Hücre İskeleti - Sunum PDF

SİTOİSKELET VE HÜCRELERARASI BAĞLANTILAR Dr. Öğr. Üyesi Gonca Dönmez Arat/ Tıbbi Biyoloji Vu PhamAD Sitoiskelet ✔ Hücre İskeleti; Nükleustan plazma zarına doğru, sitoplazma boyunca uzanan flament ve tübüllerin birbirine bağlandığı karmaşık bi...

SİTOİSKELET VE HÜCRELERARASI BAĞLANTILAR Dr. Öğr. Üyesi Gonca Dönmez Arat/ Tıbbi Biyoloji Vu PhamAD Sitoiskelet ✔ Hücre İskeleti; Nükleustan plazma zarına doğru, sitoplazma boyunca uzanan flament ve tübüllerin birbirine bağlandığı karmaşık bir ağdır ✔ Aktin filament (mikrofilament) ✔ Ara filament (intermediate filament) ✔ Mikrotübül Vu Pham Vu Pham Vu Pham Vu Pham Sitoiskelet ✔ Aktin filament (mikrofilament) ✔ Aktin (G ve F) ✔ Ara filament (intermediate filament) ✔ Vimentin ✔ Desmin ✔ Laminin ✔ Nörofilamin ✔ Keratin ✔ Mikrotübül ✔ Tübülin (alfa, beta) Vu Pham Vu Pham Vu Pham Vu Pham Vu Pham Vu Pham Mikrotübül Polimerizasyonu ✔ MT polimerizasyonu 37 ° C'de en hızlıdır ve soğukta (ör., 4 °C) meydana gelmez ✔ Sıcaklık yanında; polimerizasyon GTP, Mg2+ ve oligomer oluşumunu gerektirir ✔ Lag fazı (Gecikme fazı), Sonraki hızlı uzama fazının (elongasyon fazı) çekirdeği olarak görev yapan oligomerlerin yavaş oluşumunu temsil eder. ✔ Plato safhasında serbest tubulin konsantrasyonu daha fazla MT büyümesini sınırlar ✔ Polimerizasyon sadece belirli, kritik bir tubulin konsantrasyonu olduğunda meydana gelir. ✔ Diğer taraftan, serbest tubulin kritik konsantrasyonun altına düşerse, MT depolimerize olur Vu Pham Vu Pham  Silli epitel hücresi Vu Pham Vu Pham Vu Pham MTOC (Microtubule organizing center) ✔ Çekirdeğin yakınında bulunur ✔ Sentrozom olarak da adlandırılır ✔ MT’ler MTOC’a (-) uçlarından ataçlanır ve buradan hücre periferine doğru gelişir ✔ 2 çift sentriol içerirler ✔ Sentrioller simetriktir ve 9 adet 3’lü mikrotübülden sentriol duvarı oluşur Vu Pham Vu Pham Vu Pham Kinezin 1 – Motor protein Vu Pham Kinezin 1 Vu Pham Dynein 1 – Motor protein Vu Pham Dynein 1 Vu Pham Vu Pham Vu Pham Aktin Fonksiyonu ve Görünümü ✔ Hücreye şekil ve direnç sağlama ✔ Kas kasılması (miyozin ile birlikte) ✔ Hücre içi kargo taşınmasında, miyozin motor proteinleri için yol sağlama ✔ Plazma zarının hemen altında (aktin korteks) ✔ Intestinal epitel hücrelerinde; Mikrovilus, sıkıca paketlenmiş aktin flamentleri ✔ Hücre hareketleri için önemli olan, Lamellipod ve filopod oluşumu aktin polimerizasyonu ile yönlendirilir. Vu Pham Vu Pham Vu Pham Mikrofilament (F-Aktin) ✔ 7 nm çapında, en küçük hücreiskeleti flamentidir ✔ Temel alt birimi G-aktindir (Globüler) ve ATP varlığında F-aktine (Flamentöz) polimerize olur ✔ Polimerizasyon (+) uçata daha hızlıdır, sıcaklığa bağlıdır ✔ G-aktin kritik konsantrasyonu aştığı zaman polimerizasyon olur ✔ F-aktin; birbiri etrafına sarmalanmış iki doğrusal G-aktin zincirinden oluşur ✔ 3 izoform vardır; α-aktin (kas hücrelerinde), β-aktin ve γ- aktin (kas olmayan hücrelerde) Vu Pham Aktin Polimerizasyonu Üç ardışık basamakta gerçekleşir Vu Pham https://en.wikipedia.org/wiki/Treadmilling#/media/File:Actin_Treadmilling_Mechanism_.jpg Vu Pham ABPs (Actin-binding proteins) ✔ Aktin polimerizasyonu ve ağını kontrol eden proteinlerdir. 