Mitokondrion Hareketi



Benzer belgeler
Anahtar kelimeler: Mitokondriyal dinamik, mitofaji, mitokondriyal homeostaz

MĠTOKONDRĠ KALĠTE KONTROLÜ: PINK-1/PARKĠN ĠLĠġKĠSĠ. Cansu Çelik, Mert Yiğitbaşı, Özer Tuç, Doğuşcan Kurular. Danışman: Prof. Dr. F.

İstanbul Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji ABD Prof. Dr. Filiz Aydın

MOTOR PROTEİNLER. Doç. Dr. Çiğdem KEKİK ÇINAR

TEST 1. Hücre Solunumu. 4. Aşağıda verilen moleküllerden hangisi oksijenli solunumda substrat olarak kullanılamaz? A) Glikoz B) Mineral C) Yağ asidi

MİTOKONDRİ Doç. Dr. Mehmet GÜVEN

13 HÜCRESEL SOLUNUM LAKTİK ASİT FERMANTASYONU

OKSİJENLİ SOLUNUM

YAZILIYA HAZIRLIK TEST SORULARI. 11. Sınıf

TRANSLASYON ve PROTEİNLER

KAS DOKUSU. Prof.Dr. Ümit TÜRKOĞLU

Hücrelerde gerçekleşen yapım, yıkım ve dönüşüm olaylarının bütününe metabolizma denir.

HAYVANSAL HÜCRELER VE İŞLEVLERİ. YRD. DOÇ. DR. ASLI SADE MEMİŞOĞLU RESİM İŞ ZEMİN KAT ODA: 111

7. PROKARYOTLARDA GEN İFADESİNİN DÜZENLENMESİ

7. PROKARYOTLARDA GEN İFADESİNİN DÜZENLENMESİ

TRANSLASYON VE DÜZENLENMESİ

Hücre canlının en küçük yapı birimidir.

Hücre Solunumu: Kimyasal Enerji Eldesi

2. Kanun- Enerji dönüşümü sırasında bir miktar kullanılabilir kullanılamayan enerji ısı olarak kaybolur.

Hücre İskeleti. Prof.Dr. Alp Can Histoloji-Embriyoloji Anabilim Dalı

Hücre solunumu ve fermentasyon enerji veren katabolik yollardır. (ΔG=-686 kcal/mol)

11. SINIF KONU ANLATIMI 2 ATP-2

HÜCRE SİKLUSU. Hücrenin bir bölünme sonundan diğer ikinci bölünme sonuna kadar geçen devrine hücre siklusu adı verilir.

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ EĞİTİM - ÖĞRETİM YILI DÖNEM I 3. DERS KURULU PROGRAMI HÜCRE METABOLİZMASI

Yağ Asitlerinin Metabolizması- I Yağ Asitlerinin Yıkılması (Oksidasyonu)

GOÜ TIP FAKÜLTESİ DÖNEM I III. KURUL

YGS YE HAZIRLIK DENEMESi #18

b. Amaç: Hücre zarının yapı ve fonksiyonları ile ilgili genel bilgi öğretilmesi amaçlanmıştır.

Kloroplast ve Mitokondrilere protein hedeflemesi

SANKO ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI DERS KURULU 102: HÜCRE VE DOKU SİSTEMLERİ

HÜCRE. Yrd.Doç.Dr. Mehtap ÖZÇELİK Fırat Üniversitesi

Solunum. Solunum ve odunsu bitkilerin büyümesi arasında yüksek bir korelasyon bulunmaktadır (Kozlowski ve Pallardy, 1997).

HÜCRE ZAR SİSTEMLERİ. Yüzey (plazma) zarı: Tüm hücrelerde var. İç zar: Ökaryotik hücrelerde var.

ADIM ADIM YGS-LYS 34. ADIM HÜCRE 11- SİTOPLAZMA 3

BİYOLOJİK MEMBRANLAR. Prof.Dr. Kadir TURAN V 1

6. glikolizde enerji kazanım hesaplamalarında; Substrat düzeyinde -ATP üretimi yaklaşık yüzde kaç hesaplanır? a. % 0 b. % 2 c. % 10 d. % 38 e.

