Komórka eukariotyczna
cytoplazma + jądro komórkowe
Cytoplazma
cytoplazma organelle podstawowa
(cytozol)
złożony koloid wodny cząsteczek i makrocząsteczek
i kompleksy
białkowe (+RNA) (układ
wykonawczy)
(centrum informacyjne)
Cytoplazma podstawowa (macierz cytoplazmatyczna)
• ok. 55% objętości komórki
• złożony koloid wodny białek (20%)
i wszystkich rozpuszczalnych związków chem., biorących udział w przemianie materii komórki (zol/żel)
Procesy zachodzące w cytoplazmie podstawowej - wszelkie procesy związane z metabolizmem pośrednim
biosynteza / degradacja białek (translacja)
początkowy etap oddychania (glikoliza lub oksydacyjny szlak pentozofosforanowy)
synteza innych związków cytoszkielet
rybosomy proteosomy
krople tłuszczu, ziarna glikogenu
CYTOSZKIELET
• Filamenty aktynowe
• Filamenty pośrednie
• Mikrotubule Sieć włókienek białkowych;
struktura wysoce dynamiczna
Fibroblast Fibroblast
CYTOSZKIELET
7nm 10nm 25nm
Filamenty pośrednie
• ich średnica 9-12 nm
• zbudowane z białek specyficznych tkankowo
• stanowią ochronę mechaniczną komórki
• odpowiedzialne za sprężystość cytoplazmy
Budowa filamentu pośredniego
Budowa filamentu pośredniego
Filamenty pośrednie
I i II
III
IV V
Klasyfikacja FP w oparciu o sekwencje domeny trzonowej (a- helisy)
homo- i heteropolimery 12 izoform w ludzkim naskórku
• zwykle 1 klasa cytoplazmatycznych FP w danym typie komórek
• komórki nowotworowe – ekspresja FP jak w komórkach „wyjściowych”
Białka wiążące filamenty pośrednie
Plakiny plektyna desmoplakina Białka epidermalne
filagryna Związane z laminami
LAP1, LAP2, LBR…
Plektyna konieczna do nadania komórkom wytrzymałości (wiązki filamentów)
Filamenty pośrednie wzmacniają komórkę
zwierzęcą
Filamenty pośrednie keratynowe
w komórkach epitelialnych
Mikrografia fluorescencyjna komórek epitelialnych w hodowli – wybarwione wiązki filamentów keratynowych
desmosomy
półdesmosomy
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)
Filamenty pośrednie wzmacniają komórkę CYTOSZKIELET
Cytoszkielet aktynowy
G-aktyna
370 aminokwasów 42 – 43 kDa
izoformy:
a-, b-, g -aktyna konserwatywna
Filamenty aktynowe (F-aktyna)
Cytoszkielet aktynowy
agregacja
13
Oddziaływania hydrofobowe Słabe wiązania niekowalencyjne
hydroliza ATP
Cytoszkielet aktynowy Cytoszkielet aktynowy
„Polimeryzacja” aktyny
Cytoszkielet aktynowy
50% ~ 50%
50 - 200µM G-aktyny
Białka wiążące aktynę (ABP -actin binding protein)
białka wiążące monomery (profilina, tymozyna) białka czapeczkujące
białka wiążące się wzdłuż FA
białka tnące
białka wiążące filamenty ze sobą
białka wiążące filamenty z błonami
Białka wiążące F-aktynę
białka tnące, białka czapeczkujące - białka wiążące się wzdłuż FA
tropomiozyna
stabilizują filamenty
destabilizują filamenty
kofilina
Białka wiążące aktynę
białka wiążące filamenty ze sobą
równolegle krzyżowo równolegle
krzyżowo
- 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
Miozyny - aktynozależne białka motoryczne Niektóre funkcje miozyn
Miozyny - aktynozależne białka motoryczne
około 40 rodzin
rośliny kręgowce
„+”
„-”
Miozyny -aktynozależne białka motoryczne
właściwości hydrolityczne miozyny aktywowane przez aktynę hamowane przez jony Mg+2
Bipolarny filament 15-20 cząsteczek
Miozyny -aktynozależne białka motoryczne
Miozyna II dimer
2 łańcuchy ciężkie
superhelisa 4 łańcuchy lekkie
szyjka (ramię dźwigni) koniec
koniec
Stabilne struktury aktynowe w komórce
Mikrokosmki:
„Kroczenie”
miozyny po FA
cykl skurczowy około 15ms 1 filament gruby-300 głów miozyny
Cykl zmian umożliwiający wędrówkę miozyny po filamencie aktynowym
Organizacja filamentów aktynowych w komórce
Cytoszkielet aktynowy - funkcje
• warunkuje kształt komórki
• cytokineza
• ruchy wewnątrzkomórkowe
• ruch komórki
Organizacja filamentów aktynowych rola białek Rho
Nadrodzina RAS Rho Rab Arf/Sar Ran Ras
Rodzina Rho rho rac cdc42
Mikrotubule
podjednostki strukturalne
13 (11-16) 55kDa i 53kDa
450 aminokwasów strukturalna polarność
Mikrotubule
wydłużanie /
/skracanie
powstawanie mikrotubul
nukleacja elongacja stan równowagi
in vivo - dodawanie dimerów tubulinowych na końcu „+”
powstawanie mikrotubul w komórce
MT wyrastające z ośrodków nukleacji (centrosomu)
Mikrografia elektronowa:
A) pierścienie gama-tubulinowe B) wyrastające pojedyncze Mt
Mikrotubule
centrosom
Mikrotubule
dynamiczna niestabilność
Film
Mikrotubule
dynamiczna niestabilność
Modyfikowanie dynamicznej niestabilności mikrotubul
białka towarzyszące – MAP (microtubule associated proteins)białka MAP – stabilizujące lub wiążące mikrotubule
- stabilizacja ( tau) - wiązanie z innymi elementami
(MAP2 -FA)
Mikrografia elektronowa przekroju poprzecznego wiązki Mt:
C) nadekspresja MAP2 D) nadekspresja tau
Mikrotubule
białka motoryczne - kinezyny i dyneiny
B) kinezyna C) dyneina
cytoplazmatyczna D) dyneina rzęskowa
Mikrotubule
białka motoryczne – nadrodzina kinezyn
200 białek min 14 rodzin Kinezyny KRPs (kinesin related proteins)
„kroczą” do końca + Mt (wyjątek Ncd)
Mikrotubule
białka motoryczne - kinezyny
Mikrotubule
białka motoryczne - kinezyny
Cząsteczka GFP-kinezyny krocząca po mikrotubuli (0,3mm/s) Kinezyny:
kierunkowość ruchu procesywność (krok 8nm, 1 ATP)
Mikrotubule
białka motoryczne- dyneiny:
-cytoplazmatyczne -rzęskowe
cząsteczki dyneiny cytoplazmatycznej - 2mm/s rzęskowej - 14mm/s
