Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

Forelesninger i BI 316 - Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Cell Motility - Microtubules and Intermediate Filaments - Kap. 19 Tor-Henning Iversen Plantebiosenteret,

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "Forelesninger i BI 316 - Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Cell Motility - Microtubules and Intermediate Filaments - Kap. 19 Tor-Henning Iversen Plantebiosenteret,"— Utskrift av presentasjonen:

1

2 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Cell Motility - Microtubules and Intermediate Filaments - Kap. 19 Tor-Henning Iversen Plantebiosenteret, Biologisk Institutt, NTNU, 7491 Trondheim ßPBS`hjemmeside :www.plantebiosenteret.no ß

3 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Emner som gjennomgåes Innledning ßMikrotubuli (Del 19.1) : ßMikrotubuli struktur - tubulin ßMikrotubuli - dynamikk og assosierte proteiner (Del 19.2) : ßMikrotubuli - organisering av oppbyggingen av mikrotubuli ßForbindelser som påvirker mikrotubuli-dynamikken ßKinesin, dynein og intracellulær transport (Del 19.3) : ßMikrotubuli - et spor for vesikel- og organell-transport ? ßKinesin og dynein - mikrotubuli motor proteiner ßCilier og flageller (Del 19.4) : ßStruktur og bevegelse - mikrotubuli ßDynenin

4 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Emner som gjennomgåes ßMikrotubuli - dynamikk og motorproteiner i mitose (Del 19.5) Mikrotubuli maskin og kromosom-separasjon Kinetochore - kromosom-sentromer Spindelfunksjon Kromosom-bevegelse Anafase Cytokinese Plantecellevegg ßIntermediære filamenter (IF) (Del 19.6) Struktur og funksjon av IF IF proteiner og organisering i filamenter IF som dynamiske polymere IF og kobling til andre cellestrukturer IF - membraner, cell junctions, sarcomerer og keratin

5 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Innledning ß Mikrofilamenter som er den minste typen av cytoskjellettfibre, er gjennomgått i Kap. 18. ß Kap. 19 tar for seg Mikrotubuli og Intermediære filamenter (IF) som er viktige for bevegelse og form hos cellen - begge er lange protein-polymere ß Lokalisert i cytosol - mellom kjerne og cellemembran ß I en overordnet sammenheng så er : ß Mikrotubuli - ansvarlig for cellebevegelse gjennom polymerisering/depolymerisering (cilier, flageller, transport av vesikler, kromosomforflytning, bevegelse av nervecelle-axoner) ß IF - kun strukturell funksjon

6 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli Mikrotubuli struktur - tubulin ß Mikrotubuli er en polymer av globulære tubulin-underenheter arrangert i et sylindrisk rør ß Byggeblokker er  - og  - tubulin i en heterodimer (også en tredje form -  -tubulin deltar under polymeriseringen ). GTP deltar ved irreversibel og reversibel binding på to seter til  - og  - tubulin. I  - tubulin-setet hydrolyseres GTP --> GDP. Dette er et utbyttbart sete hvor GDP kan erstattes av GTP. Den fysiske lokalisering er vist på Figure ß Den tubulære form opprettholdes gjennom laterale og longitudinelle interaksjoner mellom tubulin-underenhetene. Det longitudinelle protofilament er lateralt assosiert gjennom sylindre til et enkelt (singlet) rør - dvs. en mikrotubulus (Figure 19-2b).

