Citoscheletul - Curs - PDF

Citoscheletul 1  Citoscheletul Sistemul Scheletic al Celulei Eukariote – Microfilamente Actina – Microtubuli Tuburi rigide Tubulina – Filamente Intermediare Fibre rasucite Multe proteine inrudite detergent extraction Mic...

Citoscheletul 1  Citoscheletul Sistemul Scheletic al Celulei Eukariote – Microfilamente Actina – Microtubuli Tuburi rigide Tubulina – Filamente Intermediare Fibre rasucite Multe proteine inrudite detergent extraction Microtubules 3  Citoscheletul – Trei structuri fliamentoase bine definite: Microfilamente Filamente intermediare Microtubuli 4  Citoscheletul Polimeri de proteine care formeaza protofilamente Protofilamentele se asociaza pentru a forma filamente specifice Proteinele citoscheletice sunt proteine care leaga ATP/GTP si exercita-binding activitate ATP/GTPazica Proteina-ATP = Proteina- ADP= 5  Citoscheletul Filamentele citoscheletice prezinta polaritate! - Capatul plus (+) – se adauga noi monomeri - Capatul minus (-) – se indeparteaza monomeri Polaritatea filamentelor serveste pentru directionarea proteinelor motorii Filamente de actina Microtubuli  Citoscheletul –Microfilamente Actina si proteine asociate actinei –Microtubuli Tuburi goale Tubuline – Filamente intermediare Fibre rasucite (cu aspect de funie) 8  Microfilamente Actina Actina Monomerica = actina G (globulara) Actina Polimerizata = Actina F (filamentoasa) Structuri dinamice, modulate de proteinele asociate actinei 9  Proteine asociate actinei Moduleaza organizarea filamentelor – Proteine de nucleatie – promoveaza cresterea filamentelor – Proteine de acoperire – stabilizeaza/depolimerizeaza filamentele – Proteine de sechestrare a monomerilor – Proteine de sectionare Dicteaza organizarea 3D a filamentelor – Pachete paralele – Retele Proteine Motoare – Miscare; transport intracelular Baum et al. Nature Reviews Microbiology 4, 621–628 (August 2006) | doi:10.1038/nrmicro1465  Proteine care leaga ACTINA Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes Volume 1778, Issue 3, March 2008, Pages 670–691  Functiile filamentelor de Actina Forma celulei Organizarea jonctiunilor intercelulare Motilitate Diviziunea celulara Filamente de F-Actina si forma celulara Procese celulare tranzitorii – Pseudopode – Filopodii – Lamelipodii Procese celulare permanente – Microvili – Stereocili 14  Filamente de F-Actina si forma celulei Pseudopode Molecular Immunology Volume 49, Issues 1–2, October–November 2011, Pages 211–218 Acta Biomaterialia Volume 6, Issue 2, February 2010, Pages 591–  Filamente de F-Actina si forma celulei Filopodiile sunt procese alungite, fine, care se extind din suprafata celulei 16 Filamente de F-Actina si forma celulei - procese tranzitorii Lamelipodiile sunt proiectii subtiri dar intinse, la marginea unei celule in miscare. 17 Filamente de F-Actina si forma celulei – procese permanente Microvili sunt adancituri scurte si numeroase ale suprafetei celulare care se gasesc in unele celule (enterocite, nefrocite). 18  Microvili – Filamente de actina strans impachetate, sunt de asemenea situate in aceste structuri, cu capetele plus orientate spre varf. – Micile proteine de reticulare fimbrina si villina leaga filamentele de actina in microvili. 19  Stereocilii procese organizate de actina, mai lungi, non-mobile, permanente se Epdidymis: azan, 40x gasesc in: tractul genital masculin, urechea interna 20  Proteina MOTOARE gasita Miozina mai ales in celule musculare, implicata in contractia musculara (miozina musculara) Miozina non-musculara in alte tipuri celulare (enterocite, fibroblaste) structura: – 2 lanturi grele – 4 lanturi usoare 2 esentiale 2 reglatoare 21  Miozina Miozina musculara poate fi digerata cu chemotripsina – 2 fragmente – HMM = (heavy meromyosin) meromiozina grea – activitate ATPazica – LMM = (light meromyosin) – meromiozina usoara se asociaza cu alte molecule de miozina 22  Actina si miozina in fibra musculara Fibrele musculare striate au un inalt grad de organizare dupa un tipar repetitiv de benzi intunecate (A) si clare (I), datorata prezentei miofibrilelor Miofibrile = filamente subtiri si groase – Subtiri = Filamente de Actina + proteine asociate – Groase = Filamente de 23 miozina  Actina si miozina in fibra musculara – sarcomerul Cea mai mica subunitate repetitiva a aparatului contractil = sarcomer Sarcomer = unitatea repetitiva dintre doua benzi – Banda Z = linia intunecata 24 Proteine asociate Actinei din sarcomer Tropomiozina Troponina – T – se ataseaza la tropomiozina – C – leaga ionii de Ca – I – inhiba interactia A-M In muschiul in repaos, complexul tropomiozina-troponina acopera situsul de interactiune A-M 25 Contractia musculara Muscle contraction Actina si miozina in fibra musculara In timpul contractiei, fibrele groase de miozina aluneca printre fibrele subtiri de actina, scurtand sarcomerul 28  Contractia Ca se leaga la TnC Configuratia spatiala a Tn se modifica, inducand modificarea configuratiei tropomiozinei, si prezentand situsul de legare a miozinei de pe actina