HÜCRE İSKELETİ 1 Prof. Dr. Melek ÖZTÜRK Prof. Dr. Müjgan CENGİZ
İskelet. Yumuşak dokuyu destekleyen ve bedensel hareketlere aracılık eden sertleşmiş doku. Hücre İskeleti. Benzer fonksiyonlara sahiptir ve üç tane iyi tanımlanmış filament(iplikcik) yapıdan oluşmuştur. 1. Mikrotfilamentlar: protein kabuğundan oluşan katı, daha zayıf yapılar 2. Ara çaptaki filamentler: İlişkili proteinlerin bir çeşidinden oluşan sert, ip benzeri lifler. 3.Mikrotübüller: Tubulin proteininden oluşan sert, tüp şeklinde yapılar.
Hücre İskeletiyle ilgili Yapı ve destek Fonksiyonlar Hücre içi transport Kasılma ve hareketlilik Uzaysal organizasyon
Hücre İskeletinin Rolü Hücre şekli Hücre hareketleri (iç organellerin ve mitotik yapıların transportu, bütün hücrenin hareketi)
Hücre İskeletinin Başlıca Bileşenleri Mikrofilamentler Ara çaptaki filamentler Miktotübüller
MİKROFİLAMENTLER
Mikrofilamentler Mikrofilamentler Aktin ve miyozinden oluşur. Çizgili kasta ve kalp kasında düzenli,düz kasta dağınıktırlar. Ca ve Mg iyon konsantrasyonları arttığında,k ve Na iyon konsantrasyonları normal düzeyde iken kendiliğinden polimerleşirler. Yuvarlak yapılı aktine Globuler (G), polimerleşmiş aktine Fibroz (F) aktin denir.
Mikrofilament kuruluşunun dinamiği Polimerizasyon üç fazdan oluşur. 1- Başlangıç devresi G-aktin kısa, küçük oligomerler olarak birleşirler Çekirdek yapı ortaya çıkar. 2-hızlı devre:elongasyon Uzama evresi aktin monomerlerin her iki uç eklenmesi ile uzama gerçekleşir. 3-sabit devre-dengede kalış Filament kütlesinde polimerasyon - depolimerizasyon dengesi ortaya çıkar
Aktin filamentlerinde aktinin bir araya gelmesi Aktin monomerleri önce dimerler ve trimerler halinde daha sonra aktin filamentlerinde toplanırlar. Bütün aktin filamentleri aynı yöne doğru yönelirler. Aktin filamentleri farklı bir polariteye sahiptir. Uçlarına artı ve eksi uç denir ve birbirinden ayırtedilebilir. Aktin filamentlerinin bu polaritesi aktin filamentlerinin birleşmesinde ve aktine bağlı miyozinin tek bir yön tayin etmesinde önemlidir.
Mikrofilament Oluşumunu Etkileyen Faktörler A.Mantar toksinleri aktin polimerizasyonunu bozar Sitokalasin B mantar alkoloidi. Sitokalasin B ile aktine bağlı tüm hareketler bloke olur. (+) uca bağlanarak depolimerizasyona neden olur. Amanita phalloidin zehirli mantar Phalloidin F-aktine bağlandığında, aktine yeni eklenmeleri bloke eder ve stabilite sağlar. B. Aktine bağlanan ve uzamayı kontrol eden proteinler. Profilin Timosin β4 G-aktine bağlanırlar. Aktin polimerizasyonu olmaz. hsc70 ; ATP bağlayan protein C. Kaplayıcı Proteinler
Aktin Bağlayan Proteinler A. Fimbrin 1. Birçok hücrenin yüzey çıkıntılarında ve intestinal mikroviluslarında görülür. 2. İlk intestinal mikrovilluslardan izole edilmiştir. 3. İki aktin bağlayan bölge içeren 68 kd luk protein 4. Aktini monomer olarak bağlar-aktin filamentleri 14 nm uzaktadır. B. -Aktinin 1. 102 kd luk protein ve aktini dimer olarak bağlar. 2. Aktin filamentleri 40 nm uzakta. C. Filaminler 1. 280 kd luk protein aktini dimer olarak bağlar 2. Aktin bağlayan ve dimerizasyon bölgleri ters uçtadırlar. 3. Filamin dimeri esnek v- biçimli moleküldür ve dikey aktin filamentlerini çapraz bağlamaktadır.
Bulundukları Yapılar Stabil(dengeli) Yapılar(kas hücrelerinde) Labil(hareketli) yapılar Hücre korteksi(membranın altına yerleşmiş membran hareketlerine katılır,endositoz eksositoz,hücre hareketi.) Stress fibrilleri. Mekanik destek. Mikrovillus yapısında. Teminal ağ. Hücre bölünmesinde (kasıcı (kontraktil) halka oluşumu) Adezyon kemerlerinde, Epitel hücresinde.
MİKROFİLAMENTLERİN FONKSİYONLARI Hücre membranı ile aktin filamentleri ilişkisi 1) İntegrinler ile adezyon plaklarında matriks - hücre bağlantısı 2) Kaderinler ile bağlantı komplekslerinde Hücre- hücre bağlantısı Sitokinez (myosin II+Aktin ) Vezikül transpotu Aktin filamentleri boyunca Miyosin I ve 5 ile. Hücre hareketi örn: Fibroblast Filopodia parmak şeklinde çıkıntı oluşumu Lamellipodia yaprak şeklinde uzantılar Mekanik destek ve gerginlik -Stres fibrilleri
Hücre Hareketi Farklı tipteki hücreler tarafından kullanılan hücre hareketinde hücre iskeleti elemanları rol alır. Amiplerin hareketi Gelişim boyunca embriyonik hücrelerin hareketi Enfeksiyonla mücadele için beyaz kan hücrelerinin dokulara sızması. Yara iyileşmesine katılan hücrelerin göçü. Metastaz esnasında kanserli hücrelerin göçü.
Sitokinez Hayvan hücrelerinde Mitoz bölünmede hücrenin iki yavru hücre oluşturması sırasında boğumlanma. Aktin ve miyozin filamentlerinden oluşan kasıcı halkanın oluşması ve Halkanın kasılması ile plazma zarı içeriye doğru itilir er.
Kas Distrofisi X e bağlı kalıtsal hastalık-genellikle erkeklerde Muskuler Distrofinin iki tipi- Duchennes and Beckers 427 kd luk spektrinle ilişkili bir protein olan Distrofin in yokluğu veya anormal olması. Distrofin, kasın transmembran proteinlerine aktin filamentlerini bağlayan dimerleri oluşturur.
MİKROFİLAMENT MOTOR PROTEİNLERİ MİYOSİN Miyosin I, Miyosin II, Miyosin V ATP az aktivitesine sahip mekanokimyasal işlemlerde motor protein 1 ATP molekülü hidrolize olduğunda miyosin başı 11 nm lik bir adım atar
Miyozinle ilişkili aktin filamentleri hücre hareketlerinin birçok tipinden sorumludur. Miyozin, kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye dönüştüren bir moleküler motorun bir prototipidir.
Kas olmayan hücrelerde aktin ve miyozinin ortak hareketi ile kasılma işlevi ortaya çıkar Kas lifinin küçük çaplı modeli, örneğin stres lifleri ve adezyon kemerleri. Stres liflerinin kontraksiyonu hücrelerin ekstrasellüler matrikse çekilmesine izin verir. Adhezyon kemerlerinin kasılması epitel hücrelerinin şeklini değiştirir.