Hücre İskeleti Genel Bakış

Hücre İskeleti Genel Bakış

• Hücre iskeleti, sitoplazma boyunca uzanan protein filamentleri ağından oluşur.
• Yapısal bir çerçeve görevi görür ve hücre hareketinden, organel ve diğer yapıların taşınmasından (örneğin mitoz kromozomları) sorumludur.
• Dinamik bir yapıdır ve sürekli değişebilir.
• Üç tip protein filamentinden oluşur: Aktin filamentleri, Mikrotübüller ve Ara filamentler.

Aktin Filamentleri (Mikrofilamentler)

• Memelilerde 6 farklı aktin geni vardır.
• Hücrelerde en çok bulunan hücre iskeleti proteinidir.
• Aktin filamentleri, polimerize olarak hücre zarının altında yoğun bir ağ oluşturur.
• Mekanik destek sağlar ve hücre şeklini belirler.
• Hücre göçü, partikül içe alım ve hücre bölünmesi gibi süreçlerde rol oynar.
• İşlevsel olarak çok önemli olduğu için kodlayan gen çok korunmuştur.
• Dinamik bir yapıdır; hücrenin gereksinimlerine göre değişen uzunlukta ve yoğunlukta ağlar oluşturur.

Aktin Filamentlerinin Organizasyonu

• Globular aktin (G-aktin) molekülleri dimer, trimer ve daha büyük yapılar oluşturmak üzere polimerize olur.
• Nükleasyon, oluşturulan filamentlerin başlangıcıdır.
• Filamentler '+' ve '-' uçları ile polarizedir. Artı uç genellikle hızlı polimerleşme ve uzamış filamentler üretme eğilimindedir.
• ATP hidroliz ilişkili dinamik bir uzanma ve bozunma döngüsü sergilerler.

Aktin Filamentlerinin Dinamik Hareketi

• ATP'nin hidrolizi, aktuin filamentlerinin '+' ve '-' uçlarında farklı polimerleşme hızlarını düzenler.
• Hücresel ihtiyaçlara bağlı olarak aktin filamentleri uzar, kısalır ve yeniden oluşturulur.
• Dinamik yapısı, hücrenin gerek duyduğu biyolojik süreçlerin sağlanmasını sağlar.

Aktin Filamentlerinin Uzamasını Düzenleyen Proteinler

• Profilin: ATP-ADP değiş tokuşunu düzenleyerek aktin filamentlerinin uzamasını düzenler.
• Formin: Aktin monomerlerinin bir araya gelmesini uyaran ve filament uzamasını başlatan ve düzenleyen bir proteindir.
• Arp2/3: Aktin polimerizasyonunu dallandırarak hızlandırarak aktin ağlarının karmaşık düzenlemelerini destekler.

Aktin Filamentlerinin Stabilizasyonu

• Capping proteinleri (+ ve - uçlarda): Aktin uzamasını durdurur.
• Tropomiyozin: Aktin filamentlerini örterek, hareketliliklerini ve diğer proteinlerin bağlanmasını sınırlar.

Aktin Demetleri ve Aktin Ağı

• Aktin filamentleri, hücreden hücreye bağlantı noktalarına bağlanarak destek sağlar.
• Hücre içi organellerin hareketini/yerleşmesini ve hücre hareketlerini düzenleyen bir ağ şekline gelir.

Aktin Filamentinin Modifikasyonu

• Kofilin gibi proteinler, aktin filamentlerini parçalanabilir hale getirir.

Aktin Filamentlerinin Plazma Membranı ile Asosiyasyonu

• Hücre iskeleti, hücre zarına ve diğer hücre bileşenlerine bağlanarak hücreyi destekler ve düzenler.
• Band 3, glycophorin, aktin ve diğer ilişkili proteinler, plazma zarının yapısını ve fonksiyonunu düzenler.

Distrofin

• İskelet kas hücrelerinde, hücre iskeletini destekleyerek kasın bütünlüğünü koruyarak önemli bir rol oynar.
• Hücre zarına ve diğer hücre yapılarına bağlanır.