Capatul de miozina se leaga la actina, tragand ca o balama 29  Functiile F Actinei Inelul Contractil  Citoscheletul Sistemul Scheletic al Celulei Eukariote – Microfilamente Actina – Microtubuli Tuburi rigide Tubulina – Filamente Intermediare Fibre rasucite Multe proteine inrudite 31 Citoscheletul - Microtubulii Componentele unui set de structuri diverse Fusul Mitotic Miezul flagelilor si cililor Structura: tuburi de proteine globulare Protofilamente Sectiune transversala – 13 randuri de protofilamente – circulare Blocuri de constructie dimerice – α-tubulina si β-tubulina 32 Citoscheletul – α-tubulina GTP legat Se leaga la capatul + – β-tubulina GDP legat Se leaga la capatul - – γ-tubulina – promotor al polimerizarii 33 34 Microtubulii – functii structurale – Diviziune celulara – Determina forma celulei – Organizarea interna – Transportul de vezicule in citoplasma Transportul prin axoni – Materiale transferate din corpul celulei – de-a lungul axonului » Anterograd – Din corpul axonului in corpul celulei – endocitoza » Retrograd 35 Microtubuli – centrozomul Centrul de organizare al microtubulilor, langa nucleu Format 2 centrioli in unghi drept unul fata de altul Centriolii: 9 triplete de microtubuli 36 Microtubuli – centrozomul 37  Diviziunea celulara Chiar inaintea diviziunii celulare, centrozomul se divide, rezultand 2 perechi de centrioli, care migreaza la capetele opuse ale celulei Intre ele se formeaza fusul de diviziune, suportand migrarea cromozomilor 38 39 Microtubuli – cilii Procese cu motilitate permanenta la suprafata celulei Se gasesc in tractul respirator, si tractul genital Formati de corpusculul basal 40  Microtubuli – cilii 2 microtubuli centrali, inconjurati de 9 dublete de microtubuli Dubletul central este inconjurat de un invelis de nexina Dubletele periferice sunt stabilizate de brate de dineina 41  Microtubuli – corpusculii bazali localizare: la baza fiecarui cil functie: organizarea si motilitatea cilului 42  Cilii non-mobili - Un organit solitar si imobil, care se extinde din membrana si se aseamana cu un flagel. - Are proprietati senzoriale si mecano-senzoriale, si este o structura cheie in medierea transductiei semnalului Cilii non-mobili Microtubuli - flageli 45 Citoscheletul nu este un element static Microtubulii si transportul intracelular – Urmareste numeroase proteine motoare – Proteinele motoare utilizeaza ATP Asigura transporturile celulare – Vesicule, Mitocondrii, Lizozomi, – Proteine Motoare Kinesine Dineine – Kinesinele si Dineinele – se deplaseaza pe microtubuli 47  Proteine Motoare – Au miscare unidirectionala – In trepte – Serii de schimbari conformationale Un ciclu mecanic Se cupleaza la un ciclu chimic – Energie – Etape – » Legarea ATP la motor » Hidroliza ATP » Eliberarea ADP si Pi » Legarea unei noi molecule de ATP 48  49 http://www.cellimagelibrary.org/images/8082 Proteine Motoare - Kinesina Tetrameri – 2 lanturi grele identice si doua usoare identice Domenii functionale – O pereche de capete globulare » Portiune de legare la microtubuli » Hidroliza ATP – Gat / trunchi si coada – Cozile leaga “incarcatura” Se misca catre capatul plus end al microtubulilor – Dirijat catre capatul plus 50 Citoscheletul Proteine Motoare – Transportul mediat de Kinesina al organitelor Kinesinele aliniate cu capetele plus opuse nucleului Tind sa mute organitele in directie anterograda 51 Citoscheletul Proteine motoare Kinesina 52 Proteinele Motoare – Dineina Citoplasmica Miscarea cililor si fragelilor Proteina motoare ubuiquitara in celulele eukariote 2 lanturi grele identice Numeroase lanturi usoare intermediare – Dirijate spre capatul minus 53 Proteine Motoare – Dineina 54 Proteine motoare – Dineina Citoplasmatica – roluri Generarea fortei – fusul mitotic “Motor” orientat spre capatul minus pentru Complexul Golgi si vesicule 55  Citoscheletul Sistemul scheletic al Celulei Eukariote – Microfilamente Actina – Microtubuli Tuburi rigide Tubulina – Filamente intermediate Fibre Rasucite Multe proteine inrudite 56  Filamente Intemediare Structuri stabile ale citoscheletului (fara polimerizare) Diametrul intre al filamentelor de actina si microtubuli Rol – Forma celulara – Consolidarea celulelor care se cupleaza prin joctiuni – specifice pentru diverse tipuri celulare 57 Filamente Intemediare– structura generala 58 59  Filamente Intemediare Componente Tip Celular proteice Keratina I Epiteliale Keratina II vimentina Mesenchimale desmina Muschi Proteine ale Neuroni neurofilamentelor : NF-L, NF-M, NF-H 60 Filamente Intemediare Componente citoplasmatice ale desmozomilor si hemidesmozomilor 61  Filamente Intemediare – proteine asociate Implicate in impachetarea si stabilizarea pachetelor de filamente intermediare – Filagrina – in piele – Plectina – de asemea implicata in cuplarea filamentelor intermediare cu alte componente ale citoscheletului 62  Pathology Alzheimer’s Disease – intracellualar neurofilaments tangles due to excessive tau phosphorilation – triggers neuronal apoptosis – extracelullar amyloid plaques 63 64