7 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli (forts.) Mikrotubuli struktur - tubulin ß Hver mikrotubulus består vanligvis av 13 protofilamenter - kan også være dubletter (f.eks. i cilier) og tripletter (f.eks. i sentrioler) av rørene (Figure 19-3). Mikrotubuli har også en (+) og (-) ende. Figure 19-3

8 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli (forts.) Mikrotubuli struktur - tubulin ß Mikrotubuli kan være både lang- og kortlivet. De siste (ustabile ) deltar i mitosen - de langlivete finnes i ikke-replikerende celler mens f.eks. neuroner - som gjennomfører lange prosesser kalt axoner- har en indre kjerne av stabile mikrotubuli av fundamental betydning(Figure 19-4b). Figure 19-4

9 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli (forts.) ßMikrotubuli - organisering av oppbyggingen av mikrotubuli ßI interfase vil cytosol struktureres av et hjul med skjeker (spoke) -mønster hvor skjekene går ut fra et sentral sete - en sentrosom (i dyreceller) eller generelt et mikrotubuli-organiserende senter (MTOC- gult Fig. 19-5a) som i dyr (men ikke planter og sopp) kan inneholde et par sentrioler (Figure 19-5b). Figure 19-5

10 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli (forts.) ßMikrotubuli - organisering av oppbyggingen av mikrotubuli ßDepolymerisering av mikrotubuli kan skje eksperimentelt ved endringer i temperatur (0 o -37 o C) eller ved bruk av f.eks. colcemid. Når dette fjernes deltar sentrosomen i en repolymerisering av mikrotubuli (Figure 19-6). Figure 19-6

11 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli (forts.) ßMikrotubuli - organisering av oppbyggingen av mikrotubuli ßMTOC er ansvarlig for organisering og derved polariseringen av de cellulære mikrotubuli i ulike celler og cellefaser (Figure 19-7). Figure 19-7

12 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli (forts.) ßMikrotubuli - organisering av oppbyggingen av mikrotubuli ßI organiseringen (assembley) og polymeriseringen av mikrotubuli underenheter deltar også proteinet  -tubulin (Figure 19-8 b). Figure 19-8 b

13 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli - dynamikk og assosierte proteiner (Del 19.2) Hvordan skjer assembley, disassembley og polarisering av mikrotubuli ? ßMikrotubuli samles ved polymerisering av  /  - tubulin-dimerene. Dette skjer primært ved (+)-enden. Etter samlingen er mikrotubuli-stabiliteten temperatur- og konsentrasjons- avhengig (Figure 19-9). Den kritiske konsentrasjonen (C c ) er hvor dimere  /  - tubulin er i likevekt med mikrotubuli. Figure 19-9

14 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli - dynamikk og assosierte proteiner (Del 19.2) Hvordan skjer assembley, disassembley og polarisering av mikrotubuli ?. ßMikrotubuli samlingen omfatter tre trinn : 1. Dannelse av protofilamenter fra  /  - underenheter, 2. Assosisering av protofilamentene til å danne vegg i mikrotubuli og 3. Forlengelse av protofilamentene ved påføring av nye underenheter (Figure 19-11). Figure 19-11

15 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli - dynamikk og assosierte proteiner (Del 19.2) Forbindelser som påvirker mikrotubuli-dynamikken ßDynamisk ustabilitet er en fremtredende egenskap ved mikrotubuli (se Figure 19-13) - påvist både in vitro og in vivo. Vekst og reduksjon i lengde av mikrotubuli kan følges på video. ßOver og under den kritiske konsentrasjonen (C c ) gir resp. vekst og reduksjon av den totale masse av mikrotubuli. Figure 19-13

16 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli - dynamikk og assosierte proteiner (Del 19.2) Forbindelser som påvirker mikrotubuli-dynamikken ßLokalisering av GTP eller GDP på det utbyttbare setet på  - tubulin ved (+) enden påvirker også stabiliteten til mikrotubuli (Figure 19-15). ßDrugs som påvirker stabiliteten av mikrotubuli er colchicine, taxol og vinblastine - alle isolert fra planter. Bruk av colchicine - og colcemid - blokkerer metafase. Taxol påvirker forlengelse/avkorting og vinblastine blokkerer ved å danne vinblastine parakrystaller. Figure 19-15

