budowa cytoszkieletu PDF

Preview

Summary

Download budowa cytoszkieletu PDF

Description

Imię i nazwisko: Patrycja Michalik

Cechy Budowa

Filamenty pośrednie Włókienka o średnicy ok.10nm, utworzone z białek włóknistych Każde białko jest złożone z globularnej głowy na końcu aminowym, globularnego ogona na końcu karboksylowym oraz domeny środkowej (o charakterze helisy α) wydłużonej na kształt pałeczki (umożliwia parom białek filamentów pośrednich stworzyć stabilne dimery poprzez wzajemne owijanie się jeden wokół drugiego w strukturę superhelisy) Dwa dimery łączą się poprzez wiązanie niekowalencyjne i tworzą tetramer, a następnie tetramery łączą się ze sobą i tworzy się przypominający linię filament pośredni Zadaniem domen globularnych jest wchodzenie w interakcje ze składnikami komórki Pałeczkowate domeny są podobne pod względem rozmiaru i sekwencji aminokwasowej, a domeny globularne różnią się rozmiarem i sekwencją

Mikrotubule Długie, wydrążone w środku cylindry, utworzone przez białko tubulinę → dimer złożony z dwóch białek globularnych – tubuliny α i β powiązanych wiązaniem niekowalencyjnym Całość ma kształt cylindra zbudowanego z 13 równoległych protofilamentów, z których każdy jest linearnym łańcuchem podjednostek tubulinowych Protofilament wykazuje strukturalną polarność (biegunowość) – tubulina α jest eksponowana na jednym a tubulina β na drugim końcu Spolaryzowanie jest takie samo dla wszystkich protofilamentów Koniec z tubuliną β to koniec plus a z tubuliną α to koniec minus Średnica 25nm Sztywne, długie i proste Jeden koniec (koniec minus) przyczepiony do centrum organizacji mikrotubul – centrosomu, biegunów wrzeciona lub ciałka podstawnego rzęski (wyrastają z niego) W centrosomie miejscem nukleacji (punktem startowym do wzrostu mikrotubuli) jest pierścień tubuliny γ

Filamenty aktynowe Helikalne polimery białka – aktyny Elastyczne struktury w kształcie nici o średnicy ok. 7nm Skręcony łańcuch identycznych globularnych cząsteczek aktyny Każdy filament może być uważany za dwuniciową helisę z pełnym obrotem co 37 nm Zorganizowane w liniowe pęczki, dwuwymiarowe sieci i trójwymiarowe żele Mają strukturalną polarność , z końcem plus i końcem minus Cienkie, elastyczne, krótsze od mikrotubul

Lokalizacja wew. komórkowa

Typy

Białka zasocjowane

Otaczają jądro i rozciągają się do krańców komórki, przechodzą przez całą cytoplazmę i wtapiają się w desmosomy Cytoplazmatyczne:  Filamenty keratynowe (w komórkach nabłonkowych)  Filamenty wimentynowe i wimentynopodobne (w komórkach tkanki łącznej, w komórkach mięśniowych oraz w komórkach glejowych układu nerwowego)  Neurofilamenty (w komórkach nerwowych) Jądrowe:  Laminy jądrowe (wzmacniają otoczkę jądrową)  Plektyna (łączy krzyżowo pęczki filamentów ,

Wyrastają mniej więcej ze środka komórki i rozchodzą się do jej końców

 Mikrotubule wrzeciona mitotycznego:  Kinetochorowe  Biegunowe  Astrosfery  Mikrotubule cytoplazmatyczne wyrastające z centrosomu  Mikrotubule wici i rzęsek  Mikrotubule tworzące centriole



Kinezyny (białka motoryczne, które przemieszczają się w

Rozproszone w obrębie całej komórki, ale najbardziej skoncentrowane w warstwie korowej, tuż pod błoną komórkową  Mikrokosmki (umiejscowione na szczytowej powierzchni komórek rąbka szczoteczkowego wyściełającego jelito)  Małe pęczki kurczliwe, które są w cytoplazmie, zdolne do Skórczu i działające jak mięśnie komórki  Tymczasowe struktury takie jak uwypuklenia na wiodącym końcu pełzającej komórki  Pierścienie kurczliwe, które dzielą cytoplazmę na dwie części w momencie podziału komórki



