HÜCRE İSKELETİ,HÜCRE JUNCTİONLARI VE EKSTRASELLÜLER MATRİKS PDF

TIBBİ BİYOLOJİ HÜCRE İSKELETİ,HÜCRE JUNCTİONLARI VE EKSTRASELLÜLER MATRİKS Hücrenin İskeleti  Şekil değişikliği  Şekil kazanma  Hareket kabiliyeti  Fagasitoz,endositoz ve ekzositoz  Sitokinez  Hücre içi taşıma  Kasılma  Çevresel ilişki ve yapılar kurma...

TIBBİ BİYOLOJİ HÜCRE İSKELETİ,HÜCRE JUNCTİONLARI VE EKSTRASELLÜLER MATRİKS Hücrenin İskeleti  Şekil değişikliği  Şekil kazanma  Hareket kabiliyeti  Fagasitoz,endositoz ve ekzositoz  Sitokinez  Hücre içi taşıma  Kasılma  Çevresel ilişki ve yapılar kurmak Sorular ve Cevaplar  Hücre şeklini nasıl korur ?  Organeller nasıl organize olur ?  Veziküller nasıl taşınır ?  Kromozom sonraki nesillere nasıl aktarılır ?  Mekanik stres ve baskıya nasıl dayanır ?  Sperm , yumurtaya nasıl ulaşır ? #uzun mesafeli taşınım  Lökositler , hücre dışı yüzeye nasıl ulaşır ?  Hücre İskeleti  Hayvan Hücresi : Mikrotübül , Aktin ve Ara Filament  Bitki Hücresi : Mikrotübül , Aktin  Prokaryotlarda : Hücre iskeleti olarak mikrotübül ve aktin yerin FtsZ ve mre-B moleküller vardır. -mikrotubul : 25nm ( en kalın) -ara filament : 10nm -aktin : 7nm (en ince) Ortak Özellikler  Polimerlerden oluşurlar.  Dinamik yapılardır (büyüme ve kısalma hareketi gösterirler.  Yardımcı proteinlere sahiptirler. #aktin ve miyozin örnektir -Polimerizasyon &depolimerizasyona yardımcı olurlar. -Fonksiyonlarını yerine getirmesine yardımcı olurlar. #ara filamentin alt üniteleri bulunduğu doku ve hücrelere göre değişmektedir. # Y tubulin mikrotubul nükleasyon yani çoğaltma noktasıdır. #Aktin en hareketli filamenttir Mikrotübül 25nm silindir şeklinde (ortası açık-oluklu) kalınlığında α & β tubulin dimeri, protofilamenti oluşturur. #Dimer : iki ana alt üniteden oluşur 13 protofilament mikrotubul’u meydana getirir. Polimerizasyon α & β tubulin dimeri varlığında gerçekleşir ve GTP’ye ihtiyaç duyar. #GTP : enerji molekülü #Bir ucu + bir ucu - } Bu da polarize yapıya sahip olmasını sağlar. # + uçtan eklenirken - uçtan eksilir. Nükleasyon Belli bir bölgede başlar, MTOM (Mikrotubul Organizasyon Merkezi) Çekirdek yakınında bulunur ve zarla çevrili değildir. γ-tubulin’ce zengin sentrozom nükleasyon’a yardımcı olur. Sentrozom tubulin büyümesinin merkez noktasıdır. MTOM tüm ökaryotlarda bulunur Her bir hücre için bir adet MTOM MTOM, iğ ipliklerinin oluşumundan sorumludur (sentriyol değil) Bitki sentriyol’den yoksun olmasına rağmen, iğ iplikleri oluşur. Nedeni ise MTOM’a sahip olmasıdır. Uzun mesafeli taşımalarda, veziküllere gerekli güç kinesin & dynein motor proteinlerince sağlanır. #Dynein en büyük proteinlerdendir. #Uzun mesafe taşımadan kastımız hücre içi taşımadır.  Mikrofilament’den farklı olarak, Mikrotubuller daha az kontraktil polarize yapılardır #daha az kontraktil } daha az kasılabilme özelliğine sahip olmak demektir  (-) uç, sentrozom’a bağlı & (+) uç ise serbest olup, monomer eklenmesine/çıkarılmasına izin verir (#çünkü dinamik yapılardır. ) #+ uç ise sentrozomdan uzak kortekse , hücre zarına doğru uzanır.  