Nytt tlf nummer og pinkode. Tlf: 800 88860 Pinkode: 915 915 # Hva har skjedd? MeetAt hos Telenor har avviklet assisterte møter og har nå kun selvbetjente møter. Spørsmål kan sendes til: nettundervisning@ous-hf.no
Cellens biologi og fysiologi Del av forelesningsserie i immunologi og transfusjonsmedisin 05.09.2013 Inger Øynebråten Senter for Immunregulering, Avd. for patologi, OUS/UiO 1
Cellens biologi og fysiologi Outline 1. Cellens oppbygning og organisering kjernen, ER, Golgi 2. Cellekommunikasjon og interaksjon endocytose, exocytose, MHC molekyler trafikkering, junctions, vesikler/exosomer 2
Cellebiologi, hvorfor viktig? Forstå bakgrunn for sykdom Utvikle medikamenter/behandlingsmetoder mot sykdomstarget, dvs. spesifikk behandling Stille sikre diagnoser Utvikle diagnostiske tester 3
Oppbygning av en celle 4
Cellekjernen Struktur 5 Figure 4-9 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)
Fra DNA til protein Figure 1-4 Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition ( Garland Science 2008) 6
Endoplasmatisk retikulum (ER) Finnes i alle eukaryote celler ER-membranen er foldet i tubuli og sacs og danner ett indre rom som kalles cisternal space eller ER-lumen Syntese av lipider, proteiner og sukker Endoplasmatisk retikulum Cellekjerne SER RER Cisterna Ribosomer 7
Endoplasmatisk retikulum (ER) Protein dislufide isomerase (PDI) oksidasjon av frie sulfhydryl grupper BiP-chaperon som gjenkjenner ikke korrekt foldede proteiner og subenheter som skulle dannet oligomere komplekser Transport til cytosol degradering av proteasomer En-bloc transfer av oligosakkarider til asparginer (N-linked) Lagrer Ca 2+ SER, rikelig i: Hepatocytter pga lipoproteinsyntese Celler som produserer steroidhormoner Celler som detoksifiserer lipid-løselige medikamenter eller komponenter dannet ved metabolisme 8
Golgi Figure 13-25b Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) Korrekt foldede proteiner ment for sekresjon (vanligvis) via Golgi Trimming av N-bundne oligosakkarider O-bundet glykosylering til valgte serine eller threonin residuer Sortering 9
Posttranslasjonelle modifikasjoner i Golgi 10 Figure 13-28 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)
Glykosylering er viktig! IVIG RM Anthony et al. PNAS. 2008. 105(50): 19571 19578. 11
Mitokondrier Indre membran, spesialisert membran - elektrontransportkjeden Ytre membran Cristae Matriks - sitronsyresyklus Fettsyrer Pyruvat 12
Antall mitokondrier varierer med celletype Figure 14-5 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) Celler generelt 100-10,000 Lymfocytter 1000 Oocytes 100,000 Spermceller Noen få hundre Røde blodceller og noen terminalt differensierte hudceller har ikke mitokondrier 13
Funksjon, mitokondrier Energisyntese Lagrer Ca 2+ Apoptose-mediert celledød Steroid syntese Syntese av heme Figure 15-41b Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) Spesielt for mitokondrier Inneholder eget DNA, mtdna Proteiner i mitokondrier kodes av cellekjerne og mtdna 14
Cellekommunikasjon og interaksjon Endocytose Exocytose MHC molekyler, trafikkering Junctions Vesikler/exosomer Basarab G Hosu et al 2007 Phys. Biol. 4 67 15
Endocytose opptak av ekstracellulært materiale eller plasmamembran Næring (kolesterol, Fe) Eliminere og degradere fremmed materiale eller waste (ekstracellulær matriks-komponenter) Terminering av signallering (hormoner, vekstfaktorer) Toksiner, bakterier, virus og protozoer utnytter endocytose for å komme inn i cellen Endocytose kan f.eks. klassifiseres i: Fagocytose Pinocytose Reseptormediert endocytose 16
Fagocytose Er reseptor-avhengig Nøytrofile Makrofager Opptak av bakterier og gamle/døde celler inkl. rbc 17
Intracellulære patogener påvirker trafikkering 18 Figure 24-30 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)
Pinocytose Ikke reseptormediert Konstitutiv I alle celler, men i varierende grad: Makrofager internaliserer 3% av egen membran i løpet av 1 min Membran-homeostase 19
Reseptormediert endocytose Opptak av LDL gir kolesterol til membransyntese 20 Figure 13-53 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)
Reseptormediert endocytose Transferrin-reseptor 21
Reseptormediert endocytose Resyklering Degradering og nedregulering Figure 13-53 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) 22
Cellekommunikasjon og interaksjon Endocytose Exocytose MHC molekyler, trafikkering Junctions Vesikler/exosomer Basarab G Hosu et al 2007 Phys. Biol. 4 67 23
Exocytose LEUKOCYTT kjemokinreseptor ENDOTEL EXOCYTOSE 24
Exocytose KONSTITUTIV SEKRETORISK VESIKKEL KONSTITUTIVT SEKRETORISK SPOR Default spor Reguleringsnivå: gentranskripsjon ER Golgi Plasmamembran ER Plasmamembran Golgi HISTAMIN / THROMBIN REGULERT SEKRETORISK GRANULA WEIBEL- PALADE vwf REGULERT SEKRETORISK SPOR 25
Regulert sekretorisk spor Proteiner er ferdig syntetisert og kan frigjøres umiddelbart Frigjøring av proteiner til bestemte områder på cellen Regulering Prossesering - biologisk aktive molekyler Eotaxin-3 vwf 26 I Øynebråten et al. Blood. 2004, 104(2):314-20. KM Valentijn et al. Blood. 2010, 116(10):1807-1816.
