Cytoskjelettet. plasmamembran. Terje Espevik IKM. plasmamembran. Oversikt over Aktinfilamenter Mikrotubuli Intermediærfilamenter

Transkript

1 plasmamembran Cytoskjelettet Terje Espevik IKM plasmamembran Oversikt over Aktinfilamenter Mikrotubuli Intermediærfilamenter Intermediærfilamenter; inndeling Aktinfilamenter Struktur av G- og F-aktin Funksjoner i celle Aktinbindende proteiner Myosin I og II Mikrotubuli; struktur og funksjon Oppbygging Polaritet Centrosom Mikrotubuli-motorer Kinesin Dynein 1

2 Cytoskjelettet Organisert og dynamisk system av fibre i cytoplasma hos eukaryote celler Tre typer: Mikrofilament (aktin) Intermediær filament Mikrotubuli Polymere dannet ved spontan assosiering av små protein enheter gjennom ikke-kovalente bindinger Gir cella fasong, bevegelse og mekanisk styrke Intermediær filament Enhet: ulike typer fibrige protein (keratin, vimentin, lamin) Diameter: 10 nm, fleksible tau Funksjon: mekanisk styrke til celler og vev (bare i multicellulære organismer) Gir også mekanisk støtte til cellekjernen 2

3 Intermediærfilamenter - inndeling Aktinfilament (F-aktin) Enhet: G-aktin (globulært) Diameter: 7 9 nm, fleksibel helix Funksjon: cellefasong, bevegelse (lamellipodia/filopodia), mikrovilli, aktinring ved mitose, muskelsammentrekninger Mest under plasmamembranen 3

4 Mikrotubuli Enhet: tubulin (globulært) Diameter: 25 nm, stiv hul helix Funksjon: cellefasong, bevegelse (flagella/cilia, vesikkel transport), mitotisk spindel, plassering av organeller Utspring fra centrosom (også kalt mikrotubuli organiserings senteret, MTOC) ved kjernen 4

5 Hvordan ser cytoskjelettet ut? Cella blir dynamisk (tid og rom) ved å organisere cytoskjelett filamentene som polymerer generert gjennom spontan assosiering og nedbrytning av ikke-kovalent bundne enheter Stabilt indre, ustabile ender Figure 16-7 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) 5

6 Under celledeling endrer cytoskjelettet seg hurtig Figure 16-2 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) 6

7 Strukturen av aktin Aktin utgjør 5% av total proteinmengde i en celle G-aktin (globulært) Figure Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) To-trådet polar helix struktur F-aktin (filament) Polymerisering Aktin cytoskjelettet er dynamisk (aktinfilamentene vokser og avtar) G-aktin polymeriseres til F-aktin (+) ende vokser raskere enn (-) ende ATP påvirker polymeriseringshastigheten 7

8 Aktinfilamenter i celler som beveger seg Aktinfilamenter er organisert på 3 måter 1. Kontraktile bunter (stressfibre og i kontraktil ring ved mitose) 2. Gel-lignende nettverk av overlappende filamenter (i cellens cortex) 3. Parallelle bunter som har samme polaritet (filopodium) Bakterien Listeria monocytogenes beveger seg inne i - og mellom makrofager ved hjelp av aktin 8

9 Bakterien Listeria monocytogenes beveger seg inne i - og mellom makrofager ved hjelp av aktin Eksempler på bunter av aktinfilamenter bevegelsesretning Eksempler på forskjellige strukturer som inneholder aktin filamenter. (A) Microvilli. (B) Kontraktile bunter i cytoplasma (stressfibre). (C) Filopodia som stikker ut fra den cellekanten som beveger seg framover (D) Kontraktile ring som snører av cellene ved mitose 9

10 Hovedklasser av aktinbindende proteiner fimbrin filamin myosin II α-actinin Aktin er vist i rødt, aktinbindende proteiner er vist som grønt Motor proteiner Går eller glider langs cytoskjelettfibrene Myosin på aktinfilamenter Kinesin og dynein på mikrotubuli Bruker energi fra ATP-hydrolyse Cytoskjelettfilamentenes rolle: Er veier for trafikkering av organeller og vesikler inni cella Glider forbi hverandre; kontraksjon (aktin) 10

11 Myosin I og II er motorproteiner som beveger seg langs aktinfilamenter Strukturen av et mikrotubulus 11

12 3D Microtubule Reconstruction Centrosomet er organiseringssenteret for mikrotubuli (MTOC) (A)Tegning som viser et centrosom som inneholder et par centrioler og et protein som kalles gamma-tubulin. Gamma-tubulin har en ringstruktur som fungerer som vekstpunkt for mikrotubuli. I tillegg inneholder centrosomet et par centrioler som hver er bygd opp av korte sylindriske mikrotubuli. (B) Mikrotubuli som vokser ut fra et centrosom. Minusenden for hvert mikrotubulus er forankret i centrosomet og bundet til gamma-tubulin. Pluss enden er fritt i cytoplasma 12

13 Orientering av mikrotubuli i celler Axonem Mikrotubuli vokser ut fra centrosomet 13

14 ER og Golgi plasserer seg i forhold til mikrotubuli Schematic diagram of a cell showing the typical arrangement of microtubules (dark green), endoplasmic reticulum (blue), and Golgi apparatus (yellow). The nucleus is shown in brown, and the centrosome in light green. (B) Cell stained with antibodies to endoplasmic reticulum (upper panel) and to microtubules (lower panel). Motor proteins pull the endoplasmic reticulum out along microtubules. (C) Cell stained with antibodies to the Golgi apparatus (upper panel) and to microtubules (lower panel). In this case motor proteins move the Golgi apparatus inward to its position near the centrosome. (B, courtesy of Mark Terasaki, Lan Bo Chen, and Keigi Fujiwara; C, courtesy of Viki Allan and Thomas Kreis.) Orientering av mikrotubuli i celler 14

15 Stabilitet av mikrotubuli GTP: Guanosine-5'-triphosphate Motorproteiner som beverger seg på et mikrotubulus Kinesin og dynein kan transportere organeller ATP avhengig 15

16 Transport av cargo på et mikrotubulus Inner life of a Cell aktinfilamenter og mikrotubuli 16