17 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli - dynamikk og assosierte proteiner (forts.) Mikrotubuli -assosierte proteiner (MAP) ßMikrotubuli-assosierte proteiner er blitt isolert sammen med tubuliner. ßDe såkalte assembley-MAPs som er ansvarlig for kryss-binding av mikrotubuli i cytosol, er organisert i to domains. De ulike grupper av MAPs er presentert i Table For detaljer i funksjon og struktur av disse vises til tabellen og teksten i boken. ßNår MAP dekker den ytre veggen av et mikrotubulus er tubulin-underenhetene ikke istand til å til å dissosiere fra endene av mikrotubuli dvs. MAP hindrer cytosoliske mikrotubuli fra å depolymerisere. ßLengden av mikrotubuli kontrolleres ved modulering av bindingen av MAP. Sentralt i dette er fosforylering av MAP. ßTo enzymer - MAP-kinase som er viktig i fosforyleringen av MAP - og cdc2 kinase, har stor betydning i celle signalisering og kontroll (Kap. 20) av cellesyklus (Kap. 13).

18 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Kinesin, dynein og intracellulær transport (Del 19.3) Mikrotubuli - et spor for vesikel- og organell-transport ? ßVesikler og proteiner transporteres inne i cellen langs mikrotubuli-spor ßEt meget konkret eksempel er den axonale transport. Hastighet og formen på denne transporten kan bestemmes ved puls-radioaktivitetsforsøk (Figure 19-19). Den axonale transport skjer i begge retninger ; anterograde transport fra cell-body til de synaptiske junctions og retrograde transport mot cell-body. Figure 19-19

19 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Kinesin, dynein og intracellulær transport (Del 19.3) Mikrotubuli - et spor for vesikel- og organell-transport ? ßOgså i melanoforer dvs. spesialiserte pigmentceller som amfibier og fisk bruker for å endre farge, skjer transporten av pigment-kornene langs mikrotubuli-spor. ßMest alment kjent er transporten av Golgi-vesikler og det at ER-membraner bindes med bestemte proteiner til mikrotubuli og at membranene synes å forlenges langs slike spor. Begge systemer er tett koblet opp mot MTOC.

20 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Kinesin, dynein og intracellulær transport Kinesin og dynein - mikrotubuli motor proteiner ßFor å avklare de axonale mekanismer er det undersøkt i in vitro-forsøk hvilke proteiner som kan fremme transporten av synaptiske vesikler langs mikrotubuli. ßVed eksperimentelt bruk av vesikler, nerve cytosol, AMPPNP (analog til ATP) og ATP ble det påvist at kinesin er et motor-protein som transporterer vesikler, proteiner og organeller langs mikrotubuli. ßStrukturen av kinesin er vist i Figure ; tre domains - to tunge kjeder (hode), et  - helix nakke-område og to lette kjeder ( hale). Respektive oppgaver ; 1. Hode: ATP- hydrolyse + binding av mikrotubuli (ansvarlig for motor-aktiviteten) og 2. Hale : binding til vesikler (cargo). Figure 19-23

21 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Kinesin, dynein og intracellulær transport Kinesin og dynein - mikrotubuli motor proteiner ßKinesin ligner strukturelt Ras (guanin-nukleotid- bindingsprotein) og har også likheter med myosin-motor- domain - viser felles opphav. ßKinesin-motor transport er anterograde dvs. transporterer vesikler fra (-) til (+) enden på et mikrotubuli (Figure 19-24). ßKinesin tilhører en familie (12 medlemmer) av beslektede motor-proteiner men med bl.a. forskjell i hale-domain. Kinesin kan også deles i to funksjonelle grupper - cytosolisk- og spindel- kinesin - avhengig av cargo (se oversikt i Table 19-2). Figure 19-24

22 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Kinesin, dynein og intracellulær transport Kinesin og dynein - mikrotubuli motor proteiner (forts.) ßDynein tilhører en annen gruppe av ekstra store motor-proteiner, men med transportretning motsatt (retrograde) av kinesin - dvs.mot (-)enden av mikrotubuli. ßDynein er delt i to funksjonelle klasser (Table 19-2); cytosolisk (vesikler og kromosomer) og axonemal (cilia og flageller).

