CYTOSKELETT OCH CELLRÖRELSE.

En presentation över ämnet: "CYTOSKELETT OCH CELLRÖRELSE."— Presentationens avskrift:

1 CYTOSKELETT OCH CELLRÖRELSE

2 Föreläsningsinnehåll
Vad gör cytoskelettet? Aktin Aktin, myosin och cellrörelse Intermediärfilament Mikrotubuli Mikrotubuli och cellrörelse

3 VAD GÖR CYTOSKELETTET? cytoskelettet – ramverk av proteintrådar
cellens skelett: håller cellens form cellens muskler: cellrörelser enskilda celldelar rör sig (cilier etc.) hela celler förflyttas maskineri för intracellulär rörelse: organeller förflyttas kromosomer delas på vid celldelning

4 CYTOSKELETTET Nätverk av 3 olika slags proteinfilament AKTIN INTERMEDIÄRFILAMENT MIKROTUBULI

5 AKTIN \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11010.jpg

6 AKTIN 5-10% av cellens proteininnehåll (genomsnittscell)
monomerer bildar aktinfilament = mikrofilament spiralformad tråd, c:a 7 nm diameter aktinbindande proteiner reglerar aktinet i cellen

7 Aktinpolymerisation G-aktin (globular actin) monomer POLYMERISATION
steg 1: bildning av dimer steg 2: bildning av trimer steg 3: addering av monomerer till båda ändarna ( 5-10 ggr snabbare till +ändan) \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11021.jpg F-aktin (filamentous actin)

8 Reversibel polymerisation av aktinmonomerer
polymerisationshastigheten beroende av monomerkoncentrationen depolymerisation oberoende av monomerkonc. monomererna binder ATP som hydrolyseras till ADP i kedjan ATP behövs ej för polymerisationsreaktionen, men ATP-monomerer binder bättre till kedjan än ADP-monomerer ADP-aktin håller ihop kedjan sämre cytochalasiner hindrar addering vid +ändan phalloidin hindrar dissociation \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11030.jpg

9 Treadmilling \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11040.jpg kritisk konc för > monomerkoncentration > kritisk konc för addering till - ändan addering till + ändan

10 AKTINBINDANDE PROTEINER
aktinbindande proteiner reglerar polymerisering och depolymerisering, samt många andra funktioner hos aktin Arp2/3-komplex ADF/cofilin (actin depolymerization factor) profilin

11 Arp2/3 Arp2/3 komplex av 7 proteiner Binder nära +ändan
\Figures-Hi-res\ch11\cell3e11050.jpg Arp2/3 komplex av 7 proteiner Binder nära +ändan Initierar förgrening av aktinfilament

12 ADF/Cofilin ADF/Cofilin kan dela aktinfilament och skapa nya + ändar
\Figures-Hi-res\ch11\cell3e11062.jpg ADF/Cofilin kan dela aktinfilament och skapa nya + ändar

13 ORGANISATION AV AKTINFILAMENT
BUNTAR NÄTVERK

14 AKTIN-BUNTAR actin-bundling proteins små, rigida proteiner korslänkar
paralella aktinfilament med samma riktning

15 i tarmslemhinnans mikrovilli, tex. motorproteinet myosin får plats
\Figures-Hi-res\ch11\cell3e11081.jpg i tarmslemhinnans mikrovilli, tex. motorproteinet myosin får plats

16 AKTIN-NÄTVERK 3D-nätverk stora flexibla proteiner korslänkar
Filamin binder aktin som en dimer korslänkar vinkelrätt ställda aktinfilament

17 Cell cortex (=cellens bark)
3D-nätverk av aktinfilament under plasmamembranet bestämmer cellens form, involverad i cellrörelse enkelt lager i röda blodkroppar, tjockare i de flesta andra celler

18 Erytrocyter=Röda blodkroppar cell cortex bestående av
aktinfilament-nätverk bestämmer bikonkava formen Spectrin \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11100.jpg tetramer binder till korta aktinfilament ger erytrocyters cytoskelett dess form

