Mikrotübül Dinamiği, Hücre iskeleti ve Mitoz

Mikrotübül Dinamiği, Hücre
iskeleti ve Mitoz
1. Hücre iskeleti nedir?
2. Filament tipleri ve polimerizasyon
3. Motor proteinler
1
Hücre iskeleti Dinamik
ve işlevsel bir yapı
Üç tip filament:
A. Arafilamentler
B. Microtubuller
C. Microfilamentler
Hücresel dağılımları birbirine benzer.
Hücre iskeleti
İskelet desteği
Hücre bölünmesi
Hücre hareketi
Fagositoz
Salgı
Organel hareketi
Sitoplazmik akım
Hücre çeper oluşumu
Sinyal iletimi
Gen anlatımı için
önemlidir.
Mikrotübül yeşil,aktin kırmızı,
ara filamentler sarı
2
Hücre iskeletinin ana elementleri
Özellik
Mikrotübül
Mikroflament
Ara filament
Yapı
Yuvarlak 13
alt üniteli
2 Aktin
filamenti
Super dönümlü
fibröz
proteinler
8-12nm
Çap
25nm, 15 nm
lümen
Protein alt Tubulin ( alfa ve
üniteleri
beta)
İşlev
Hücre şekli
Hücre hareketi
Kromozom
hareketi
Organel hareketi
7nm
Aktin
Keratin ve ilgili
proteinler
Hücre şekli ve Hücre şekli
Hücre şekli
Nukleus ve
değişiklikleri
organellerin
tutunması
Nuklear lamina
oluşması
3
Kültüre alınmış hücrelerde tüm sitosolü doldurur, Bölünme
sırasında iğ şeklini alır ve sil ve flagellumun şeklini almasına
yardım edr.
Polimerizasyon: örnek
Üç fazı vardır:
1. Lag faz: nukleasyon
2. Uzama
3. Denge
4
Mikrotubuller
Mikrotubuller
Altunite: tubulin
MW: ~50 kD, α- és β-tubulin -> heterodimer
1 bağlı GTP veya GDP;
α
β
5
6
Mikrotubuller
~25nm kalınlığında, tup biçimli
13 protofilament
Sağa dönümlü kısa heliks
Sola dönümlü uzun heliks
Polimer
Mikrofilamentler (aktin)
7
Mikrofilamentlerin işlevleri
Plasma membranının altında yoğunlaşırlar
vehücreye mekanik destek sağlarlar.
Hücre şekli ve hareketini sağlarlar.
Aktin filamentleri ile miyosin kontraktil yapılar
oluştururlar..
Aktin monomeri
Globular (G-) aktin
MW: 43 kDa, 375 aa,
1 bağlıATP veya ADP
Subdomains (4)
8
Filament
• polimerizasyon
~ in vivo ‘da in vitro’ya göre 100 kez hızlı.
Aktin filamenti
(F-actin)
37 nm
~7 nm kalınlığı, in vitro 10 µm, in vivo 1-2 µm
İkili sarmal
Yarı fleksibil polimer
"barbed end“ ve "pointed end"
(“barbed” =+ hızlı polimerizasyon, “pointed” =- yavaş polimerizasyon)
9
Aktinler için hücre işlevleri
Ara filamentler
10
Doku özgül IF tipleri
Nuklear laminler
A, B, C laminler
(65-75kDa)
Vimentin tipi
Vimentin (54kDa)
Desmin (53kDa)
Peripherin (66kDa)
Keratinler
Type I (asidik) (40-70kDa)
Type II (neutral/basik) (40-70kDa)
Neuronal IF
neurofilament proteinler (60-130kDa)
Monomer globular değil, bir fiber
Vimentin dimer
11
Polimerizasyon
Polimerizasyon hücrede olur.