Białka wiążące aktynę w pęczki (utrzymują filamenty aktynowe razem w

w filamentami







utrzymuje je razem, łączy również filamenty pośrednie z mikrotubulami, z filamentami aktynowymi i z adhezyjnymi strukturami w desmosomie) Desmoplakina (wchodzi w skład desmosomów, łączy z filamentami) Białka epidermalne – filagryna (spoiwo keratynocytów w naskórku) Związane z laminami – LAP1, LAP2, LBR… (utrzymywanie struktury otoczki jądrowej)

kierunku końca plus mikrotubuli) Dyneiny (przemieszczają się w kierunku końca minus) Zarówno kinezyny jak i dyneiny mają dwie globularne głowy i ogon, który wiąże się z określonymi składnikami komórki i determinuje rodziaj transportowanego cargo (ładunku)  Dyneina rzęskowa (generuje ruch zginający rdzenia rzęski)  Neksyna (białko, które łączy sąsiednie dublety mikrotubul w rzęsce/wici razem)  MAP2 (białko towarzyszące, stabilizujące mikrotubule – wiązanie z innymi elementami)  Tau (stabilizacja)  +TIP (wiążą rosnące końce mikrotubul i regulują ich funkcje; najważniejszymi białkami sieci oddziaływań +TIP są białka EB – pomagają one w przyłączaniu innych białek +TIP do rosnących końców plus mikrotubul) 





 





 



równoległych pęczkach w mikrokosmkach) Białka wiążące poprzecznie (trzymają razem filamenty aktynowe w żelopodobnej sieci w obrębie kory komórki) Białka tnące filamenty – gelsolina (tnie filamenty na krótsze fragmenty i w ten sposób zmienia żel aktynowy w bardziej płynną postać) Białka motoryczne (tworzą pęczki skurczowe w mięśniach) Integryny (białka transbłonowe w błonie komórkowej lamellipodii i filopodii, tworzą połączenie pomiędzy filamentami a podłożem w trakcie ruchu komórki) Białka aktyno podobne (ARP) (zapoczątkowują tworzenie rozgałęzionych filamentów aktyny, wiążą się z istniejącymi filamentami, gdzie formują zawiązki wzrostu nowego fi lamentu Miozyna I (białko motoryczne odpowiedzialne za transport składników komórki) Miozyna II (tworzy struktury kurczliwe z filamentami aktynowymi – sarkomery) Tropomiozyna (wiąże się z aktyną pokrywając siedem monomerów aktynowych, zapobiega wiązaniu się głów miozyny z filamenten aktynowym) Troponina (kompleks białkowy, który zawiera białko wrażliwe na jony wapnia –

Funkcje

Mechanizm regulacji polimeryzacji

 Poprzez napinanie się i rozkładanie efektu miejscowo przyłożonych sił, zapobiegają pękaniu komórek i ich błon w odpowiedzi na rozciąganie. Nadają komórce mechaniczną wytrzymałość  Wzmacniają wewnętrzną powierzchnię wewnętrznej błony jądrowej

Fosforylacja i defosforylacja lamin Fosforylacja → zmiana konformacji lamin →osłabienie wiązań między tetramerami → rozpad filamentów

 Tworzą system szlaków, wzdłuż których mogą być przemieszczane pęcherzyki, organelle i inne składniki komórkowe (określanie pozycji organelli i ukierunkowany transport wewnątrzkomórkowy dzięki swojej polarności)  Wpływają na rozmieszczenie błon w komórce eukariotycznej za pośrednictwem białek motorycznych  Kiedy komórka wchodzi w stadium mitozy, mikrotubule cytoplazmatyczne ulegają demontażowi i formują wrzeciono mitotyczne odpowiedzialne za rozdział chromosomów  Tworzą struktury takie jak rzęski i wicie, które służą jako urządzenie napędowe lub wprawiają w ruch ciecz nad powierzchnią komórki  Nadają polaryzację komórce Tubulina polimeryzuje z ośrodka nukleacji Mikrotubule są dynamicznie niestabilne – cząsteczki tubuliny mają zdolność do hydrolizowania GTP



 



troponinę C – towarzyszące cząsteczce tropomiozyny; jony wapnia po połączeniu z troponiną zmieniaja jej kształt co powoduje przesunięcie cząsteczki tropomiozyny i pozwala głowom miozyny związać się z fi lamentem aktynowym i zapoczątkować skurcz) Niezbędne do wykonywania ruchów (bez nich komórka nie może pełzać, pochłaniać dużych cząstek w wyniku fagocytozy lub dzielić się) Tworzą lamellipodia (cienkie, blaszkowate) i filopodia (cienkie, sztywne, wydłużone wypustki) na końcu wiodącym, które odpowiadają za ruch komórki Tworzą aparat kurczliwy mięśnia Są powiązane przez białka łączące się z aktyną w sieć, która wspiera zewnętrzną powierzchnię komórki i nadaje jej mechaniczną wytrzymałość Decydują o kształcie i właściwościach mechanicznych błony komórkowej i powierzchni komórki