6. glikolizde enerji kazanım hesaplamalarında; Substrat düzeyinde -ATP üretimi yaklaşık yüzde kaç hesaplanır? a. % 0 b. % 2 c. % 10 d. % 38 e.

PROKARYOTLARDA GEN EKSPRESYONU. ve REGÜLASYONU. (Genlerin Gen Ürünlerine Dönüşümünü Kontrol Eden Süreçler)

DÖNEM I T.C. KONYA N.E. ÜNİVERSİTESİ MERAM TIP FAKÜLTESİ DERS YILI A GRUBU I. DERS KURULU (7 HAFTA) (HÜCRE BİLİMLERİ) (3 EKİM-18 KASIM 2016)

ADIM ADIM YGS-LYS 55. ADIM CANLILARIN SINIFLANDIRILMASI-15 VİRÜSLER

Prof.Dr.Celalettin VATANSEV Prof.Dr. Ayşe Saide ŞAHİN Prof.Dr. Faruk AKSOY Prof.Dr. Nizamettin DALKILIÇ Doç.Dr. Mehmet ÖZDEMİR

Metabolizma. Metabolizmaya giriş. Metabolizmaya giriş. Metabolizmayı tanımlayacak olursak

Hücre. 1 µm = 0,001 mm (1000 µm = 1 mm)!

Replikasyon, Transkripsiyon ve Translasyon. Yrd. Doç. Dr. Osman İBİŞ

Doğadaki Enerji Akışı

Prof.Dr.Ahmet ÖZKAĞNICI Prof.Dr. Saim AÇIKGÖZOĞLU Prof.Dr. V.Meltem ENERGİN Prof.Dr. Mehmet KOÇ Doç.Dr. Mehmet ÖZDEMİR

DÖNEM I T.C. KONYA N.E. ÜNİVERSİTESİ MERAM TIP FAKÜLTESİ DERS YILI A GRUBU I. DERS KURULU (7 HAFTA) (HÜCRE BİLİMLERİ) (2 EKİM-17 KASIM 2017)

Solunumda organik bileşikler karbondioksite yükseltgenir ve absorbe edilen oksijen ise suya indirgenir.

DÖNEM I T.C. KONYA N.E. ÜNİVERSİTESİ MERAM TIP FAKÜLTESİ DERS YILI B GRUBU I. DERS KURULU (7 HAFTA) (HÜCRE BİLİMLERİ) (2 EKİM-17 KASIM 2017)

HÜCRE SĠNYAL OLAYLARI PROF. DR. FATMA SAVRAN OĞUZ

İnsan Fibroblastları. Hücre İskeleti

ECZACILIK FAKÜLTESİ BİYOKİMYA

DÜŞÜK SICAKLIK STRESİ

ADIM ADIM YGS-LYS 2. ADIM CANLININ ORTAK ÖZELLİKLERİ

Hücre Nükleusu, Nükleus Membranı, Nükleus Porları. Doç. Dr. Ahmet Özaydın

Referans:e-TUS İpucu Serisi Biyokimya Ders Notları Sayfa:368

15- RADYASYONUN NÜKLEİK ASİTLER VE PROTEİNLERE ETKİLERİ

skelet sistemi tek ba ına vücudu hareket ettiremez. Herhangi bir hareket için gerekli kuvvet kaslar tarafından sa lanır. Kas dokusu vücutta oldukça

FTR 231 Fonksiyonel Nöroanatomi. Sinapslar. yrd.doç.dr. emin ulaş erdem

İlaçların hedefleri. Hücreler

2 tip düz kas vardır: 1. Viseral düz kaslar. (mide, barsak, üreter, damarlar) 2. Çok üniteli düz kaslar (iris kasları, piloerektör kaslar)