Mikrotubul; ‘’Treadmilling’’ aktivitesi gösterir (aynı filamanda eklenme ve çıkarma aktivitesi)  ‘’Dynamic Instability’’, filamanların eklenme davranışı gösterirken, birden çıkarma davranışı göstermeye başlaması) #İnstability : Sabit olmayan Görevleri  Hücre şeklini belirlemek  Hücre poziyonununu belirlemek (organel)  Kutuplara büyüme  Kromozom dağılımı  Sitokinez (bitki)  Hücre hareketi (silya & flagella)  Bilgi taşınması için ortam oluşturma  Baskıya direnç gösterme # + ucu – ucuna göre daha hızlı büyür. Mikrotubul Bağlayıcı Proteinler (MBP , MAPS) Mikrotubul yüzeyi ile ilişkilidir. MAP; MAP1,2,4 & Tau gibi (MAP 2 en yaygını) Katanin & Stathmin destabilize ederler. (#MAP moleküllerini hedefler.) Mikrotubul demet oluşumundan & birbiri arasında köprü oluşumundan MBP; ayrıca mikrotubul stabilitesini arttırır, dayanıklılığını arttırır & demet oluşum hızını etkiler. Aktiviteleri, fosforilasyon ve defosforilasyon ile kontrol edilir. Motor Proteinler Özelleşmiş, ökaryot hareket olaylarında görev alırlar. Mikrotubul veya Aktin filamentler boyunca hareket etmek için GTP (#mikrotübül için) & ATP (#aktin için) hidrolizine ihtiyaç duyarlar. Filamentlerin birbirlerine göre kaymasında & zarlı organellerin filament boyunca taşınmasında görev alırlar. # immunoglobulin’in yapısına benziyor -Motor proteinleri hücre iskeletini oluşturan yapıları -Motor protein molekülleri ayrıca vezikül veya çekerler organelleri hedef bölgelere hücre iskeleti boyunca taşırlar #Aktine örnek miyozin.Mikrotubule örnek dynesin ve kinesindir. Dynein ( ATPaz , Geri Yönlü) Mikrotübül’ün (-) ucuna doğru hareket 2-3 ağır zincir (#koyu mavi ile gösterilmiştir)& çok sayıda hafif zincir’den meydana gelir. En büyük & en hızlı motor protein 2 gruba ayrılır : 1) sitoplazmik (vezikül trafiği) 2) Aksonemal dynein (silya ve flagella hareketi ve sperm hareketinde görev alır) Kinesin ( ATPaz , İleri Yönlü ) (+) uca doğru hareket Organel taşıma 2 ağır & 2 hafif zincir yapılı Miyozin-II yapısına benzer  İğ ipliği oluşumunda ve kromozomların ayrılması gibi özel görevlerde bulunurlar. Silyum & Flagellum & Bazal Cisimcik Silyum & Flagellum (9+2): 9 adet dış mikrotubul ikilisi & 2 adet merkezi tekli mikrotubulden oluşur. Bazal Cisimcik (9+0): 9 adet dış mikrotubul üçlüsü’nden ibarettir. #Bazal Cisimcik uzantıların temele tutunmasını sağlayan yapılarımızdır. Flagellum ve Silyum tabanında yer alır. Mikrotubul için nükleasyon noktasıdır. Dynein ATPaz, silya ve flagella hareketinde görev alır. Aksonemal proteinleri (#sperm kuyruğunda yer alır.)kodlayan genlerdeki mutasyona bağlı olarak çok sayıda silyar hastalık bildirilmiştir. Silyum & Flagellum  Saç gibi uzantılardır.  Mikrotubul zarla çevrili sitoplazmaya sahiptir.  Sitozol içindeki bazal cisimciğe tutunur  Silyum : 0,25mikron çap , 2-20mikron uzunluğunda olup kısa ve farklı sayıda bulunurlar. Görev: doku yüzeylerini süpürmek #bronşlarımızda bulunur.  