Mikrotübül Dinamiği, Hücre iskeleti ve Mitoz 1. Hücre iskeleti nedir? 2. Filament tipleri ve polimerizasyon 3. Motor proteinler 1
Hücre iskeleti Dinamik ve işlevsel bir yapı Üç tip filament: A. Arafilamentler B. Microtubuller C. Microfilamentler Hücresel dağılımları birbirine benzer. Hücre iskeleti İskelet desteği Hücre bölünmesi Hücre hareketi Fagositoz Salgı Organel hareketi Sitoplazmik akım Hücre çeper oluşumu Sinyal iletimi Gen anlatımı için önemlidir. Mikrotübül yeşil,aktin kırmızı, ara filamentler sarı 2
Hücre iskeletinin ana elementleri Özellik Mikrotübül Mikroflament Ara filament Yapı Yuvarlak 13 alt üniteli 2 Aktin filamenti Super dönümlü fibröz proteinler Çap 25nm, 15 nm lümen 7nm 8-12nm Protein alt üniteleri Tubulin ( alfa ve beta) Aktin Keratin ve ilgili proteinler İşlev Hücre şekli Hücre hareketi Kromozom hareketi Organel hareketi Hücre şekli ve Hücre şekli değişiklikleri Hücre şekli Nukleus ve organellerin tutunması Nuklear lamina oluşması 3
Kültüre alınmış hücrelerde tüm sitosolü doldurur, Bölünme sırasında iğ şeklini alır ve sil ve flagellumun şeklini almasına yardım edr. Polimerizasyon: örnek Üç fazı vardır: 1. Lag faz: nukleasyon 2. Uzama 3. Denge 4
Mikrotubuller Mikrotubuller Altunite: tubulin MW: ~50 kd, α- ésβ-tubulin -> heterodimer 1 bağlı GTP veya GDP; α β 5
6
Mikrotubuller ~25nm kalınlığında, tup biçimli 13 protofilament Sağa dönümlü kısa heliks Sola dönümlü uzun heliks Polimer Mikrofilamentler (aktin) 7
Mikrofilamentlerin işlevleri Plasma membranının altında yoğunlaşırlar vehücreye mekanik destek sağlarlar. Hücre şekli ve hareketini sağlarlar. Aktin filamentleri ile miyosin kontraktil yapılar oluştururlar.. Globular (G-) aktin MW: 43 kda, 375 aa, 1 bağlıatp veya ADP Subdomains (4) Aktin monomeri 8
Filament polimerizasyon ~ in vivo da in vitro ya göre 100 kez hızlı. Aktin filamenti (F-actin) 37 nm ~7 nm kalınlığı, in vitro 10 µm, in vivo 1-2 µm İkili sarmal Yarı fleksibil polimer "barbed end ve "pointed end" ( barbed =+ hızlı polimerizasyon, pointed =- yavaş polimerizasyon) 9
Aktinler için hücre işlevleri Ara filamentler 10
Doku özgül IF tipleri Nuklear laminler Vimentin tipi Keratinler Neuronal IF A, B, C laminler (65-75kDa) Vimentin (54kDa) Desmin (53kDa) Peripherin (66kDa) Type I (asidik) (40-70kDa) Type II (neutral/basik) (40-70kDa) neurofilament proteinler (60-130kDa) Monomer globular değil, bir fiber Vimentin dimer 11
Polimerizasyon Polimerizasyon hücrede olur. Sentral çubuklar (α-helix) 2 dimer -> tetramer (antiparalel yapı Tetramers -> protofilaments protofilamentum 8 protofilament -> filament filamentum Motor protein tipleri 1. Aktin-temelli: miyosinler Klasik(miozin II) ve klasik olmayan myosinler Myosin aileleri: myosin I-XVIII 2. Mikrotubul temelli motorlar a. Dynein Flagellar ve sitoplasmik dyneinler. MW~500kDa MT nin eksi ucuna doğru hareket ederler. b. Kinesin Cytoskeletal kinesinler Neuronlar, aksonlar boyunca kargo transportu Kinesinailesi: klasik kinesinler + isoformları. MW~110 kda MT nin eksi ucuna doğru hareket ederler. 3. Nukleik asid temelli DNA ve RNA polimerazlar DNA boyunca hareket ederler ve kuvvet oluştururlar. 12
Motor proteinler Hücre iskeleti fiberleri üzerinde yürür veya kayar Myosin mikrofilamentlerde Kinesin ve dynein lerde ATP hidrolizi ile enerji kullanır Hücre iskeleti fiberleri : Organel veya vesikülleri taşımada kamyon görevi görür Birbiri üzeründe kayarlar Örnek: Myosin kas hücrelerinde 13
Myosinler için hücre işlevleri myosin aktin filamentinin üzerinde + kutuptan başlayarak yürür. Kinesin şeması 14
Mikrotubuller üzerinde yürürme Actin için hücre iskeleti düzenlenmesi 15
Sentrioller hücre içerisindeki silindirk yapılardır. Bir çift olarak birbirine dik durumda bulunurlar. Herbir sentriolun silindiri 9 adet birbirine bağlı 3lü mikrotubulden oluşur. İç kısmı boş gibi görünür. Sentriol mikrotubulleri oldukça stabildir.oluşur. İç kısmı boş gibi görünür. α- veβ-tubulin hetrodimerleri sentriol triplet mikrotubullerinde bulunurlar ve poiglutamilasyonla modifiye edilmişlerdir.sentriol taşıyan organizmalar ek tubulin içerirler ve bunlar sentriol yapısında iş görürler. 16
Sentrozom bir protein kitlesidir. Mikrotubul organize edici bölge olarak (MTOC)da tanımlanır.bu yapı hayvan hücrelerindeki sentriolleri çevirir.sentrozomal proteinler perisentrin ve gamma tubulindir. İnterfazda MTOC nukleusun yanında yer alır ve oluşan mikrotubuller bir yüzey oluşturur ve uçları ile sentrozoma bağlanırlar. Hücre bölünmesi sırasında duplike olmuş sentrozom mitotik iğin oluşmasına yardım eder. Sentrozom materyali sil ve flagelumların oluşmasında da önem taşır. 17
Hayvan hücreler interfazında (-) MT uçları MTOC a proksimaldedir. Hücre mitoza girince iğ ipliği oluşur ve (-) MT uçları iki kutuptan birine doğrudur. Sinir hücrelerinde (-) MT uçları aksonon bazına doğrudur. Bitki hücrelerinde birçok MTOC la mikrotubul hücre korteksindedir. Kinesinlerin Bim C ailesi bipolar yapılar oluşturur, bu aypı mikrotubullerin birbiri üzerinden kayışını sağlar. Bim C motor domainleri + uçlara doğru yürür. Kutupları iter ve uçlara tubulin eklenir. Bu yolla hücre uzar. 18
Kinesinlerin ailesinin bazı üyeleri mikrotubul yıkımını düzenlerler. Kinesinle ilgili proteinler iğ mikrotubullerinin kromozomlara mitoz sırasında bağlandığı kinetotokdadırlar. Bunlar da tubulin ayrışmasında iş görebilirler. Kromozom hareketi mikrotubullerin kısalması ile olur. Dyneinler uçlu motor proteinlerdir. İlk sil ve flagellumlarda çalışılmışlardır. Sitoplazmik dyneinler organellerin hareketinde önem taşır. 19
20
21
22
23
24
25
26
Hayvan ve bitki hücrelerinde sitokinez farkı. Bitki hücrelerinde Hücre plağı oluşumu. 27
28