1. G-aktin bağlayan proteinler ✔ Thymozin β4 (polimerizasyon X) ✔ Profilin (polimerizasyon ✓) 2. F-aktin şapkasına bağlanan proteinler ✔ CapZ; F-aktin (+) uca bağlanır ve flamenti stabilize eder ✔ Tropomodulin; F-aktin (-) uca bağlanır ve flamenti stabilize eder Vu Pham ABPs (Actin-binding proteins) Treadmilling Kofilinden salınan ADP-actin, Profilin tarafından tekrar yüklenir Vu Pham ABPs (Actin-binding proteins) 3. Flamenti kesen (ayıran) proteinler Sol form Gelsolin; F-aktini keser ve (+) ucu kapatır, jel-sol geçisi 4. F-aktini çaprazlayan proteinler Filamin; her iki ucunda 2 aktin bağlama bölgesi var, gevşek bir ağ oluşturma Jel form Vu Pham ABPs (Actin-binding proteins) 5. F-aktini paketleyen proteinler α-aktinin; her iki ucunda 2 aktin bağlama bölgesi var, demetleri gevşetir Fascin; sıkı aktin demetleri yapar (filopodia) Fimbrin ve villin; mikrovilluslarda sıkı demetler yaparlar. Vu Pham ABPs (Actin-binding proteins) 6. Membranla aktini bağlayan proteinler Spectrin; eritrositlerin plazma membranının altında gevşek bir ağ oluşturmak için kısa aktin polimerlerine bağlanırlar. Ankirin ve bant 4.1 doğrudan membran etkileşimlerinde rol oynar. Vu Pham ABPs (Actin-binding proteins) 7. Uzun aktin flamentler yapan proteinler Formin; F-aktinin (+) ucunda nükleasyon aktivitesi Vu Pham ABPs (Actin-binding proteins) 8. Aktin dalları yapan proteinler Arp 2/3 (aktin dallanması için nükleasyon bölgesi (- uç) yaratır Vu Pham Miyozinler – Aktin temelli motor proteinler Vu Pham Üç genel miyozin sınıfı Vu Pham Miyozinler – Kontraktil halka Vu Pham Miyozinler – Kargo hareketi Vu Pham Vu Pham Ara Filament ✔ 8-12 nm çapında ✔ Polariteye sahip değildirler, moleküler motorlar için yol oluşturmazlar ve küresel alt birimlerden oluşmazlar En önemlileri; ✔ Keratin; saç, pençeler, tırnaklar, boynuz, tüyler vb. sert epitelyal yapılar için önemli ✔ Vimentin; (Yumuşak) mezenkimal hücreler ve fibroblastlarda ✔ Desmin; kas hücrelerinde ✔ GFA (glial fibriler asidik protein); Glial hücreler ve astrositlerde ✔ Nörofilamentler; Aksonlar için mekanik güç sağlar ✔ Lamin; İç nükleus membranı çevresinde yoğun ve koruyucu bir ağ sağlar Vu Pham Ara Filament ✔ Küresel baş ve kuruk kısımları; farklı ara filamentler arasında sekans ve yapı bakımından farklılık gösterir ✔ 1 ara filament; 16 protoflament Vu Pham Plakinler ✔ Hücre iskeletini tek bir yapıya entegre ederler ✔ Plektin, plakin ailesinin bir üyesidir ve her üç hücre iskeleti elementine bağlanabilir. ✔ Entegre hücre iskeleti