KAS FİZYOLOJİSİ. Yrd.Doç.Dr. Önder AYTEKİN

SANKO ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI DERS KURULU 102: HÜCRE VE DOKU SİSTEMLERİ

Ders 8 trna-rrna yapısı, İşlenmesi ve İşlevleri

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation

HAYVAN HÜCRESİ BİTKİ HÜCRESİ

T. C. İSTANBUL BİLİM ÜNİVERSİTESİ SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BİYOKİMYA ANABİLİM DALI YÜKSEK LİSANS PROGRAMI EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI MÜFREDATI

TIP 103 HÜCRE DERS KURULU 3.KURUL 1. HAFTA. 13 Şubat 2019 Çarşamba

Prof.Dr.Celalettin VATANSEV Prof.Dr. Ayşe Saide ŞAHİN Prof.Dr. Faruk AKSOY Prof.Dr. Nizamettin DALKILIÇ Doç.Dr. Mehmet ÖZDEMİR

Düz Kas. Nerede???? İçi boş organların duvarı, Kan damarlarının duvarı, Göz, Kıl follikülleri. Mesane. Uterus. İnce bağırsak

EĞİTİM-ÖĞRETİM REHBERİ

YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI. 9. Sınıf

BMM307-H02. Yrd.Doç.Dr. Ziynet PAMUK

ÜNİTE 7 : HÜCRESEL SOLUNUM

KAS VE HAREKET FİZYOLOJİSİ

KAFKAS ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ DÖNEM I DERS YILI 4. KOMİTE: HÜCRE BİLİMLERİ DERS KURULU IV

SANKO ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI DERS KURULU 102: HÜCRE VE DOKU SİSTEMLERİ


1. Sınıf Güz Dönemi I. Hafta Pazartesi Salı Çarşamba Perşembe Cuma Ders Saati

SANKO ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI DERS KURULU 102: HÜCRE VE DOKU SİSTEMLERİ

JAK STAT Sinyal Yolağı

YÜKSEK İHTİSAS ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI Dönem II TIP 2030 SİNDİRİM ve METABOLİZMA DERS KURULU

GLİKOLİZİN KONTROLU Prof. Dr. İzzet Hamdi Öğüş

12 HÜCRESEL SOLUNUM GLİKOLİZ VE ETİL ALKOL FERMANTASYONU

Biyoteknoloji ve Genetik II. Hafta 8 TRANSLASYON

Yrd. Doç. Dr. Seda SABAH Teknolojisi (Tartışma) 11:30 12:15 Tıbbi Biyoloji ve Genetik: DNA. Yrd. Doç. Dr. Seda SABAH Teknolojisi (Tartışma)

SANKO ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI DERS KURULU 102: HÜCRE VE DOKU SİSTEMLERİ

İyonize Radyasyonun Hücresel Düzeydeki Etkileri ve Moleküler Yaklaşımlar

HÜCRE. Dicle Aras. Hücre bölünmesi, madde alışverişi ve metabolizması

I. YARIYIL TEMEL BİYOKİMYA I (B 601 TEORİK 3, 3 KREDİ)

YGS YE HAZIRLIK DENEMESi #21

HÜCRE MEMBRANINDAN MADDELERİN TAŞINMASI. Dr. Vedat Evren

ADIM ADIM YGS-LYS 32. ADIM HÜCRE 9- SİTOPLAZMA

HÜCRE ZARINDA TAŞINIM

11/18/2015. Mitokondrial DNA. Umut Fahrioglu, PhD MSc. Mitokondri

DÖNEM II DERS YILI SİNDİRİM VE METABOLİZMA DERS KURULU ( 24 ARALIK MART 2019)

Öğle Arası Öğle Arası Öğle Arası Öğle Arası Öğle Arası Öğle Arası Öğle Arası

İLK DEFA 1665 YILINDA ROBERT HOOK, MANTAR DOKUSUNU İNCELEMİŞ GÖZLEMLEDİGİ YAPILARDA KÜÇÜK BOŞLUKLAR GÖRMÜŞ VE GÖRDÜĞÜ BU BOŞLUKLARA İÇİ BOŞ ODACIKLAR

HÜCRE SOLUNUMU: KİMYASAL ENERJİ ELDESİ

Hücre ve Hücre Organelleri Üniversite Hazırlık Konu Anlatımları

Transkript:

Mitokondrion Hareketi Büşra Bodur, Fatma Pelin Çelik, İrem Erdem, Tuğba Kaya Danışman : Prof. Dr. F. Belgin Ataç ÖZET Hücrenin enerji santrali olarak tanımlanan; dış zar, iç zar, membranlar arası boşluk ve matriks olmak üzere dört ana bölümden oluşan mitokondrion; pürivat oksidasyonu, Krebs döngüsü, amino asit, yağ asitleri ve steroid metabolizmasındaki işlevlerine ek olarak maternal kalıtımda da aktif rolü olan bir organeldir. Dinamik bir yapıya sahip olan mitokondrion, yaşam döngüsü boyunca çok sık füzyon (iki mitokondrionun iç ve dış zarlarının tamamen kaynaşması) ve fragmentasyon (mitokondrionun hasarlı bölümünün kesilerek çıkartılması) geçirir. Mitokondriyal dinamik olarak adlandırılan bu antagonistik olaylar, mitokondriyal morfolojiyi kontrol etmesine ek olarak hücre içinde mitokondrion dağılımını, biyogenezi ve hücre ölümünü de etkilemesi açısından çok önemlidir. Söz konusu dinamik mekanizmanın açıklanmasına yönelik çalışmalar henüz tamamlanmamış olsa da mitofusinlerin (Mfn1/2) ve Opa1 in füzyon sırasında işlevsel olduğu, Drp1 ve Fis1 in de fragmentasyonda işlevsel proteinler olduğu bildirilmiştir. Mitokondriyal homeostazda, mitokondriyal dinamiğe ek olarak rol alan bir diğer mekanizma ise hasarı telafi edilemeyen mitokondrionun seçici olarak ortadan kaldırıldığı mitofajidir. Hücrelerin hayatta kalması mitokondrionun fonksiyonelliğine ek olarak transportuna da bağlıdır. Bu nedenle mitokondriyal hareket, mitokondriyal kalite kontrol açısından önemli bir unsur olarak kabul görmektedir. Özellikle polarize hücreler mitokondriyon hareketine çok duyarlıdır. Bu özellik, mitokondrion hareketinin incelenebilmesinde nöron hücrelerini bir model konumuna getirmiştir. Moleküler düzeyde yapılan çalışmalar mitokondriyal motilite bozukluğunun da nöron hücrelerinin ölümünü tetikleyebileceğini ortaya koymaktadır. Bu da nöron hücre ölümü ile karakterize edilen hastalıkların hücresel tedavisi için yeni hedef olarak kabul edilmektedir. Anahtar kelimeler: Mitokondrion, mitokondriyal dinamik, mitokondriyal motilite

Mitokondrion ve Mitokondrion Dinamiğinin Hücre İçin Önemi Hücrenin enerji evleri olarak bilinen mitokondrion endosimbiyotik kökenli sitoplazmik bir organeldir. Mitokondrion oksidatif fosforilasyon enzimleri ve mitokondriyal trna ları kodlayan haploid DNA ya sahiptir. Ama bu proteinler daha sonra nükleer genomdan kodlanan proteinlerle bir araya getirilir. Esas görevi oksijenli solunumla ATP üretmek olmasına rağmen mitokondrion Ca +2 iyonları için bir depodur. Aynı zamanda hem ve steroid biyogenezinde rol oynar. Mitokondrionun bu özgünlüğü onu hücre proliferasyonu ve hücre ölümünde önemli bir konuma oturtur (1). Dinamik bir yapıya sahip olan mitokondrion, yaşam döngüsü boyunca çok sık füzyon (iki mitokondrionun iç ve dış zarlarının tamamen kaynaşması) ve fragmentasyon (mitokondrionun hasarlı bölümünün kesilerek çıkartılması) geçirir. Mitokondriyal dinamik olarak adlandırılan bu antagonistik olaylar, mitokondriyal morfolojiyi kontrol etmesine ek olarak hücre içinde mitokondrion dağılımını, biyogenezi ve hücre ölümünü de etkilemesi açısından çok önemlidir. Söz konusu dinamik mekanizmanın açıklanmasına yönelik çalışmalar henüz tamamlanmamış olsa da mitofusinlerin (Mfn1/2) ve Opa1 in füzyon sırasında işlevsel olduğu, Drp1 ve Fis1 in de fragmentasyonda işlevsel proteinler olduğu bildirilmiştir. Mitokondriyal homeostazda, mitokondriyal dinamiğe ek olarak rol alan bir diğer mekanizma ise hasarı telafi edilemeyen mitokondrionun seçici olarak ortadan kaldırıldığı mitofajidir (2-7). Şekil 1: Mitokondrial Fisyon-Füzyon(7) Mitokondrionun dinamik yapısı bütün hücreler için önemli olmakla beraber, postmitotik olan nöron hücrelerinde, hücrelerin uzunluğu ve asimetrik yapısı nedeniyle ayrı bir öneme sahiptir. Bu nedenle mitokondrion çalışmalarında nöron hücreleri bir model olarak kullanılır (3).