23 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Kinesin, dynein og intracellulær transport Kinesin og dynein - mikrotubuli motor proteiner (forts.) ßStrukturelt ligner dynein kinesin pga de to hoder (Figure 19-25). Men - dynein kan ikke fremme transport uten hjelp av komplekser av mikrotubuli- bindingsproteiner (MBP). Best karakterisert er dynactin med 8 underenheter bl.a. dynamatin, actin-capping protein Arp 1 og Glued. Figure 19-25

24 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Kinesin, dynein og intracellulær transport Kinesin og dynein - mikrotubuli motor proteiner (forts.) ßI Figure er vist en generell - men forenklet modell - for kinesin-(anterograde) og dynein-(retrograde) fremmet transport i cellen.Retningen av vesikeltransporten er også avhengig av orienteringen av mikrotubuli som er bundet av MTOC. Figure 19-26

25 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Cilier og flageller - struktur og bevegelse (Del 19.4) Struktur og bevegelse - betydning av mikrotubuli ßBølgebevegelsen er karakteristisk for cilier (korte) og flageller (lange) - de siste illustrert i Figure med sædcelle (a) og Chlamydomonas (b). Merk at bøyningen presser på omgivende medium og presser cellen forover eller beveger væske langs et fiksert epitel. Merk også forskjellen mellom de to faser ; effective og recovery stroke. Figure 19-27

26 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Cilier og flageller - struktur og bevegelse (Del 19.4) Struktur og bevegelse - betydning av mikrotubuli ßAxonem er den sentrale samling av mikrotubuli i et ”9 + 2” mønster (Figure 19-28) avgrenset av en plasmamembran. Hver dublett mikrotubulus inneholder A og B -rør bundet sammen med proteinet tektin. Forøvrig finnes 13 og 10 protofilamenter med dynein-armer, nexinbinding, inner sheat og radielle skjeker (spoke) med hode på. Figure 19-28

27 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Cilier og flageller - struktur og bevegelse (Del 19.4) Struktur og bevegelse - betydning av mikrotubuli ßAxonemet er festet til et basal-legeme (Figure 19-29) som hver består av ni triplett- mikrotubuli(Figure 19-3). ßBiokjemiske og genetiske studier av Chlamydomonas reinhardtii og mutanter av denne har gitt mye kunnskap om flageller. ßAxonem- bevegelsen er en gliding av protein-filamenter relativt til hverandre. Her spiller dynein en sentral rolle. Figure Figure 19-3

28 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Cilier og flageller - struktur og bevegelse Betydning av dynenin ßMekanismene for dynein-fremmet gliding av de axonemale ytre dublett-mikrotubuli er vist i Figure og ßSentrale elementer i bevegelsen er : SDynenin er flerhodete motor-proteiner SKraften som kreves for aktiv gliding krever ATP SCilier og flageller har en aktiv ATPase som er forbundet med dynein-armene SBinding og hydrolyse av ATP medfører at dynein-armene suksessivt frigjøres fra og bindes til nærliggende dublett SGlidingen (lineær) skjer relativt mellom dublett A og B subfiberen og mot (-)-basis av B ßAxonemalt dynein består strukturelt av basis og hode, basis er festet til A-delen og hodet til B-delen, ATP hydrolyseres i A-delen, ATP bindes til hodet. Figure Figure 19-32

29 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Cilier og flageller - struktur og bevegelse Betydning av dynenin ßBøyningen i cilier og flageller dannes i områder hvor gliding og motstand mot gliding forekommer. Kontrollen av bøyningen har sin basis i respektiv bøyning i to halvdeler av dynenin-armen. ßDe radielle skjeker (spokes), de to sentrale mikrotubuli og indre-arm dyneiner (Figure ) spille en viktig rolle i flagell-bøyningen. ßDynamikk, oppbygging og stabilitet i axenomale mikrotubuli er vist i fusjonsforsøk med Chlamydomonas (Figure 19-33). Figure 19-33