Flagellum : 1-2/hücre başına, 100-200mikron uzunluğunda, tek olarak. Görev : çevresine göre hareket etmesini sağlar. #spermde bulunmaktadır Mikrofilament (Aktin) En incesi Globüler aktin proteinlerinden oluşur. #Başta globüler halde daha sonra fibriler hale gelmektedir α-aktin (kas), β & γ-aktin (kas olmayan doku) Polarize yapılardır. # + ve – ucu bulunur Aktin filamentleri, (+) uçta (-) uca göre daha hızlı büyür. Kas kasılmasını sağlayan ana proteindir ve her hücrede bulunur. Mikrofilamentler, uzunluk olarak kısalır & uzarlar. #dinamik yapı Çoğu ökaryotik hücredeki en yaygın hücre içi proteinidir. Ağırlık olarak, kas hücresindeki protein içeriğinin %10, kas olmayan dokuda ise 1-5% Maya & memeli arasında 89% homoloji (kas olmayan aktin) # %89 oranında DNA da benzerlik #DNA düzeyindeki homoloji her zaman fonksiyonel homolojiyi getirmez Homo sapien 6 adet aktin genine sahiptir (α, β & γ). Oluşumu ve Oluşumun Bozumu Aktin polimere katılmadan önce, ATP’ye bağlanır. Aktin polimerizasyonu K+, Mg+2, ATP & Ca+2 ihtiyaç duyar. Nükleasyon, plazma zarı & korteks bölgesi yakınında gerçekleşir. #nükleasyon= aktin çoğalması evresidir. Aktin-ATP bağlanması oluşumu hızlandırır. Yavaş ATP hidrolizi, G-aktin’den kalıcı F-aktin’e geçişi temin eder. #G-aktin global yani yuvarlak ; F-aktin fiberal yani ipliksi şeklindedir. Görevleri (Bazıları) 1. Bağırsak mikrovilüsleri 2. Aktin stress fiberleri 3. Filopodia, lamellipodia, psödopodia (#yalancı ayak), fagositoz } zar hareketleri 4. Sitoplazma bölünmesinde (hayvan & mantar hücresi) ‘’Kontraktil Ring’’ (#Kontraktil Halka) 5. Sitoplazma hareketi-siklozis 6. Hücre zarına ekstra stabilite sağlar. 7. Basınca tepki gösterir. 8. Hücre iskeleti integral proteinlerine bağlanır. #integral protein=zara gömülü protein 9. Kas hareketi için miyozin’le eşleşir. 10. hücre şekli 11. Hücresinyali Aksesuar Yardımcı Proteinler #bundling=paketleme , demet #severing-cofiling= hızlıca şiddetli ayrılma #sequestering=dağılmak Miyozin(ATP Bağımlı Aktin Protein) Bütün bitki & hayvan hücresi. Kas & kas olmayan hücre tipinde. ATP hidrolizasyonu ile aktin filamenti boyunca hareket eder. Amino asit diziliminde, ATP hidrolizasyonu bölgelerine bakarak yaklaşık 40 Miyozin sınıfı belirlenmiş. En yaygını Myozin II (+’dan – hareket yönünde) Miyozin –VI ise –’den + yönünde Aktin+Miyozin: Kas kasılması Ara Filament Sadece hayvan hücresi, Her bir filament: 8-12nm (polarize olmayan, anti-parallel 8 tetramer) Farklı alt ünitelerden oluşur. Lamin (çekirdek) hariç çoğu sitoplasmik İp gibi birbiri üzerine örülmüştür. Hareket etmeye katılmaz ve dinamik yapıda değildir. (#daha uzun ömürlüdür.) Basınç ve baskı direnç gösterir. Diğer 2 hücre iskeletine göre daha uzun ömürlüdür. Hücre şekline ve organel yerleşimine ilave güç katar (ör: çekirdek laminası). Plektin (#yardımcı protein)gibi moleküllerle birbirine çapraz bağlanır. Heterojen gruptur.