CYTOSKELETT OCH CELLRÖRELSE.

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

1 CYTOSKELETT OCH CELLRÖRELSE

2 Cytoskelettet – ramverk av proteintrådar
cellens skelett: håller cellens form cellens muskler: cellrörelser maskineri för intracellulär rörelse:

3 CYTOSKELETTET Nätverk av 3 olika slags proteinfilament AKTIN INTERMEDIÄRFILAMENT MIKROTUBULI

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

5 Aktin monomerer bildar aktinfilament = mikrofilament
G-aktin (globular actin) monomer \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11021.jpg F-aktin (filamentous actin)

6 Reversibel polymerisation av aktinmonomerer
beroende av monomer-koncentration monomer binder ATP (ATP/ADP ) ATP-aktin binder bättre ADP-aktin håller ihop sämre cytochalasiner hindrar addering vid +ändan Depolymerisation oberoende av monomerkonc phalloidin hindrar dissociation \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11030.jpg

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

8 AKTINBINDANDE PROTEINER
styr polymerisering och depolymerisering Formin Arp2/3-komplex ADF/cofilin (actin depolymerization factor) profilin

9 cell4e-fig jpg

10 Arp2/3 Binder nära +ändan Initierar förgrening
\Figures-Hi-res\ch11\cell3e11050.jpg Binder nära +ändan Initierar förgrening

11 ADF/Cofilin kan dela aktinfilament => nya (+) ändar
\Figures-Hi-res\ch11\cell3e11062.jpg kan dela aktinfilament => nya (+) ändar

12 Profilin Stimulates ADP/ATP exchange

13 ORGANISATION AV AKTINFILAMENT
BUNTAR NÄTVERK

14 AKTIN-BUNTAR actin-bundling proteins små, rigida proteiner korslänkar
parallella 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 Filamin!

17 Cell cortex (=cellens bark)
3D-nätverk under plasmamembranet ’ cellens form, cellrörelse

18 CELLUTSKOTT mikrovilli fingerlika utskott, 1000 st /cell permanenta

19 MIKROVILLI

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

21 MYOSIN aktinbindande motorproteiner
kemisk energi (ATP) => mekanisk energi (kraft och rörelse) ATPase-huvud

22 MYOSIN II \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11300.jpg

23 MYOSIN I Icke-muskelmyosin vesiklar, organ, plasmamembran
Finns andra icke muskelmyosiner (myosin III-XVI) \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11270.jpg

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

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

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

27 MUSKELKONTRAKTION \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11220.jpg

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

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

30 INITIERING AV MUSKELKONTRAKTION
aktionspotential sarkoplasmatiska nätverket => Ca 2+ troponin binder Ca 2+, Flyttar på tropomyosin =>Bindningsställen för myosin myosin binder aktin Animation

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

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

33 MYOSIN II i icke-muskler
Reglering via fosforylering Calcium binder calmodulin => konformationsändring myosin light chain kinase aktiveras RLC fosforyleras Myosinfilament bildas ATPase aktivitet

34 STRESSFIBRER buntar av kontraktila aktinfilament a-actinin korslänkar
Integrin länkar till EM

35 CELLER KRYPER ”cell crawling”
EXEMPEL granulocyter vandrar ut ur blodbanan utväxt av nervcellsaxon Delmoment utsträckning vidhäftning släpning

36 CELLFÖRFLYTTNING utsträckning – vidhäftning – släpning –
Polymerisation, förgrening av aktinfilament transport utåt av vesiklar och proteiner vidhäftning – focal adhesions för långsamma celler, även cell-cell-interaktioner släpning – nedbrytning av focal adhesions i bakänden, kontraktion av stressfibrer i framänden \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11320.jpg

37 INTERMEDIÄRFILAMENT 'mellanfiber' mekanisk hållfasthet
10 nm i diameter mekanisk hållfasthet sammansatt av många proteiner > 50 olika intermediärfilament-proteiner Typ I-VI

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

39 KERATINER INTERMEDIÄRFILAMENT typ I-II Typ I – sura
Typ II – basiska och neutrala Epitelceller gör både sura och basiska keratiner => co-polymeriserar Hårda keratiner hår, naglar Mjuka keratiner cytoplasma i epitelceller

40 Keratiner: intracellulär organisation
fast förankrat vid desmosomer och vid hemidesmosomer förmedlar hållfasthet hos epitel epidermolysis bullosa simplex

41 Typ III-IV Typ III Typ IV
Nätverk, från kärnan ut till plasmamembranet. Typ IV neurofilament i neuron, stödjer axoner

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

43 NUKLEÄRA LAMINER intermediärfilament typ V nätverk under kärnmembranet
depolymeriseras vid celldelning, byggs upp igen i dotterkärnorna Regleras av kinaser (fosforylering)

44 MIKROTUBULI långa, stela, ihåliga rör, dynamiska strukturer
25 nm diameter dynamiska strukturer flera funktioner: bestämmer cellform separation av kromosomer (mitotisk spole) intracellulär transport av organeller. cellrörelse: cilia och flageller

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

46 Växande mikrotubuli är dynamiskt
instabila kontinuerligt assembly och disassembly färdigbyggda mikrotubuli (50%) och fria subenheter (50%) Animation

47 'capping proteins' Cellen stabiliseras, kan polariseras, och kan organiseras

48 INTRACELLULÄR ORGANISATION AV MIKROTUBULI
växer från centrosomen två centrioler

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

50 Mitotisk spole Astral m.t Polar m.t Chrom mt. Kinetochore m.t

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

52 Motorproteiner för mikrotubuli
vandrar längs mikrotubuli ATP-hydrolys ger energi organeller hålls på plats: ER (kinesin), Golgi (dynein)

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

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

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

56 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

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

58 \Figures-Hi-res\ch11\cell3e11560.jpg

59

60

61 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

62 Instuderingsuppgift 2: Cancerbehandling
Cancerbehandling bygger på att skada celler i snabb tillväxt/delning (såsom cancerceller) så selektivt som möjligt Colchicine, vincristine, och taxol är exempel på potentiella anti-cancer läkemedel som verkar på cytoskelettet Förklara kort vilken/vilka processer/mekanismer i cellen (från dagens föreläsning) som påverkas Varför drabbas cancerceller så mycket hårdare än många andra (normala) celltyper i kroppen. En biverkan av vincristine kan vara nerv-påverkan, ex nedsatt känsel i händer/fötter Rent mekanistiskt, utifrån dagens föreläsning, varför kan denna biverkan ske (dessa nervceller cell-delar sig ju inte)?

63 Ex på tentafråga Cellkravlande kan indelas i tre huvudsteg (utsträckning, vidhäftning, släpning). Beskriv kortfattat för vart och ett av stegen vad som sker, vilka komponenter som är inblandade och cytoskelettets roll Muskelfibrer i skelettmuskulatur (exempelvis i biceps) är specialiserade på att omvandla energi till rörelse/kraft. a) Förklara hur detta går till utifrån en enskild muskelfiber. b) Hur sker initieringen av muskelkontraktion efter att det att nervsignalen har nått fram till muskelcellen? c) Vilken jon inne i cellen är viktig i denna signalering/initiering, d) hur regleras sedan muskelkontraktionen på molekylär nivå i respons till koncentrationen av denna jon.