30 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli - dynamikk og motorproteiner i mitose (Del 19.5) Mikrotubuli maskin og kromosom-separasjon ßRegulering av cellesyklus - herunder mitose - ble gjennomgått i Kap. 13. De fire hovedtrinn (profase, metafase, anafase og telofase) er vist i Figure Det mitotiske apparatet - dannet av mikrotubuli - endres kontinuerlig under mitose med den primære oppgave å separere kromosomene. Figure 19-34

31 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli - dynamikk og motorproteiner i mitose (Del 19.5) Mikrotubuli maskin og kromosom-separasjon ßI metafase er det mitotiske apparatet en kort tid statisk og organisert i to deler ; 1. En mitotisk spindel (bilateral, symmetrisk samling av mikrotubuli) og 2. Et par med asters (dannet av astrale mikrotubuli) (Figure 19-36). ßI hver halvdel av spindelen organiserer en sentrosom tre sett av mikrotubuli; 1. Astrale mikrotubuli, 2. Kinetochore mikrotubuli og 3. Polare mikrotubuli. Spindelen utgjøres av kinetochore og polare mikrotubuli. ßOrganiseringen i gjærceller avviker noe fra overnevnte. Planteceller mangler synlig sentriole (Figure 19-5b). Figure 19-36

32 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli - dynamikk og motorproteiner i mitose (forts) Kinetochore - kromosom-sentromer ßSøster-kromatidene i metafase-kromsomene transporteres til hver pol langs kinetochore mikrotubuli. Kinetochoren (Figure 19-39) observeres først i sen profase men før etableringen av det mitotiske apparatet. ßKinetochoren ligger i sentromeren som er høyst spesialisert område av kromosomet hvor søster-kromatidene ligger tettest. Lokaliseringen av kinetochoren og dermed sentromeren er direkte kontrollert av en spesifikk sekvens av kromosomalt DNA kalt sentromerisk (CEN) DNA. Figure 19-39

33 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli - dynamikk og motorproteiner i mitose (forts) Kinetochore - kromosom-sentromer ßCEN DNA er organisert i tre regioner kalt CDE I-III (Figure 9-41) eller sentromer DNA-elementer I, II og III. Den siste er viktigst for sentromer-funksjonen og samvirker med en sentromer-bindingsfaktor (CBF3) - Figure ßSentrosomen skal dupliseres i mitosen og beveges mot polen. Prosessen kalt sentriole- syklus (eller sentrosom-syklus) starter i G1-fasen (Figure 19-40). ßHøy omsetning av tubulin i mikrotubuli under mitosen viser betydningen av mikrotubuli-dynamikk i mitosen (Figure 19-41). Levetiden for mikrotubuli går ned fra 10 min i interfase til 30 sek i mitotisk spindel dvs. raskere organisering/deorganisering. Figure Figure 19-41

34 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli - dynamikk og motorproteiner i mitose (forts.) Kinetochore - kromosom-sentromer (forts.) Spindelfunksjon ßKinsein-relaterte proteiner (KRP) eller spindel-kinesiner deltar i bevegelsen av sentrosomen og dermed i organiseringen av spindel og spindel-aster. I tillegg virker cytosolisk dynein i sentrosom-bevegelsen og spindel-orienteringen (Figure 19-42). Figure 19-42

35 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli - dynamikk og motorproteiner i mitose (forts.) Kinetochore - kromosom-sentromer (forts.) Spindelfunksjon ßKRP, dynein og NuMA(nukleær-mitotisk apparat) kryssbinder (-)enden av spindel- mikrotubuli i dannelsen av spindel-polen koblet mot sentrosomen (Figure 19-43b). Figure 19-43

36 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli - dynamikk og motorproteiner i mitose (forts.) Kinetochore - kromosom-sentromer (forts.) Spindelfunksjon ßHurtige fluktuasjoner i lengden av (+)enden av mikrotubuli, brukes for å fange opp kromsomene i kinetochoren under profase mens kjernemembranen brytes ned (Figure 19-44). Figure 19-44