(#farklı ünitelerden oluşmuştur) > 50 gen 6 ana sınıf Ara Filamet Tiplerine Örnekler  Sitokeratin: epitel hücreler (mekaniksel destek)  Vimentin: mezenkimal, bağ doku ve kas hücreleri  Desmin: Kas hücreleri (yapısal destek)  Nörofilament  Nestin (nöron)  Lamin A, B & C (çekirdek iç zarı) Ara Filament Bağlayıcı Proteinler Stabilize ve güçlenmiş yapılara 3 boyutlu yapı kazandırırlar. Keratin için Filagrin, Desmin &b vimentin için Sinamin & Plektin Epiteliyal hücrelerde, keratin & hemidezmozom için Plakin Hücre İskeleti Hasarlarına Örnekler Mikrotubul: hareketsiz sperm hücresi flagellası, Kartagener sendrom, Alzheimer hast. Aktin: miyopatiler (#kasa ait patolojik bozukluk), tümör Ara Fialament: deri hast.(epidermolisiz bullosa),(#deri şişmesi , alerjik reaksiyon) Çekirdek iskeleti: Laminopati (progeria sendromu) (#lamindeki patolojik bozukluk, erken yaşlanma sendromu) Hücresel Bileşkeler  Hücre bileşkeleri, plazma membran özelleşmiş yapılarıdır, ve komşu hücreler ve bazal lamina arası ilişkileri yardımcı olurlar.  Özellikle, epitel hücrelerde yaygındır.  Bileşkeler, bariyer (engel) yapısı oluşturarak su ve çözünen bileşiklerin geçişine engel olurlar. Hücresel Bileşikler Fonksiyonel Sınıflandırma #Occluding = engellemek #Dezmozom denilince akla ara filament akla gelmelidir. #Adherens bileşkesi ve Fokal Adezyon denilince ise aktin filamentler akla gelmelidir. Sıkı Bileşkeler  Komşu hücreler arası en sıkı bağlantı noktalarıdır.  Küçük moleküler (ör: iyon) dahil olmak üzere serbest geçişe engel olurlar.  2 önemli transmembran Kadherin proteinine sahiptir; Klaudin & Okludin  Endoteliyal hücreler (brain & omurilik & testis) bu bileşkelerce zengin kan-beyin bariyerini oluştururlar. Tutunma Bileşkeleri(#yastık görevi gören yan yüzeyler) 1. Ara Bağlantı(Zonula Adherens) (hücre-hücre) 2. Dezmozom (Makula Adherens) (hücre-hücre) 3. Fokal Adesyon(#aktinle bağlanır) ve Hemidezozom (hücre-EHM) Adherens Bileşkesi & Dezmozom hücrelerarası bileşkedir ve Kadherin ailesi proteinlerince oluştururlar. Fokal Adezyon & Hemidezmozom, hücreyi EHM’e bağlar. İntegrin adezyon proteinlerince oluşturulur. Aktin filament temas noktaları: hücre-hücre bileşkeleri (Adherens Bileşkesi) & hücrematriks bileşkesi (Fokal Adezyon) Ara Filament temas noktası: hücre-hücre bileşkesi (Dezmozom) & hücre-matriks bileşkesi (Hemidezmozom) #Fokal : Noktasal belli bölgede Adherens Bileşikler (Ca+2 Bağımlı) #desmocollin özelleşmiş kadherindir Dezmezom (Ca+2 Bağımlı) (#Kadherin varlığından dolayı)  Dezmozom; düğme şeklindeki temas noktalarıdır & 2 hücreyi sıkıca birarada tutar.  Dezmozom; mekanik stresi önler (temas inhibisyon = birbirine değen kısımlar yıpranmasıdır) = hücre bütünlüğü korunmuş olur  Epitel (ör:bağırsak) ve kalp kası hücrelerinde yaygın, hücreleri sıkıca birarada tutar.  Dezmozom, ara filamentlerle temas halindedir (keratin & dezmin gibi).(#bulunduğu hücre tipine göre değişmektedir.)  Kadherin ailesi üyeleri proteinlere ihtiyaç duyarlar (ör:desmoglein & desmokolin). 