Yapılan çalışmalar hücrelerin; enerji dengesini ve oksidatif stresin azaltılmasını mitokondriyal hareket, dağılım ve hasarlı mitokondriyonun kleransı ile sağladığını göstermektedir. Bu nedenle nöron hücrelerinin hayatta kalması mitokondrionun fonksiyonelliğine ek olarak transportuna da bağlıdır (4). Bu bilgilerin ışığında çalışmamızda mitokondriyal hareketin moleküler mekanizması incelenmiştir. Mitokondriyal Hareket Mitokondriyal hareket anterograd ve retrograd olarak ikiye ayrılır (Şekil 2). Anterograd transportta yeni üretilen organellerin ve diğer materyallerin hücrede akson boyunca terminal uca doğru taşınımı gerçekleşir. Yaşlanan ve/veya hasarlanan yapıların yıkımı ve tamiri için hücre gövdesine geri dönmesi ise retrograd transport ile sağlanır. Mitokondrion bu hareketleri hücre içi iskelet yapıları, motor ve bağlayıcı proteinlerle etkileşime girerek gerçekleştirir. Şekil 2: Anterograd ve retrograd transport(4) Birbiri ile zıt yönlü olan bu transport işleminde motor proteinleri kullanır (Şekil 3) (5,6).

Şekil 3: Mitokondriyal Transport(4) Mitokondrion uzun mesafe taşınımını mikrotübüller aracılığı ile gerçekleştirir. Anterograd taşınım için kinezin ailesi, retrograd taşınım içinse dynein ailesi üyesi proteinler görev almaktadır. Kısa mesafeli motor olayları için ise ince ve yumuşak yapıda olan aktin filament kullanılır. Bu taşınımda miyosin motor proteinleri işlevseldir. Her motor proteininin ağır zinciri ailesine özgü bir baş kısım içerir. Bu baş kısım ATP hidrolizi, filament bağlama ve konformasyon değiştirme çemberlerine doğru kuvvet ve hareket sağlar. Gövde kısmı ise baş kısmın filamente bağlı olmasını sağlar. Gövde ve kuyruk dizilerinin ayrıca motor bağlayıcılarla kargo arasında ara buluculuk yapan ve transportu regüle eden proteinlere bağlanma bölgesi sağladığı gösterilmiştir (1-7). 9 Mitokondriyal Transportun Düzenlenmesi Hücrede mitokondrionun işlevsel olabilmesi için mitokondriyal transportun regüle edilebilmesi gereklidir. Bu regülasyon üç basamaktan oluşur: 1. Hareket etmeye karar verme Hücrenin metabolik durumuna ek olarak organelin işlevselliği de hareketi zorunlu kılar.(etkiler) 2. Hareketin yönüne karar verme Farklı motor proteinleri mitokondrionun dış zarına aynı anda bağlanır. Ancak mitokondrionun motor proteinlere karşı değişen afinitesi hangi motor proteinin aktif kalacağını belirler. Serbest motor proteinleri ise mitokondrionun sabit

