Hücre İskeleti PDF

HÜCRE İSKELETİ Dr.Öğr.Üyesi Hülya GÜNDEŞLİ Gülhane Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı [email protected] Hücre İskeleti Sitoplazma boyunca uzanan protein filamentleri ağından oluşur. Hücrenin yapısal çerçevesidir. Hücre hareketinden, sitoplazma boyunca organe...

HÜCRE İSKELETİ Dr.Öğr.Üyesi Hülya GÜNDEŞLİ Gülhane Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı [email protected] Hücre İskeleti Sitoplazma boyunca uzanan protein filamentleri ağından oluşur. Hücrenin yapısal çerçevesidir. Hücre hareketinden, sitoplazma boyunca organellerin ve diğer yapıların (mitotik kromozomlar gibi) transportundan sorumludur. Dinamik bir yapıdır. Hücre iskeleti 3 tip protein filamentinden oluşur. Aktin filamentleri Mikrotübüller Ara filamentler Aktin Mikrotübüller Ara Filamentler Aktin: Kırmızı Tubulin: Yeşil Keratin: Yeşil Mitokondri: Yeşil DNA: Mavi DNA: Mavi The Cell: A molecular approach, 8th ed. (A, © NIH/NICHD/ Dylan Burnette and Jennifer Lippincott-Schwartz/Science Source; B, © Thomas Deerinck, NCMIR/Science Source; © Alvin Telser/Science Source) 1. Aktin Filamentleri (Mikrofilamentler) Birçok hücrede en fazla bulunan hücre iskeleti proteini aktindir. Aktin filamentlerini oluşturmak üzere polimerize olurlar. Özellikle hücre membranının altında bol miktarda bulunur. Mekanik destek sağlayan bir ağ oluştururlar. Hücre şeklini belirler. Hücrenin göç etmesi, partiküllerin içeri alınması ve hücre bölünmesinde rol oynar. The Cell: A molecular approach, 8th ed. Roger Craig, University of Massachusetts Medical Center  Aktin Filamentlerinin Organizasyonu (- uç) Globular aktin Nükleasyon (+ uç) F Aktin Flamentöz aktin The Cell: A molecular approach, 8th ed. Aktin Filamentlerinin Dinamik Hareketi ATP hidrolizi Eksi uç Artı uç ATP’nin ADP’ye dönüşümü The Cell: A molecular approach, 8th ed.  Aktin Filamentlerinin Uzaması Profilin Formin: Aktin filamentlerinin uzamasını hem başlatıyor hem de tetikliyor. (-) Arp2/3: Aktin filamentlerinin (+) ucu yakınına bağlanır ve dallanmayı başlatır. (+) The Cell: A molecular approach, 8th ed.  Aktin Filamentlerinin Stabilizasyonu Artı uç Eksi uç Başlık proteini Başlık proteini Tropomiyozi n The Cell: A molecular approach, 8th ed.  Aktin Demetleri ve Aktin Ağı Makrofaj Aktin ağı Aktin demetleri The Cell: A molecular approach, 8th ed. Aktin filamentinin modifikasyonu Eksi uç Eksi uç Artı uç Kofilin Artı uç Artı uç The Cell: A molecular approach, 8th ed. Aktin Filamentlerinin Plazma Membranı ile Asosiyasyonu Sitozol The Cell: A molecular approach, 8th ed.  Distrofin Kaplan KM and Morgan KG. The importance of dystrophin and the dystrophin associated proteins in vascular smooth muscle. Front. Physiol.2022, 13:1059021 Aktin demetleri hücre-hücre etkileşim bölgeleri ile bağlantılıdır Adhezyon kemeri Hücre dışı Plazma membranı Adherens bağlantılar-Aktin filamentleri The Cell: A molecular approach, 8th ed. Mikrovillus Aktin temelli hücre yüzey çıkıntılarıdır. Absorbsiyondan sorumlu hücrelerin yüzeyinde bol miktarda bulunur. Hücre hareketi, fagositoz ve absorbsiyon gibi işlevleri vardır. Bağırsak Epitel Hücreleri Spektrinden zengin bölge Mikrovillusları stabilize eder The Cell: A molecular approach, 8th ed. Hücre Yüzey Çıkıntıları ve Hücre Hareketi Plazma zarındaki lokal uzantılar hücre hareketinde görev alır Gelişim süresince embriyonik hücrelerin göç etmesi Enfeksiyon ile mücadelede dokuların beyaz kan hücreleri tarafından istilası Yara iyileşmesine katılan hücrelerin göçü Metastaz ile kanser hücrelerinin yayılması Filopod Lamellipod Fagositoz Amip hareketi Fibroblast hareketi Makrofaj Psödopod Psödopod The Cell: A molecular approach, 8th ed. Hücre Göçü Ön ucun uzaması Aktin filamentlerinin dallanması ve polimerizasyonu Alt tabakaya bağlanma Arka kenarın geri çekilmesi The Cell: A molecular approach, 8th ed. 2. Mikrotübüller Aktin filamentleri gibi dinamik yapılardır. Hücre şeklinin belirlenmesi, Çeşitli hücre hareketlerinin gerçekleştirilmesi, Hücre içi organel transportu, Mitoz boyunca kromozomların ayrılması gibi süreçlerde görev alırlar.  