19 Cell cortex i andra celltyper
Fodrin (non-erythroid spectrin) liknar spectrin ERM-protein länkar aktinfilament till plasmamembran (PM) i många olika celltyper Filamin länkar aktinfilament till PM i trombocyter (blodplättar) Dystrophin länkar aktinfilament till PM i muskelceller, saknas hos personer med Duchennes muskeldystrofi (muterat vid Beckers md)

20 CELLUTSKOTT mikrovilli
fingerlika utskott, vanliga på celler involverade i absorption, tex tunntarmsepitel 1000 st /cell permanenta strukturer som rör sig

21 MIKROVILLI

22 CELLUTSKOTT transienta strukturer
lamellipodia - fibroblaster microspikes eller filopodia pseudopodia fagocytos amöbors rörelser

23 MYOSIN molekylär motor: omvandlar kemisk energi (ATP) till mekanisk energi (kraft och rörelse) aktinbindande motorproteiner bildar kontraktila (=sammandragande) strukturer ATPase-huvuden rör sig mot + på aktin

24 MYOSIN II Kan dra två aktinfilament mot varandra = förkortning
\Figures-Hi-res\ch11\cell3e11300.jpg Kan dra två aktinfilament mot varandra = förkortning

25 MYOSIN I Icke muskelmyosin
Kan förflytta vesiklar, organeller plasmamembran (villi, pseudopodia,) Finns andra icke muskelmyosiner (myosin III-XVI) varav myosin VI rör sig mot (-)ändar \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11270.jpg

26 MUSKELCELLER \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11190.jpg

27 SARKOMER \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11200.jpg

28 SARKOMER \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11210.jpg

29 MUSKELKONTRAKTION 'Sliding-Filament Model'
\Figures-Hi-res\ch11\cell3e11220.jpg

30 \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11251.jpg

31 Tropomyosin och Troponin
\Figures-Hi-res\ch11\cell3e11261.jpg

32 INITIERING AV MUSKELKONTRAKTION
aktionspotential från nervcell sarkoplasmatiska nätverket runt myofibrillen släpper ut Ca 2+ troponin binder Ca 2+, ändrar form, får tropomyosin att flytta sig myosinbindningsställen blottas myosin kan binda till aktin

33 Tropomyosin och Troponin
\Figures-Hi-res\ch11\cell3e11261.jpg

34 KONTRAKTILA ELEMENT icke-muskelceller (men med myosin II)
'minimuskler' regleras genom fosforyleringar myosin light-chain kinase calmodulin Ca2+ kontraktil ring stressfibrer

35 Calmodulin ett exempel på Ca 2+-bindande protein som aktiverar målproteiner CaM-kinaser fosforylerar i sin tur sina målproteiner Myosing II light chain kinase aktiveras Myosin II fosforyleras (på RLC) Myosin II bildar filament och får ökad ATPase aktivitet Figures_Hi-res\ch13\cell3e13280.jpg

36 MYOSIN II i icke muskler
Reglering via fosforylering Calcium binder calmodulin => conformationsändring Calmodulin binder myosin light chain kinase RLC fosforyleras Myosinfilament ATPase aktivitet

37 STRESSFIBRER buntar av kontraktila aktinfilament
korslänkade med a-actinin bundna till extracellulärmatrix via integrin, ett transmembranprotein

38 CELLER KRYPER EXEMPEL PÅ 'CELL CRAWLING'
granulocyter vandrar ut ur blodbanan utväxt av nervcellsaxon Rörelse sammansatt av många molekylära förändringar Delmoment utsträckning vidhäftning släpning

39 CELLFÖRFLYTTNING utsträckning – polymerisation och förgrening av aktinfilament transport utåt av vesiklar och proteiner vidhäftning – focal adhesions (cell-matrix) för långsamma celler, även cell-cell-interaktioner släpning – nedbrytning av focal adhesions i bakändan, kontraktion av stressfibrer fram

40 CELLFÖRFLYTTNING \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11320.jpg

41 INTERMEDIÄRFILAMENT 'mellanfiber' – 10 nm i diameter
mekanisk hållfasthet sammansatt av många olika proteiner fler än 50 olika intermediärfilament-proteiner finns Typ I-VI