Filamenty aktynowe mogą rosnąć przez przyłączanie monomerów aktynowych do każdego z końców, ale tempo wzrostu jest szybsze przy końcu plus Monomer aktynowy jest połączony z ATP, który ulega

Defosforylacja na końcu mitozy → ponowne łączenie się lamin

Każdy wolny dimer tubulinowy jest związany z cząsteczką GTP, która jest hydrolizowana do GDP krótko po tym jak podjednostka zostanie dodana do rosnącej mikrotubuli Tubulina połączona z GTP tworzy silne połączenia , a tubulina z GDP ma inną konformację i wiąże się słabiej Jeśli polimeryzacja postępuje szybko, cząsteczki tubuliny są dodawane do końca mikrotubuli szybciej niż następuje hydroliza GTP – powstaje czapeczka GTP – mikrotubula będzie kontynuować wzrost Jednak jeśli nastąpi hydroliza GTP zanim zostanie przyłączona następna tubulina – następuje depolimeryzacja – cząsteczki tubuliny odłączają się Tubulina z GDP dołącza do puli niespolimeryzowanych cząsteczek w cytozo lu Gdy wymieni GDP na GTP ponownie nabywa zdolność do połączenia się z inną mikrotubulą Kolchicyna może wiązać się ściśle z wolnymi cząsteczkami tubuliny i zapobiegać polimeryzacji (wrzeciono mitotyczne zanika i komórka zatrzymuje się w środku mitozy) Taksol wiąże się z mikrotubulami i zapobiega uwalnianiu podjednostek tubulinowych

hydrolizie po przyłączeniu monomeru do fi lamentu Hydroliza zmniejsza siłę oddziaływań między monomerami oraz stabilność polimeru, co ułatwia depolimeryzację (demontaż) (zasada polimeryzacji tak jak w przypadku mikrotubul) Tymozyna i profilina – wiążą się z polimerami aktyny w cytozolu, chroniąc je przed przyłączeniem się do końców filamentów aktynowych – utrzymywanie rezerwy monomerów aktyny do czasu kiedy są one potrzebne – regulacja polimeryzacji aktyny w komórkach Białka Rho: Aktywacja białek Rho uruchamia polimeryzację filamentów aktynowych. Aktywacja białka wiążącego GTP – Cdc42 – uruchamia polimeryzację aktyny i upakowywanie w pęczki w celu utworzenia filopodiów Aktywacja Cdc42 zwiększa aktywność enukleacji aktyny kompleksów ARP, ale dodatkowo zapoczątkowuje odłączenie czapeczek od końców plus filamentów aktynowych Aktywacja białka Rac zapoczątkowuje tworzenie płaskich lamellipodiów i błona marszczy się

Metody detekcji





Identyfikacja filamentów pośrednich: cytokeratynowych i wimentynowych metodą pośredniej immunofluorescencji (z użyciem przeciwciał przeciwko wimentynie – IgM i przeciwko cytokeratynie – IgG) Identyfikacja filamentów cytokeratynowych pośrednią metodą immunoenzymatyczną (inkubacja komórki z przeciwciałem sprzężonym z peroksydazą)

MCAK – należy do rodziny kinaz 13 – ma zdolność do depolimeryzacji mikrotubul przez usunięcie czapeczki GTP Kip3p – należy do rodziny kinaz 8 i również destabilizuje czapeczkę XMAP 215 – należy do rodziny białek MAPs, katalizuje polimeryzację mikrotubul mikroiniekcja tubuliny, w której grupa aminokwasów wyeksponowana na powierzchni polimeryzujących MT zostaje oznaczona chemicznie za pomocą fluorescencyjnych barwników będących pochodnymi Nhydroksysukcynimidu (metoda zastępowana przez zastosowanie egzogennej formy tubuliny znakowanej białkami zielonej fluorescencji (GFP) lub jej pochodnymi) Przyżyciowe barwienie barwnikiem Sir ludzkich fibroblastów -tubuliny, a następnie obrazowanie metodą STED (mikroskopia bliskiego pola) i znakowane znacznie większym fluoroforem SNAP, poprzez wiążące się do mikrotubul białko CEP41 zastosowanie komplementarnie fotoaktywowanych białek fluorescencyjnych (PACF) połączonych z białkiem EB1

Znakowana falloidyna (zazwyczaj fluorescencyjnie) jest związkiem używanym powszechnie do wykrywania F-aktyny w komórkach. Falloidyna jest silną toksyną wytwarzaną przez muchomora sromotnikowego (Amanita phalloides), która wiąże się z aktyną powodując stabilizację Faktyny...