büyük esnemelere dayanabilir ve hücre mekanik direncini sağlar. ✔ Bu direnç, özellikle düz kas hücreleriyle (bağırsak epitel hücreleri) ilişkili veya yüksek basınca (aortun endotelyal hücrelerine) maruz kalan hücreler için önemlidir. Vu Pham Hücre Bağlantıları ve ECM ✔ ECM (Extracellular matrix), dokuların dışında bulunur ve destekleyici görevi vardır ✔ Epitelyal hücreler, destek ve sıkı bir bariyer görevi gören bazal lamina adı verilen özel hücre dışı matriks üretirler. ✔ Hüceler birbirlerine hücre bağlantıları ve adezyon bölgeleri ile bağlanırlar ✔ Bazıları metabolit ve elektrik akımı için küçük kanallar gibi davranır ✔ Adezyon bölgelerinin bazıları, komşu hücrelere mekanik olarak entegre olan hücre iskeletine doğrudan bağlıdır Vu Pham Hücre Bağlantıları ve ECM ✔ Hücre adezyon proteinlerinin birçoğu transmembran proteinleridir ve iki uyumlu proteinin (komşu hücrelerden) hücre dışı kısımları birbiriyle etkileşebilir. ✔ Yapışmalar dinamik yapılardır ve hızlı bir şekilde bir araya getirilebilir ve parçalanabilir ✔ Hücre sinyal komplekslerini birleştirir ve hücre iskeletine bağlarlar ✔ Böylece hücre bağlantıları; hücre sinyal iletiminde, hücre hareketinde, hücre proliferasyonunda ve hücre sağkalımında etkili olurlar. Vu Pham Hücre Bağlantıları ve ECM Hücre adezyon proteinlerinin farklı sınıfları var Homofilik etkileşimlerin olduğu 1. Imminoglobülin süperailesi (IgSF) CAM (cell adhesion molecules) N- CAM (neural cell adhesion molecule) 2. Kaderinler (E- kaderin gibi) Heterofilik etkileşimlerin olduğu 1. Selektin (glikoproteinlere bağlanır) 2. Integrin (IgSF proteinlerine bağlanır) Vu Pham Kaderinler ✔ CAM’lardan farkı; Ca2+ tarafından düzenlenmeleridir. ✔ Adheren bağlantılar ve Desmosomlarda bulunurlar ✔ Adheren bağlantılarda; Epitelyal kaderin (E-kaderin) α-katenin ve β-katenin yoluyla Aktin falamente bağlanırlar ✔ Desmozomlarda; desmoglein ve desmocolinler, plakoglobin ve plakophilin yoluyla ara filamentlere bağlanırlar Vu Pham Vu Pham Kaderinler ✔ E - kaderin ifade eden hücreler, E - kaderin ifade eden diğer hücrelere yapışır (ve P - kaderin ifade eden hücreler, P - kaderin ifade eden hücrelerle etkileşime girmeyi tercih eder) a. Embriyonik gelişimde önemlidirler (kurbağa embriyosu blastula evresi b. Kaderinler baskılandığı zaman, blastula organizasyonu dağılır Vu Pham Lökosit yuvarlanması Lökositler, inflamasyon bölgelerini aramak için sürekli olarak kan damarlarının duvarları boyunca yuvarlanır Bu işlem, hücre yüzeylerinde karbonhidratlara bağlanabilen selektinler tarafından sağlanır. Endotelyumdaki P - selektin ve E - selektin, lökosit üzerindeki şeker zincirlerini tanır ve L - selektin endotelyumdaki şeker zincirlerini tanır. Bir iltihap bölgesi tespit edildiğinde lökositler yuvarlanmayı durdurur ve integrinler (lökositte) ve ICAM'lar (endotelyumda) yoluyla