37 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli - dynamikk og motorproteiner i mitose (forts.) Kinetochore - kromosom-sentromer (forts.) Kromosom-bevegelse ßKromsomene bundet til kinetochor-mikrotubuli beveger seg ved ”hoppende” (=saltatory) bevegelser på veien mot ekvator av spindelen. Før alle mikrotubuli er bundet til kinetochorer vil ikke anafase inntre. ßDet er tenkt alternative mekanismer for hvordan samlingen av kromsomene i ekvator skjer. Dette omfatter bl.a. polymerisering og depoylymerisering av tubulin- underenheter, CENP-E og dynein (Figure 19-45) Figure 19-45

38 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli - dynamikk og motorproteiner i mitose (forts) Anafase ßDe samme krefter som virker ved dannelsen av spindelen i pro- og metafase, er også med å trekke kromosomene mot de motsatte poler i anafase. Denne deles i tidlig (Anafase A) og sen (Anafase B) anafase. ßVed at mikrotubuli forkortes gjennom depolymerisering fra (+)enden i Anafase A vil kromosomene forflyttes mot (- )enden og derved mot polene (Figure 19-46). ßI Anafase B vil spindelen forlenges ved påleiring av tubulin til (+)enden av de polare mikrotubuli (Figure 19-47). Figure Figure 19-47

39 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli - dynamikk og motorproteiner i mitose (forts) Cytokinese ßNår kromosomene er kommet til polene, gjendannes kjernemembranen rundt kromosomene og cellen deles (cytokinese - Figure 19-34). ßDelingsplanet og delingsfuren bestemmes ikke av spindelen selv men av to asters (Figure 19-48) som sender signaler som aktiverer actin og myosin med påfølgende dannelse av delingsfuren. Figure Figure 19-48

40 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Mikrotubuli - dynamikk og motorproteiner i mitose (forts) Plantecellevegg I planteceller dannes i cytokinesen en fragmoplast (--> celleplate) fra Golgi-vesikler. I gjendannelsen av celleveggen deltar kortikulære mikrotubuli (cMT) - Figure Figure 19-49

41 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Intermediære filamenter (IF) - Del 19.6 Struktur og funksjon av IF ßIF er det tredje settet av cytoskjellett-fibre i eukaryote celler (Figure 19-50) : mikrofilamenter, mikrotubuli og IF) ßIF`s primære funksjon er struktur-styrking av cellen og organisering til vev. I hår og klover er IF-proteiner i sin mest ekstreme funksjon. ßForskjell fra mikrofilamenter og mikrotubuli ; IF deltar ikke i bevegelser, er ekstremt stabile (tåler detergenter, salter, urea), mellom-størrelse, alfa-heliks som samles i taulignende filamenter, krever ikke GTP/ATP, bindes ikke til nukleotider. Figure 19-50

42 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Intermediære filamenter (IF) - Del 19.6 Struktur og funksjon av IF ß.IF-proteiner er klassifisert i 6 typer (Table 19-3) av stor variasjon og MW ; *Sure og basiske keratiner (Type I og II) i ”harde” epitelceller (negler etc.) og cytokeratiner *Vimentin (leukocytter,fibroblaster m.fl.), desmin (muskelceller), glial-sure proteiner (GFAP; filamenter i glial-celler omkring neuroner og ascocyter) og peripheriner (neuroner i perifert nervesystem) - Type III IF *Neurofilamenter (NFs) i neuronale axoner - Type IV polypeptider. Ansvarlig for radiell vekst (diameter) av et axon dvs. bestemmer hastigheten av ledningsimpulsen. *Laminer -Type V IF proteiner - i kjernen ßKunnskap om IF proteiner brukes i kreftdiagnostisering og behandling. Tumorceller uttrykker de IF proteiner den opprinnelige normale cellen hadde og man kan diagnostisere celletypen på basis av spesifikke MAbs.