Mikrotübüllerin Yapısı Tubulin olarak adlandırılan globular proteinden oluşur. 13 protofilamentten oluşur. The Cell: A molecular approach, 8th ed.  Mikrotübül Polimerizasyonunda GTP’nin Rolü Polimerizasyondan kısa bir süre sonra özellikle GTP bağlı β-tubulin GDP’ye hidrolize olur. Bu durum tubulin dimerleri arasındaki bağlanma afinitesini zayıflatır. Böylece hızlı bir şekilde ayrılma meydana gelir. Mikrotübülde GDP bağlı tubulin daha az stabildir. Negatif uçtaki dimerler hızlı bir şekilde yapıdan ayrılırlar. The Cell: A molecular approach, 8th ed.  Mikrotübüllerin Dinamik İnstabilitesi Dinamik instabilite mikrotübüllerin hızlı bir şekilde yeniden modellenmesini sağlar. Büyüme Azalma The Cell: A molecular approach, 8th ed. İnterfazdaki hücre İnterfazdaki nükleus Sentrozomun duplikasyonu Sentrozomların ayrılması Kromatin Profaz kondensasyonu Çekirdek zarının yıkılması Mitotik iğ ipliklerinin oluşması Metafaz Astral Kinetekor mikrotübüller mikrotübülleri The Cell: A molecular approach, 8th ed. Mikrotübüllerin Hücre içi Organizasyonu İnterfaz Mikrotübül Sentrozom Mitotik Hücre Kromozomlar Sentrozom (mikrotübülü organize eden merkez) The Cell: A molecular approach, 8th ed. Kromozom Hareketi Mikrotübülü depolimerize eden Kinezin Kinezin kinetokora bağlıdır Mikrotübül bütünlüğünün bozulması Kromozom The Cell: A molecular approach, 8th ed.  Mikrotübül Motor Proteinleri Mikrotübül boyunca hareketten iki tip motor protein sorumludur. 1. Dynein 2. Kinezin I Ağır zincirler Dynein Kinezin I The Cell: A molecular approach, 8th ed. Mikrotübül Boyunca Veziküllerin Taşınması Kinezin I tarafından taşınan vezikül Dynein tarafından Sentrozom taşınan vezikül The Cell: A molecular approach, 8th ed. Sil ve Flajel The Cell: A molecular approach, 8th ed. 3. Ara Filametler Aktin filamentleri ve mikrotübüllerin aksine hücre hareketine direk olarak katılmazlar. Aktin ve mikrotübüllerin aksine ara filamentler apolardır. Hücre ve dokulara mekanik güç sağlarlar. Bazı hücresel işlevlerin gerçekleşmesi için iskele (scaffold) oluştururlar (hücre içi sinyal iletimi gibi). Birkaç farklı tipte proteinden oluşurlar. Ara Filament Proteinleri Epitel hücreleri Epitel hücreleri Fibroblastlar, beyaz kan hücreleri ve diğer hücre tipleri Kas hücreleri Glial hücreler Periferal nöronlar Nöronlar Kök hücreler Tüm hücre tiplerinin nüklear laminası The Cell: A molecular approach, 8th ed.  Ara Filamentlerin Yapısı ve Biraraya Gelmesi Bütün ara filamentler ortak bir yapısal organizasyona sahiptir. Merkezi rod domain Her filamentte yaklaşık 8 protofilament var. The Cell: A molecular approach, 8th ed.  Ara Filamentlerin Hücre İçi Organizasyonu Desmozom HemiDesmozom Desmosomal kaderin Ara filamentler Hücre Dışı Hücre dışı matriks The Cell: A molecular approach, 8th ed. Ara Filamentler ve Mikrotübüller Arasındaki Plectin Köprüleri Plectin: Yeşil (suni renklendirme) Plectin: Sarı Ara filamentler: Mavi Mikrotübüller: Kırmızı Bir Fibroblastın Elektron Mikrografisi The Cell: A molecular approach, 8th ed. Tatyana Svitkina and Gary Borisy, University of Wisconsin, Madison