2 tip Kadherin (desmoglein & desmokolin) ara bağlayıcı proteinlerle ara filamentlere tutunurlar Sitoplazmik plak: desmoplakin, plakoglobin & plakophilin kadherinlere bağlanır. Hemidezmozom-Fokal Adezyon Hemidezmozom, epitel hücreyi bazal laminaya bağlar. Hemidezmozom-hücrenin matrikse bağlanması İntegrin’lerle gerçekleştirilir. #İntegrin:Hücrenin dış ortamla yaptığı bileşkelerimiz Hemidezmozom, ara filamanetlere bağlanan bir plaka oluşturur. FOKAL ADEZYON, aynı şekilde hücre dışı matriksi İntegrinler aracılığı ile Aktin filamentlerine bağlar. FOKAL ADEZYON, hücresel basıncı dağıtmak için hücreye farklı hareket kabiliyeti verir. #Hemidezmozom ara filament içerir.Fokal adezyon ara filament içermez.Aktin içerir. Gap Bileşkeleri Gap Bileşkeler; hücreler arası kanallardır & çapı 1.5–2nm Serbest geçişe izin verirler Konneksin adlı 6 transmembran proteinlerinin silindirik yapı kurmasından oluşur. İyon geçişi serbest olduğu için membran potansiyelinde değişiklik olur. Permeabilite; sitozolik pH & serbest Ca2+’ca düzenlenir. Hücre dışı sinyaller bu iletişimi başlatır. Gap Bileşkleri, epitel hücre (az) & embriyogenez (yüksek sayıda) esnasında yaygındır.  Gap Bileşikleri Görevleri Komşu hücreleri arasında hızlı madde alış-verişi & iletişimi Sinir sistemi ötesi iletişim olup #ihtiaç halinde devreye girer Embriyonik doku oluşumu Bazı mutasyonlar : *Konneksin-26 mutasyonu; kalıtımsal sağırlık (insan) *Konneksin-32 mutasyonu Charcot-Marie-Tooth hast. (ilerleyici çevresel sinir sistemi dejenerasyonu) #Sinirsel dokularda daha yaygındır #Belirli dönemlerde daha aktiftir Sinyal Taşıma Bileşkesi ( Kimyasal Sinaps ) Sinirsel uyarı, sinir ucundaki vezikül’ün membranla birleşmesini başlatır ve içerisindeki nörotransmitter’i serbest bırakır. Serbest kalan nörotransmitter, postsinaptik membrandaki reseptöre bağlanır ve bilgi aktarımı gerçekleştirilir. Hücre-Hücre Adezyonu Anlamak Niçin Önemlidir ? Göç eden hücre, hedefine ulaşmalı, hedefini tanımalı, bağlanmalı ve orada kalabilmeli Transmembran adezyon molekülleri, hücre iskeletini hücre dışı matrikse bağlar. Interactions Kadherin: hücre-hücre Integrin: hücre-matriks Hücre Adezyon Molekülleri (HAM) Bir hücrenin diğer hücreye yapışmasını sağlayan molekül Transmembrane protein Cadherin- Ca+2bağımlı & homofilik adezyon Selektin- Ca+2bağımlı, heterofilik adezyon Ig super ailesi- Ca+2 bağımsız, homo & heterofilik adezyon Integrin- Ca+2 Mg+2 Mn+2 bağımlı, heterofilik adezyon   4 ana sınıfa ayrılır. #N-Cam(N:nöron) immunoglobulin yapıda olan yapışma molekülüdür.(köken itibariyle immunogloblin süper ailesindedir) Kadherinler Ca+2 Bağımlı Hücre- Hücre Yapışmasından Sorumludur Homofilik bağlanma #benzer benzerle bağlanmasıdır. Hücre içinde ise; aktin filamentlerine katenin molekülleri aracılığı ile bağlanır. Mutasyon veya kadherin molekülün düşük düzeyde açıklanması kanser metastazı ile ilişkilidir. Ca+2’dan yoksun solusyonda mekanik güçle ayrıştırma ile tek hücre popülasyonu elde edilir Omurgalı & omurgasızlarda bulunur ve önemlidir. Klasik hücre dışı kadherin, hücre içindeki aktin filamentlerine bağlanır. Şayet, potansiyel nöron N-cadherin’i kaybetmezse, göç edemezler! #Hücrelerin hedeflerine ulaşabilmeleri için bu bağların kaybolması gerekir. Metastaz; E-kadherin (#epitel kökenli) kaybı ile ilişkili olduğu görülmüştür. Kadherinler aktin filamentlerine bağlıdır.