43 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Intermediære filamenter (IF) - forts. IF proteiner og organisering i filamenter ßFelles domain-struktur :  -helix- kjerne flankert av globulære N- og C-terminale domains (Figure 19-51, øverst) separert av 4 spacers (ikke- helixer). ßTo monomerer danner en parallel dimer med hode (NH-grupper) og hale (COOH-gruppe) som videre danner antiparallele tetramerer som bindes sammen ende til ende og danner underenheten (protofilamentet) i IF. ßProtofilamenter parres sammen til protofibriller - fire av disse danner et enkelt IF. ßUlike IF proteiner kan danne både homopolymere og heterodimere filamenter. Figure 19-51

44 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Intermediære filamenter (IF) - forts. IF som dynamiske polymere ßMan diskuterer fortsatt om tetrameren er grunnenheten for organisering av IF. ßEksperimenter med bl.a. biotin- merket Type 1 keratin i tidstudier (Figure 19-53) og FRAP-teknikk (Figure 5-36) har vist at IF-proteiner kan erstatte IF-cytoskjelletet. IF- underenheter fra en løselig pool i cellen vil derfor påleires og avsnøres fra intakte IF. ßDet er viktig for cellen å ha et dynamisk system av IF - spesielt i mitotiske celler hvor bl.a. filamenter av vimentin, desmin og laminer nedbygges tidlig og reorganiseres etter celledelingen. ßI dette dynamiske systemet deltar kinaser (cdc2-kinase) og fosfataser. Figure 19-53

45 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Intermediære filamenter (IF) IF og kobling til andre cellestrukturer ßIF-assosierte proteiner (IFAPs) kryssbinder IF til hverandre og danner en samling (tonofilament) eller et nettverk som også er bundet til andre cellestrukturer.Kun noen få IFAP er identifisert. ßEn forutsetning for den fysiske bindingen mellom IF og mikrotubuli er tilstedeværelse av sammenbindende proteiner (IFAP) og mikrotubuli. ßEt slikt IFAP er påvist - kalt plectin. Dette kan også samvirke med andre cytoskjellett-proteiner (f.eks. spectrin), MAPs og lamin B. ßPå Figure demonstreres immuno-gullmerket MAbs til plectin som viser de tynne plectin-forbindelser mellom mikrotubuli og vimentin. Figure 19-54

46 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Intermediære filamenter (IF) IF - membraner, cell junctions, sarcomerer og keratin ßEt nettverk av IF danner en mekanisk støtte for cellulære membraner - f.eks. kjerne- lamina. ßEpitel-celler i organer i kroppen og i huden holdes sammen av IF i spesialiserte cell junctions (se Figure )kalt desmosomer (blå; celle-celle-tiltrekning) og hemidesmosomer (grå; binding til underliggende membraner). Bindingene som IF her representerer er med å gi mekanisk støtte til hele cellen. Figure 19-56

47 Forelesninger i BI Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Intermediære filamenter (IF) IF - membraner, cell junctions, sarcomerer og keratin (forts.) ßIF av Type III - desmin - omgir sarcomeren i muskelceller (Figure 19-57). Desmin filamentene er kryssbundet til plasmamembranen av flere typer IFAP. ßI lengderetningen finnes også desmin-filamenter som holder sammen Z-skiver innen og mellom myofibriller. Desmin deltar ikke i kontraktile bevegelser i muskelen. ßI epidermis som bl.a. hindrer vanntap, er bunter av keratin kryssbundet av filaggrin (en IAFP) og forankret i endene til desmosomer. ßAlvorlige degenerative sykdommer i huden, muskler og neuroner forårsakes av nedbrytning av IF cytoskjellettet eller dets forbindelser til andre cellestrukturer.


Laste ned ppt "Forelesninger i BI 316 - Cellebiologi III - 8. oktober 2002 Cell Motility - Microtubules and Intermediate Filaments - Kap. 19 Tor-Henning Iversen Plantebiosenteret,"

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google