47: (Lodish,, H. et al. Mol. Cell Biol.
- Page 48 and 49: ! NEM kopolimerizálnak egymással
- Page 50 and 51: (Hirokawa, N) Mikroboholy EM szerke
<strong>Citoszkeleton</strong> <strong>–</strong> <strong>Sejtmozgás</strong>
<strong>Citoszkeleton</strong> funkciói<br />
• Sejtalak meghatározása<br />
• Organellumok kihorgonyzása<br />
• Organellumok mozgatása<br />
• Húzószilárdság<br />
• Kromoszóma mozgatás<br />
• Sejtpolaritás<br />
• Motilitás
<strong>Citoszkeleton</strong><br />
• Mikrofilamentumok (aktin)<br />
• Mikrotubulusok (tubulin)<br />
• Intermedier filamentumok<br />
• Mikrotubulus asszociált proteinek (MAP-ok)<br />
pl.: Motor proteinek
Mikrofilamentum<br />
Mikrotubulus<br />
Intermedier<br />
filamentum
SLIDING = elcsúszás<br />
Globuláris fehérjék<br />
Ca2+<br />
Ca<br />
ATP<br />
Fibrilláris fehérjék
Mikrofilamentumok
Aktin -polimerizációja<br />
ATP<br />
ADP<br />
+<br />
Depolimerizáció<br />
ADP<br />
ATP<br />
-<br />
cytochalasin - gátol<br />
phalloidin - stabilizál<br />
P i<br />
Polimerizáció - lassú
Már a prokaryotákban is !<br />
Aktin<br />
(Ent et al. Nature 2001,413, 39)
Ciklózis<br />
Mozgó<br />
citoplazma<br />
Álló kérgi<br />
(cortikális)<br />
citoplazma<br />
Plazmamembrán<br />
Sejtfal<br />
Aktin filamentumok<br />
Színtestek<br />
• Az aktin és miozin közötti átmeneti kapcsolat<br />
• Elcsúszás - „sliding”<br />
• Ca 2+ , hőmérséklet és pH-függő<br />
(Lodish,, H. et al. Mol. Cell Biol. . 2000, 767)
„Szökőkút” mechanizmus<br />
Ca 2+ -függő<br />
ATP igényes<br />
Álláb-képzés<br />
stressz-fibrillumok<br />
Mono-<br />
Poli-<br />
Lobo- podiális<br />
Filo-<br />
Retikulo-<br />
integrinek
Aktinhoz kapcsolódó<br />
proteinek<br />
kontraktilis köteg<br />
α aktinin - stressz fibr.<br />
gél-szerű hálózat<br />
filamin - cortex<br />
„tight”” parallel köteg<br />
fimbrin - filopódium
Migráló keratinocita<br />
15 µm/sec<br />
Lobopódium képzés<br />
aktin hálózat<br />
mikrotubulusok
Aktin polimerizációt szabályozó<br />
fehérjék<br />
Tropomodulin<br />
- +<br />
<br />
Cofilin<br />
Severin<br />
Gelsolin<br />
γCAP39<br />
Severin<br />
Gelsolin<br />
Villin<br />
CapZ
Aktin polimerizáció <strong>–</strong> acrosoma-<br />
reakció<br />
Acrosoma<br />
Actomera<br />
Periacrosomális<br />
régió<br />
Profillin-aktin<br />
komplex<br />
Sejtmag<br />
Acrosomális<br />
reakció<br />
Polimerizált<br />
Aktin filamentumok<br />
Fascin<br />
keresztkötések<br />
Nyugvó<br />
Aktivált<br />
(Lodish,, H. et al. Mol. Cell Biol. . 2000, 767)
Listeria monocytogenes<br />
aktin<br />
• lokális aktin polimerizáció<br />
• 10 µm/ perc sebesség<br />
• nagy áthatoló képesség<br />
Fred Soo & Julie Theriot Laboratory
1. Extracelluláris stimulus<br />
Aktin nukleációs modell<br />
5. A növekvő filamentumok a membránra erőt fejt ki<br />
2. WASP<br />
aktiválódás<br />
3. WASP aktiválja<br />
az Arp2/3<br />
komplexet<br />
új filamentum<br />
képzésre<br />
7. Lánc-<br />
öregedés<br />
Aktin-ATP<br />
ATP<br />
kötődése profilinhez<br />
4. Elongáció<br />
8. Cofilin<br />
depolimerizál<br />
6. ‘Capping‘<br />
Capping” prot.<br />
elongációt fékezi<br />
9. Profilin > ADP/ATP<br />
WASP = Wiscott-Aldrich<br />
szindroma prot.