çalışır. kalmasında işlevseldir. Bu iki düzenleyici mekanizma kooperatif 3. Hareket Mitokondriyal anterograd transportun regülasyonunu sağlayan mekanizma Miro\Milton\KHC kompleksidir. Mitokondrion dış zarına bağlanan mironun milton aracığı ile kinesin ağır zinciri (KHC) ye bağlanması sonucu mikrotübüle tutunma sağlanır (Şekil 4). Şekil 4:Mitokondrionun anterograd hareketi(2) Şekil 5: Mitokondrionun Retrograd Hareketi(2) Retrograde herekette işlevsel olan adaptör proteinlerin karakterizasyonu ile ilgili çalışmalar halen devam etmektedir. Ancak söz konusu harekette dyneyin motor proteininin işlevsel olduğu kesinleşmiştir (2) (Şekil 5). Mitokondriyal hareketin önemli olduğu bir diğer olay ise mitofajidir. Mitokondrionda oluşan hasar tamir edilemeyecek düzeyde ise hasarın yayılmasının önlenmesi için mitokondri kendini imha eder. Bu olay ; hasarlanan mitokondrionun mironun parçalanması sonucu kinesine bağlanamayıp hareket edememesi ve otofagozom içine alınıp imha edilmesinde dayanır. Mitokondriyal depolarizasyon olduğunda mitokondri dış zarında biriken PTEN-induced putative kinase 1 (PINK-1) mitokondriona Parkin in bağlanmasını ve mironun fosforlanmasını sağlar. Aktive olan Parkin ise mitokondriyal substratları olan mitofusin 1,2 ve VDAC1 i ubikütinleyerek füzyon ve apoptozisi baskılar. K68 ubikütinlenmesi ile sitoplazmada bulunan ubikütin bağlayıcı reseptörler tarafından hasarlı mitokondrionun fagozom içinde lizozoma aktarımı ile seçici mitofajisi gerçekleşir. Ancak bu işlemin gerçekleşebilmesi için mitokondrionun anterograd hareketinin de bloke edilmesi

Şekil 6: Parkin/ PINK1 Yolağı(6) gereklidir. Bu da mitokondrion dış zarında bulunan Miro nun PINK-1 aracılığı ile parçalanması sonucu gerçekleşir (Şekil 6). SONUÇ: Nöron hücrelerindeki mitokodrion hareket bozukluğu nöronların disfonksiyou ve dejenerasyonuna neden olmaktadır. Bu özelliği nedeniyle çok çeşitli nörodejeneratif ve psikiyatrik hastalıkların patogenezinde rol oynar. Mitokondriyal hareketin de yeni bir parametre olarak eklendiği mitokondriyal kalite kontrolün önemi giderek artmaktadır. Mekanizmaların aydınlatılması ile hücresel temelli tedavi stratejilerinin geliştirilmesi mümkün kılınabilir. KAYNAKLAR 1. Lesley A. Kane, Richard J. Youle,PINK1 and Parkin Flag Miro to Direct Mitochondrial Traffic, Cell 2. Jonathan R. Lovas, Xinnan Wang, The meaning of mitochondrial movement to a neuron's life, Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research 3. Peter J.Hollenbeck, William M. Saxton, The axonal transport of mitochondria, Journal of Cell Science (2005) 4. William M. Saxton, Peter J. Hollenbeck, The axonal transport of mitochondria, Journal of Cell Science(2012) 5. Rugarli El, et al. Mitochondrial quality control : a matter of life and death for neurons

6. Xinnan Wang, Dominic Winter, Ghazaleh Ashrafi, Julia Schlehe, Yao Liang Wong, Dennis Selkoe, Sarah Rice, Judith Steen, Matthew J. LaVoie and Thomas L. Schwarz, PINK1 and Parkin Target Miro for Phosphorylation and Degradation to Arrest Mitochondrial Motility 7. Hsiuchen Chen and David C. Chan, Emerging functions of mammalian mitochondrial fusion and fission, Human Molecular Genetics