Aktin Demetleri ve Hücre-Hücre Etkileşimi

• Hücre zarında bulunan belirli proteinler aracılığıyla diğer hücrelerle birleşerek hücre-hücre etkileşimini sağlar.

Mikrovillus

• Aktin temelli, hücre yüzey çıkıntılarıdır.
• Besin alımında, hücresel hareketlerde, fagositoz ve absorbsiyonda rol oynar.

Hücre Yüzey Çıkıntıları ve Hücre Hareketi

• Hücre hareketlerini düzenlemek için plazma zarındaki lokal uzantılar görev alır.
• Gelişim sırasında hücrelerin göç etmesini, yara iyileşmesini ve metastazı etkiler.

Hücre Göçü

• Hücre göçü, polimerizasyon ve de-polimerleşme döngülerine bağlıdır.
• Hücre, ön ucundaki aktin filamentlerinin uzaması ve arka kenarının geri çekilmesi vasıtasıyla harekete geçer.

Mikrotübüller

• Hücre biçiminin ve hareketinin düzenlenmesinde görev alırlar.
• Hücre içi taşıma yoludur.
• Organellerin taşınmasında, mitozda kromozom hareketlerinde, hücre bölünmesinde ve diğer hücresel süreçlerde rol oynar.
• Tubulin dimerlerinden oluşan polarized tüplerdir ( + ve - uçları vardır).

Mikrotübüllerin Yapısı

• 13 çubuğa benzeyen protofilamentten oluşan silindirik yapılardır (polarized).
• Tubulin (alfa ve beta) monomerleri, dimerler oluşturur.
• Dinamik bir yapıdır; sürekli oluşur ve yok edilir.

Mikrotübül Polimerizasyonunda GTP'nin Rolü

• GTP bağlı tubulin, GTP'nin GDP'ye hidrolize olmasıyla daha az stabil hale gelir.
• GDP bağlı tubulin, daha hızlı bir şekilde mikrotübülden uzaklaştırılır.

Mikrotübüllerin Dinamik İnstabilitesi

• Mikrotübüller, hızlı bir şekilde büyüme ve bozunma arasında geçiş yapabilirler.
• Giriş hızı (uzunluk kazanma hızı), çıkış hızından (kısalma hızı) daha yüksekse, mikrotübüller uzar.

Mikrotübüllerin hücre içi organizasyonu

• Sentrozom, mikrotübül oluşum merkezidir.
• Kromozomların ayrılmasında ve hücre içi taşımalarda görev alır.

Kromozom Hareketi

• Mikrotübüller, kromozomların hareketini sağlayan mekanizmalara bağlıdır.

Mikrotübül Motor Proteinleri

• Dynein ve Kinesin, mikrotübüller üzerinde hareket eder.
• Bu hareketler hücre içi taşınmayı sağlar.

Mikrotübül Boyunca Veziküllerin Taşınması

• Kinesin, vezikülleri sentozomadan uzak yönlere taşır.
• Dynein, vezikülleri sentrozom yönüne taşır.

Sil ve Flajel

• Hücre hareketlerinde rol oynar.
• Mikrotübüllerden oluşan yapılarıdır.

Ara Filamentler

• Aktin ve mikrotübüllerden farklı olarak, hücre hareketinde doğrudan rol almazlar.
• Hücre ve dokulara mekanik destek sağlar.
• Çeşitli hücre işlevlerinde iskelet görevi görürler.

Ara Filamentlerin Yapısı ve Biraraya Gelmesi

• Ortak bir yapısal organizasyona sahip, protein monomerlerinden oluşan polimerlerdir.

Ara Filamentlerin Hücre İçi Organizasyonu

• Desmozom ve Hemidesmozom gibi yapısal bağlantı noktaları oluşturur.
• Hücresel bütünlüğün sağlanmasında önemli rol oynarlar.

Ara Filamentler ve Mikrotübüller Arasındaki Plectin Köprüleri

• Hücre iskeletinin bütünlüğünün korunmasında önemli rol oynar. Ara filamentler ile mikrotübülleri birbirine bağlayan proteinlerdir.