Kérgi régió szerkezete<br />
(Svitkina,, TM, Borisy GG J. Cell Biol. 1999, 145, 1009)
Aktin <strong>–</strong> Membrán kapcsolat<br />
membrán<br />
F-Aktin<br />
Arp2/3<br />
Miozin I.<br />
Profilin<br />
- G-aktin<br />
Filamin<br />
Integrin
Profilin-mechanizmus<br />
Tβ 4 = timozin β4<br />
Prolin-gazdag<br />
protein<br />
(Lodish,, H. et al. Mol. Cell Biol. . 2000, 767)
Filamin <strong>–</strong> Membrán kapcsolat<br />
filamin<br />
aktin
A fokális kontaktus szerkezete<br />
aktin filamentum<br />
α actinin<br />
talin<br />
paxillin<br />
vinculin<br />
integrin<br />
fibronectin
A plazmamembrán <strong>–</strong> cortex kapcsolat<br />
Thrombocyta<br />
Spectrin<br />
tetramer<br />
Glycophorin<br />
Ankyrin<br />
Izom<br />
Hámsejt<br />
(Lux SE, 1979 Nature 281:426)
E<br />
Az elektromágneses tér<br />
hatása a citoszkeleton<br />
átrendeződésére és<br />
az állábképződésre<br />
Adhéziós plakk<br />
+ + +<br />
- -
fej<br />
Miozin<br />
A Ca 2+ -függő<br />
foszforiláció<br />
hatása a miozin szerkezetére<br />
könnyű lánc<br />
miozin I.<br />
150 kD<br />
nehéz lánc<br />
α-helix<br />
ATP - ADP<br />
P i<br />
miozin II.<br />
260 kD<br />
Fej: - ATP-áz<br />
- motor
Miozinok megoszlása migráló és<br />
osztódó sejtekben<br />
miozin I.<br />
(zöld)<br />
miozin II.<br />
(piros)<br />
(Fukui, Y. Mol. Cell Biol 2000, 785)
-<br />
+<br />
membrán<br />
A citoszkeleton globuláris<br />
és fibrilláris elemeinek<br />
egymásrahatása és<br />
ennek fő funkciói
kezeletlen<br />
gátolt F-aktin<br />
gátolt MT
Mikrotubulusok
Már a prokaryotákban is !<br />
Tubulin<br />
FtsZ<br />
Tubulin<br />
(Margolin Laboratory, University of Texas)
Tubulin - polimerizációja<br />
GTP<br />
Taxol <strong>–</strong> stabilizál<br />
Colchicin - destabilizál<br />
GTP<br />
GTP<br />
GTP<br />
Polimerizáció - gyors<br />
Protofilamentum (egyenes)<br />
GDP<br />
GDP<br />
GDP<br />
Protofilamentum (görbült)<br />
GDP<br />
Depolimerizáció
Mikrotubulusok felépülésének<br />
dinamikája<br />
Nukleáció<br />
Elongáció<br />
+ -<br />
tubulin<br />
beépülés<br />
egyensúlyi<br />
állapot<br />
tubulin<br />
leválás
Tubulin nukleáció és γ-tubulin<br />
(Wiease et al. Curr.Opin.Struct.Biol. 1999, 9, 250)
Mikrotubuláris<br />
rendszerek<br />
a sejtekben<br />
Interfázisos sejt<br />
centrosoma<br />
Csilló<br />
- Centroszóma<br />
- Csilló / ostor<br />
bazális test<br />
Osztódó sejt<br />
magorsó<br />
- Mitotikus apparátus<br />
- Vezikuláris transzport<br />
Idegsejt<br />
centrosoma<br />
axon
MTOC = Mikrotubulus<br />
organizáló<br />
centrum<br />
γ-tubulin<br />
speciális<br />
kérgi régió<br />
(Brinkley, B.R. Encyclop. Neurosci. 1987, 665)
Mikrotubulusok hálózata<br />
24 nm<br />
αβ dimer<br />
Protofilamentumok<br />
α tubulin<br />
β tubulin<br />
Fibroblaszt
Csilló<br />
csilló<br />
Paramecium<br />
ostor
tubulin<br />
(13 ill. 11 protofilamentum)<br />
B<br />
A<br />
dynein-karok<br />
nexin
A dynein-karok<br />
felépítése<br />
ATP-független kötődés<br />
ATP hidrolízis<br />
- A pólus felé mozdul el a kar
A dynein-karok<br />
szerepe a<br />
csillócsapás kialakulásában<br />
Hajlás<br />
„Teleszkóp”<br />
hatás<br />
Proteolízis
A csillót felépítő molekulák<br />
több mint 250 féle molekula<br />
• 70% α és β tubulin<br />
• dynein karok<br />
külső - 9 polipeptid - ATP-áz<br />
belső - változó összetétel<br />
• küllők - 17 polipeptid
Magorsó és kinetochor<br />
mikrotubulusai
Aktin sejtosztódástól függő elrendeződése
Intermedier filamentumok
A citoszkeleton komponenseinek<br />