Prosessering, insulin 27
IgE-mediert sekresjon av histamin fra mastceller 28 Figure 25-27 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)
Ikke-konvensjonell exocytose 29
Cellekommunikasjon og interaksjon Endocytose Exocytose MHC molekyler, trafikkering Junctions Vesikler/exosomer Basarab G Hosu et al 2007 Phys. Biol. 4 67 30
Antigen-presentasjon MHC klasse I 31 Neefjes et al. 2011 vol 11, 823-836
Antigen-presentasjon MHC klasse I TRINN 1: Protein med feil antigent 2: Feil i folding protein tagges med ubiquitin proteasome 3: Degradering til peptid 4: Peptider til ER vha. transporter associated with antigen processing (TAP) complex 5: Peptider loades på MHC klasse I molekyler 6: MHC klasse I med peptid via Golgi til celleoverflaten 32 Vyas JM et al. 2008. 8: 607-618
Antigen-presentasjon MHC klasse II 33 Figure 25-61 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)
Krysspresentasjon til MHC klasse I Joffre et al. Nature Rev Immunol, 2012 vol 12, 557 34
Fc-receptor mediert Ag presentasjon FcRs efficiently internalize ICs and induce efficient prosessing of Ags into peptides that are presented by MHC class I and class II molecules. Cross-presentation: FcγR play a role in efficient MHC class I restricted presentation of exogenous Ags. Roles of Fc receptors in autoimmunity. Nat Rev Immunol. 2002 Aug;2(8):580-92. Review. Takai T 35
Cellekommunikasjon og interaksjon Endocytose Exocytose MHC molekyler, trafikkering Junctions Vesikler/exosomer Basarab G Hosu et al 2007 Phys. Biol. 4 67 36
Junctions Inkluderer celle-celle og celle-matriks interaksjoner Tetter gaps mellom celler og gjør cellelaget impermeabelt/ selektivt permeabelt Slipper gjennom små molekyler fra en celle til en annen Gjør at signaler kan overføres fra en celle til en annen Immunologisk synapse 37 Figure 19-2 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)
Immunologisk synapse Interfase mellom lymfocytter og antigenpresenterende celle/målcelle Et fokalt punkt for signallering, endocytose og exocytose Spatial organisering MR Jenkinsa and GM Griffiths. Current Opinion in Immunology. 2010, 22(3), pp 308-313 38
Immunologisk synapse Drap av målcelle 39 MR Jenkinsa and GM Griffiths. Current Opinion in Immunology. 2010, 22(3), pp 308-313.
Cellekommunikasjon og interaksjon Endocytose Exocytose MHC molekyler, trafikkering Junctions Vesikler/exosomer Basarab G Hosu et al 2007 Phys. Biol. 4 67 40
Exosomer 40-100 nm i diameter Stammer fra endosomer = intraluminale vesikler i multivesikulære bodies En måte å bli kvitt proteiner på når lav degraderingskapasitet Celle-celle kommunikasjon Overføring av proteiner, lipider, mrna, microrna Mikropartikler/mikrovesikler 100 nm 1 μm Frigjøres fra f.eks. monocytter og plater 41
Sekresjon av exosomer viktig ved utvikling til erythrocytt MVE Reticulocytt Erythrocytt Exosom 42 Blanc L and Vidal M. Current Opinion in Hematology. 2010 17(3), p 177 183.
Celler kommuniserer med omgivelsene og påvirkes Wang and Hans-Hermann Gerdes. Figure 15-6 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) 43