42 Intermediärfilament \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11330.jpg

43 KERATINER INTERMEDIÄRFILAMENT typ I-II Typ I – sura
Typ II – basiska och neutrala Epitelceller syntetiserar både sura och basiska keratiner som co-polymeriserar Hårda keratiner i hår, naglar Mjuka keratiner i cytoplasman i epitelceller

44 Keratiner: intracellulär organisation
fäst vid kärnmembranet associerat till plasma-membranet fast förankrat vid desmosomer och vid hemidesmosomer förmedlar hållfasthet hos epitel

45 epidermolysis bullosa simplex - defekt keratin

46 Typ III-IV Typ III Typ IV
vimetin: nätverk från kärnan ut till plasmamembranet. glatt muskulatur, fibroblaster, vita blodkroppar desmin: tvärstrimmig muskulatur Typ IV neurofilament (NF-L, NF-M, NF-H) i neuron, stödjer axon

47 ALS amyotrofisk lateral skleros
ackumulation och abnormal ihopsättning av neurofilament ger succesiv förlust av motorneuron (nerver som styr muskler) muskelatrofi, paralys

48 NUKLEÄRA LAMINER intermediärfilament typ V i alla kärnförande celler
nätverk under kärnmembranet depolymeriseras vid varje celldelning, byggs upp på nytt igen i de nya dotterkärnorna kontrolleras av kinaser som fosforylerar

49 MIKROTUBULI långa, stela, ihåliga rör, 25 nm diameter
dynamiska strukturer: kan snabbt plockas isär och byggas upp på nytt ställe Många funktioner i cellerna: bestämmer cellform separation av kromosomer vid celldelning: mitotisk spole intracellulär transport av organeller: ‘räls’ cellrörelse: cilia och flageller

50 Mikrotubuli tubulin: dimer av a-tubulin och b-tubulin
protofilament – en lång tråd mikrotubuli: 13 protofilament i ring röret har polaritet: snabbt växande + ända, långsamt växande – ända \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11390.jpg

51 Egenskaper kontinuerlig assembly och disassembly
i en cell: blandning av färdigbyggda mikrotubuli (50%) och fria subenheter (50%) experimentella och kommersiella läkemedel colchicin, vincristine, vinblastine hindrar polymerisation taxol stabiliserar mikrotubuli

52 Växande mikrotubuli är dynamiskt
instabila

53 kan skyddas av 'capping proteins'
Cellen stabiliseras, kan polariseras, och kan organiseras

54 INTRACELLULÄR ORGANISATION AV MIKROTUBULI
centrosom nära centrum av cellen mikrotubuli växer ut från centrosomen två centrioler i centrosomen

55 Centriol \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11432.jpg

56 Mitotisk spole \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11462.jpg

57 Nervceller \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11470.jpg

58 Motorproteiner för mikrotubuli
vandrar längs mikrotubuli ATP-hydrolys ger energi till förflyttning (konformationsförändring) organeller sätts på plats: ER med kinesin, Golgi med dyenin

59 Motorproteiner för mikrotubuli
\Figures-Hi-res\ch11\cell3e11480.jpg

60 Transport av vesiklar \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11490.jpg

61 Cilier och Flageller \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11530.jpg

62 CILIER OCH FLAGELLER Innehåller stabila mikrotubuli
Cilium: förflytta vätska över ytan eller för att förflytta cellen mikrotubuli utgår från en ‘basal body’ Flageller: liknar cilier men är längre används för att röra hela cellen

63 Hur rör den på sig? \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11542.jpg

64 Rörelse med mikrotubuli
\Figures-Hi-res\ch11\cell3e11560.jpg

65

66

67 SAMMANFATTNING Cytoskelettets roller Aktin Intermediärfilament
cellcortex, stressfiber, mikrovilli, cellutskott, aktin och myosin, cellrörelse 'cellkravlande' Intermediärfilament keratin, vimetin neurofilament nukleära laminer Mikrotubuli mitotisk spole räls cilier och flageller