mechanikai jellemzői<br />
alakváltozás<br />
mikrotubulus<br />
intermedier filamentum<br />
pl. vimentin<br />
= szakadás<br />
aktin filamentum<br />
erő
Intermedier filamentumok szerepe<br />
A sejtet érő mechanikai hatások elleni „puffer” szerep<br />
Jelentős szövetspecifitás<br />
Hám <strong>–</strong> keratin<br />
Kötőszövet<br />
Izom<br />
Neuroglia<br />
} vimentin<br />
Sejtmag <strong>–</strong> laminok<br />
(lamina<br />
fibrosa)<br />
Neuronok - neurofilamentumok
(Lodish,, H. et al. Mol. Cell Biol. . 2000, 767)<br />
Intermedier filamentumok szerkezete
Az intermedier filamentumok domén szerkezete<br />
H 2 N-<br />
α helikális domén<br />
-COOH<br />
keratinok<br />
vimentin<br />
neurofilam. prot.<br />
nukleáris prot
! NEM kopolimerizálnak egymással !<br />
Intermedier filamentumok<br />
Keratin filamentumok<br />
Vimentin-szerű<br />
filamentumok
Mikroboholy<br />
aktin<br />
miozin I.<br />
villin<br />
„terminal<br />
web”<br />
• 20-30<br />
aktin mol.-ból<br />
álló rigid köteg<br />
• aktin + a csúcsi részen<br />
• villin összekötő molekula<br />
• „terminal<br />
web” ” = intermed.fil. . + spectrin<br />
• miozin I. és calmodulin a felszíni membránhoz kötődés
(Hirokawa, N)<br />
Mikroboholy EM szerkezete<br />
aktin köteg<br />
kapcsoló molekulák<br />
„terminal<br />
web”
Intermedier filamentumok<br />
Neuro-filamentumok<br />
<strong>–</strong> sok keresztkötés<br />
Gliális filamentumok<br />
<strong>–</strong> kevés keresztkötés<br />
A filamentumokat összekötő protein keresztkötések<br />
száma az intermedier filamentum típusától függően<br />
eltérő.
Mikrotubulus asszociált proteinek<br />
(MAP-ok)
MAP-ok csoportosítása<br />
• Strukturális MAP-ok<br />
- MT-összeépülése<br />
- kapcsolódás MF-hoz és IF-hoz<br />
Sejt alak, polaritás<br />
• Motor proteinek<br />
- elcsúszás MT-n<br />
Membrán transzport<br />
• Enzimek, szignál molekulák<br />
- glikolítikus enzimek<br />
- kinázok<br />
Molekulák összeépülése<br />
egyes helyeken
Motor proteinek
Motor-proteinek szerkezete<br />
asszoc.<br />
polipeptidek<br />
motor domén<br />
motor<br />
domén<br />
„nyél”<br />
asszoc.<br />
polipeptidek<br />
„nyél”<br />
asszoc.<br />
polipeptidek<br />
Kinezin Miozin Dynein
Motor proteinek<br />
mikrotubulus<br />
kinezin<br />
dynein<br />
nehéz<br />
lánc<br />
könnyű láncok<br />
kinezin<br />
dynein
kinezin<br />
-<br />
+<br />
cAMP<br />
dynein<br />
cAMP<br />
pigment sejtek
Kinezin<br />
ADP<br />
ATP<br />
ADP<br />
ATP<br />
ATP<br />
ADP<br />
ADP<br />
ADP-Pi<br />
Pi
MT-motor proteinek és transzportált elemek<br />
Membrán vezikulum<br />
Golgi<br />
Mitoch.<br />
ER<br />
MTOC<br />
Lizoszóma<br />
Lizoszóma<br />
Cytosol dyneinek<br />
Cytosol kinezinek<br />
Magorsó kinezinek<br />
(Hirokawa, N. Science 1998, 279:519)
Dynein <strong>–</strong> membrán kapcsolat<br />
Dynein<br />
Nehéz lánc<br />
p150<br />
Összekötő láncok<br />
Könnyű láncok<br />
Capping protein<br />
Dynamantin<br />
p62<br />
Spectrin<br />
Membrán<br />
Arp1<br />
(Hirokawa, N. Science 1998, 279:519)
Van más mechanizmus is …
Spazmonémás mozgás - Vorticella
Spazmonéma helix<br />
Kontrakció: 40% ms alatt<br />
Sebesség: 8 cm/s<br />
Negative<br />
töltések<br />
Semlegesítés<br />
Ca 2+ -vel
Aktin-tű<br />
tű mechanizmus Limulus<br />
polyphemus spermiumban<br />
!<br />
acrosoma !<br />
aktinköteg<br />
• A megnyúlás sem myosin-motort<br />
motort, , sem aktin<br />
polimerizációt nem igényel<br />
• A köteg kristályszerkezete változik
Change language