(ör:p120 &catenin) Kadherinler Komşu Epitel Hücreleri Adezyon Kemeri ve Dezmozomlarda Birbirine Bağlar #E-cadherin : epitel katerin #N-cadherin : nörokaterin #P-cadherin: plasenta katerin #VE-cadherin: dolaşım sistemine ait katerin Selektin (Ca+2 Bağımlı , Heterofillik ) (E,L &P Selectin) Selektinler hücre yüzeyindeki ve matriksteki karbonhidrat bölgesini tanır. Selektinler, yangı & hemostasisde rol oynar.#kan hücrelerinin dengelenmesinde #heterofillik: iki farklı alt ünitenin ilişki kurmasıdır. #Selektin yapısı türe göre değişiklik gösterir. İmmunogloblin-Benzeri HAM  Ca+2 bağımsız,(#disulfıt bağlarına ihtiyaç var) homo & heterofilik  Hücre dışı bölge, Ig benzeri alt bölgeler içerir.  Alt bölgeler ,disulfit bağları ile sabit hale getirilir.(Kadherinlerde Ca+2 ile sabit hale getirilirken) N-CAM (Nöral) , VCAM (damar,lökosit) , ICAM (hücreler arası,lökosit)  INTEGRİNLER (Ca+2, Mn+2 & Mg+2 BAĞIMLI, HETEROFİLİK)  İntegrin ; transmembran heterodimerleridir.  Alpha& beta alt ünitesinden meydana gelir.  İntegrinler ,epitel hücreyi bazal laminaya veya hücre alt katmanına bağlar.  Genelde , İntegrinler matriks proteini olan fibronektine & laminin & EHM’ye bağlanmaktadır. #Lamin ile laminin karıştırılmamalıdır.  İntegrinler hem Fokal Adezyonda hem de Dezmozom görev alırlar. İntegrin Aracılı Fokal Temas Noktası İntegrin Kaynaklı Genetik Hastalıklar #iki farklı üniteden meydana geldiğine dikkat edin (Alfa & Beta) Diğer hastalıkların patogenezinde rol oynayan integrinler:  Kanser - Tümör ilerlemesi  Bulaşıcı hastalıklardaki rolü -Viral girişe bir yol sağlayabilir Ağız ve ayak hastalığı  Otoimmün hastalıklar - Lökositlerin toplanması  Multipl skleroz. Crohn hastalığı Bazal Lamina Moleküler Yapısı #Temel olduğu için temelin sağlam olması lazımdır. #Bazal Lamina Fokal Adezyon ve Hemidezmozom ile temas halindedir. Hücre Dışı Matriks #GAGs : Glukozaminoglukan 4 hücre tipi Fibroblast Makrofaj Mast hücresi Yağ hücresi Diğer Yapılar Glikozaminoglikanlar Proteoglilkanlar Hiyaluronik Asit Laminin Fibronektin Elastin Kollagen Ekstra selüler Matriks (EHM) , hücrelerce sentezlenen makro molekülerden oluşan ağımsı yapıdır. #4 hücre tipi desekte sağdaki fotoğrafta görüldüğü üzere birçok hücre tipi olabilmektedir. Görevleri Mekanik destek, Hücrelerin doku oluşturmasında, Hücresel şekli & hareketi Yaşamı, büyüme, gelişme, farklılaşma & ölüm Hücresel sinyal iletiminde adezyon molekülleri ile birlikte, Hücre dışı sinyal iletim molekülleri için depo görevi ÇIKMIŞ SORULAR 2020-2021 1.KOMİTE 2021-2022 1.KOMİTE 2022-2023 1.KOMİTE Hazırlayan : Ayşe Böke