sıkı ekleri yapar Lökositler daha sonra inflamasyon alanına endotelden göç eder (“diapedesis”) Vu Pham Hücre Bağlantı Tipleri Vu Pham Adheren Bağlantıların Yapı ve Fonksiyonu ✔ Çoğunlukla epitel hücrelerde bulunur ✔ Cadherin ve kateninler aracılığıyla yakın bağlantı noktaları oluştururlar ve destekleyici bir aktin kemere (doku bütünlüğü ve mekanik direnç sağlar) bağlanırlar. Vu Pham Desmosom Yapı ve Fonksiyonu ✔ Ara filamentlere bağlanan, düğme benzeri bağlantı noktalarıdır ✔ Doku bütünlüğü ve mekanik strese dayanıklılık Vu Pham Vu Pham Sıkı Bağlantılar (Tight Junctions) ✔ Bariyer görevi görür; iki bitişik hücre arasındaki boşluktan istenmeyen madde geçişini önlerler ✔ Bu sıkı bant, molekülleri apikal hücre zarından geçmeye zorlar. ✔ Aynı zamanda membran içindeki lipitlerin veya membran proteinlerinin yanal hareketini bloke eder ✔ Spesifik iyonların paraselüler transport yoluyla geçmesine izin verir Vu Pham Sıkı Bağlantılar (Tight Junctions) ✔ Sıkı bağlantılarda üç tip transmembran protein bulunabilir: ✔ Okludin, ✔ Klaudin ✔ JAM'lar (birleşme adezyon molekülleri) Vu Pham Gap Junctions Yapı ve Fonksiyonu ✔ Hücreler arası boşluk (Gap) olarak bilinen en küçük hücre-hücre bağlantılarıdır ✔ Connexon’lardan (altıgen) oluşan küçük kanallardan meydana gelir ✔ Her connexon altı connexin alt birimden yapılır ✔ Bu kanallar iyon ve küçük moleküllerin geçmesine izin verir (tek şekerler, amino asitler ve nükleotitler dahil) ✔ İki hücre arasında kimyasal ve elektriksel bağlantı olarak görev yaparlar. Vu Pham Gap Junctions Yapı ve Fonksiyonu ✔ Özellikle, hızlı iletişimin gerekli olduğu kas ve sinir dokularındaki boşluk bağlantılarıdır (“elektriksel sinaps”) önemlidir. ✔ Boşluk bağlantı kanalları açılıp kapanabilir (kalsiyum, ikinci haberciler ve elektrik potansiyeli tarafından kontrol edilir) Vu Pham Vu Pham ECM ✔ Hücreler yerleşiktir ve hücre dışı matrisle (ECM) etkileşime girer ✔ Kalsifiye kemik dokusu en sert dokulardan biridir ve temel olarak ECM’den oluşur (sadece birkaç hücre - osteoblastlar) ✔ Ayrıca kıkırdak (kemik dokusundan daha esnek) neredeyse tamamen ECM'den (çok sayıda proteoglikan) oluşur ✔ Bezleri ve kan damarlarını çevreleyen bağ dokusu jelatinli yapıya sahiptir. Esas olarak ECM protein kollajen ve fibroblastlardan oluşur Vu Pham ECM Vu Pham Kollajen Vu Pham Kollajen Vu Pham Elastin Vu Pham Elastin Vu Pham Fibronektin Vu Pham Laminler Vu Pham Laminler Vu Pham İntegrinler Vu Pham Hemidesmosom Vu Pham Bazal Kıvrımlar Vu Pham 1. Moleküler Hücre Biyolojisi (Molecular Cell Biology) Harvey Lodish, Anthony Bretscher, Monty Krieger, Arnold Berk, Chris A. Kaiser, Hidde Ploegh, Paul Matsudaira, Chris A. Kasier, Matthew P. Scott, PALME Yayıncılık 2. Becker's World of the Cell, Technology Update, Global Edition Jeff Hardin , Gregory Paul Bertoni , Lewis J. Kleinsmith Vu Pham