Sentral çubuklar (α-helix)
2 dimer -> tetramer
(antiparalel yapı
Tetramers
-> protofilaments
protofilamentum
8 protofilament -> filament
filamentum
Motor protein tipleri
1. Aktin-temelli: miyosinler
Klasik(miozin II) ve klasik olmayan
myosinler
Myosin aileleri: myosin I-XVIII
2. Mikrotubul temelli motorlar
a. Dynein
Flagellar ve sitoplasmik dyneinler. MW~500kDa
MT’ nin eksi ucuna doğru hareket ederler.
b. Kinesin
Cytoskeletal kinesinler
Neuronlar, aksonlar boyunca kargo transportu
Kinesinailesi: klasik kinesinler + isoformları. MW~110 kDa
MT’ nin eksi ucuna doğru hareket ederler.
3. Nukleik asid temelli
DNA ve RNA polimerazlar
DNA boyunca hareket ederler ve kuvvet oluştururlar.
12
Motor proteinler
• Hücre iskeleti fiberleri üzerinde “yürür” veya kayar
• Myosin mikrofilamentlerde
– Kinesin ve dynein lerde
• ATP hidrolizi ile enerji kullanır
• Hücre iskeleti fiberleri :
– Organel veya vesikülleri taşımada kamyon görevi görür
– Birbiri üzeründe kayarlar
Örnek: Myosin kas hücrelerinde
13
Myosinler için hücre işlevleri
myosin aktin filamentinin üzerinde + kutuptan başlayarak yürür.
Kinesin şeması
14
Mikrotubuller üzerinde yürürme
Actin için hücre iskeleti düzenlenmesi
15
Sentrioller hücre içerisindeki silindirk
yapılardır. Bir çift olarak birbirine dik durumda
bulunurlar. Herbir sentriolun silindiri 9 adet
birbirine bağlı 3lü mikrotubulden oluşur. İç
kısmı boş gibi görünür.
Sentriol mikrotubulleri oldukça stabildir.oluşur.
İç kısmı boş gibi görünür. α- ve β-tubulin
hetrodimerleri sentriol triplet
mikrotubullerinde bulunurlar ve
poiglutamilasyonla modifiye
edilmişlerdir.Sentriol taşıyan organizmalar ek
tubulin içerirler ve bunlar sentriol yapısında iş
görürler.
16
Sentrozom bir protein kitlesidir. Mikrotubul organize
edici bölge olarak (MTOC)da tanımlanır.Bu yapı
hayvan hücrelerindeki sentriolleri çevirir.Sentrozomal
proteinler perisentrin ve gamma tubulindir.
İnterfazda MTOC nukleusun yanında yer alır ve oluşan
mikrotubuller bir yüzey oluşturur ve – uçları ile
sentrozoma bağlanırlar.
Hücre bölünmesi sırasında duplike olmuş
sentrozom mitotik iğin oluşmasına yardım eder.
Sentrozom materyali sil ve flagelumların
oluşmasında da önem taşır.
17
Hayvan hücreler interfazında (-) MT uçları MTOC’a proksimaldedir.
Hücre mitoza girince iğ ipliği oluşur ve (-) MT uçları iki kutuptan birine
doğrudur.
Sinir hücrelerinde (-) MT uçları aksonon bazına doğrudur.
Bitki hücrelerinde birçok MTOC’la mikrotubul hücre korteksindedir.
Kinesinlerin Bim C ailesi bipolar yapılar oluşturur, bu aypı
mikrotubullerin birbiri üzerinden kayışını sağlar. Bim C motor
domainleri + uçlara doğru yürür. Kutupları iter ve uçlara tubulin
eklenir. Bu yolla hücre uzar.
18
Kinesinlerin ailesinin bazı üyeleri mikrotubul yıkımını
düzenlerler. Kinesinle ilgili proteinler iğ mikrotubullerinin
kromozomlara mitoz sırasında bağlandığı kinetotokdadırlar.
Bunlar da tubulin ayrışmasında iş görebilirler. Kromozom
hareketi mikrotubullerin kısalması ile olur.
Dyneinler – uçlu motor proteinlerdir. İlk sil ve flagellumlarda
çalışılmışlardır. Sitoplazmik dyneinler organellerin hareketinde
önem taşır.
19
20
21
22
23
24
25
26
Hayvan ve
bitki hücrelerinde
sitokinez farkı. Bitki hücrelerinde Hücre plağı oluşumu.
27
28