Hücre İskeleti

Hücre İskeleti
Prof.Dr. Alp Can
Histoloji-Embriyoloji
Anabilim Dalı
9 Hücre iskeletinin temel ve yardımcı
proteinleri
9 Hücre iskeletinin genel işlevleri
9 Hücre iskeleti-hastalık ilişkileri
HÜCRE = Sitosol + organeller + hücre iskeleti
HÜCRE İSKELETİ
• Karmaşık, protein filamanları şebekesi
• Hücre/Çekirdek şeklinin ve yerleşiminin
belirlenmesi ve korunması (elastikiyet, sağlamlılık)
• Hareket (tüm hücre, siliyum, kuyruk vb)
• Fagositoz, endositoz, ekzositoz
• Sitokinez
• Hücre içi taşınma
• Kasılma
• Hücre-hücre ve hücre-hücredışı ortam ilişkilerini
destekleme
*Nöronal hücre iskeleti*
Hücre İskeletinin Temel Elemanları
• MİKROFİLAMANLAR
– Aktin (F ve G)
• MİKROTÜBÜLÜSLER
– Tübülin (alfa, beta, gamma)
• ARA FİLAMANLAR
–
–
–
–
–
–
–
–
Keratinler
Nörofilaminler
Vimentin
Desmin
GFAP
Laminler
Nestin
Periferin
Mikrofilamanlar
F- Aktin
Mikrotübülüsler
a+ß Tübülin
Ara Filamanlar
Vimentin
İnsan Gingiva Fibroblastları
Can A et al, 2004
Mikrofilamanlar
• % 5-30 kuru ağırlık
• G-Aktin molekülleri (45kD) Æ F-aktin filamanları
7nm
•
•
•
•
•
ATP-bağımlı polimerizasyon
Kas hücrelerinde
Hücre zarı altında (özellikle eritrositlerde)
Epitel hücrelerinde mikrovillus yapısında
Kültür hücrelerinde (stres lifleri)
Gelsolin
İnsan Gingiva Fibroblastı (3 haftalık kültür)
A. Can, 1996
Sitokalazin D
-
+
Cytokalasin
5 µg/ml
A.Can, 1997
Mikrotübülüsler
alfa
protofilaman
mikrotübülüs
24nm
beta
(-) uç
Polimerizasyon
ve
Depolimerizasyon
(+) uç
GTP hidrolizi
Ca++ kritik kons. (Cc) altında (< 10 uM) = depolimerizasyon
Ca++ kritik kons. (Cc) üstünde (> 10 uM) = polimerizasyon
Aksonem
2 x 9 + 2 = 20
Siliyum ve Flagellum
+
+
-
MOEM
+
+
+
+
A. Can, 1997
MOEM: Mikrotübülüs Organize Edici Merkez
(=Sentrozom)
+
Akson Taşınımı
ANTEROGRAD TAŞINIM
RETROGRAD TAŞINIM
Gamma tubulin
Sentrozom= Mikrotübülüs Organize Edici Merkez
Profaz
Prometafaz
Matafaz
Can A et al, Mol Human Reprod, 2000
Nocodazole
10 µg/ml
Total (α, β) tubulin
CHO hücrelerinde F-aktin
CHO hücrelerinde α tubulin
Can A, 1998
Ara Filamanlar
•
•
•
•
10nm kalınlığındadırlar.
Heterojen protein gruplarından oluşur (40-200 kDa)
En sağlam hücre iskeleti filamanlarıdır
Polimerizasyon/depolimerizasyon özellikleri
fosforilasyon özelliklerine bağlıdır
• Hücre türüne göre değişik yapıdadır ve hücrenin
türünü belirlemede kullanılır
tip
I
II
isim
Asidik keratinler (40-60kDa)
Nötral ve bazik keratinler (50-70kDa)
III Vimentin (54 kDa)
bulunduğu yer
20 alt türü var.
Sitoplazmik plaklar,
desmozom ve
hemidesmozom
Mezanşim kökenli hc
Desmin (53 kDa)
İskelet kası ve düz kas
Gliyal Fibrilli Asidik Protein (51 kDa)
Astrositler ve Schwann
Periferin (57 kDa)
ÇSS’deki nöronlar
IV Nörofilaman’lar (60-160 kDa) (NF-L, NF-M, NF-H)
Alfa-interneksin (66 kDa)
V Lamin’ler (A, B, C)
VI Nestin (200 kDa)
Akson ve dendritlerde
Medulla spinalis, optik s
Çekirdek iç zarı
MSS kök hücrelerinde
sitokeratin
desmin
Sitokeratin
beyin
böbrek
karaciğer
kalp
HE
Çınar et al, 2006
Hücre İskeletinin Yardımcı Proteinleri
• Bağlayıcı-Düzenleyici Proteinler
(ABP, MAP, IFBP)
– birbirine tutundurma
– boy-açı-sayı belirleme
• Motor Proteinler
(kinesin, dynein, myozin)
- Hücre içi taşınma
- Hücrenin bölünmesi
- Kasılma
Aktin Bağlayıcı Proteinler
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Villin
Fimbrin
Filamin
Timosin
Profilin
Gelsolin (capping)
Myosin-1
Calmodulin
Spectrin
(eritrositlerde)
ABP işlevleri
Mikrotübülüs Bağlayıcı Proteinler
• Mikrotübülüslerin uzaysal düzenlenişinden
sorumludur
• Mikrotübülüslerin birbirine göre hareketinden
sorumludur
MAP-2
• Akson boyunca yer alırlar
Can A. ve Caner H, 2000
MAP-2 ve tau
Aşırı MAP-2 üretimi
Aşırı tau üretimi
Hücre İskeletine bağlı Hastalıklar
•
•
•
•
•
•
Kardiyovasküler Sendromlar
Nörodejeneratif Hastalıklar
Kanser (invazyon)
Karaciğer Sirozu (toksik hedef molekül)
Pulmoner Fibrozis
Blisterli Deri Hastalıkları
BÜLLÖZ PEMPHİGUS
• Mast hücrelerine antikor bağlanır
• Mast hücreleri ECF salgılar
• ECF, eozinofillerden proteaz salgılatır
• Proteaz hemidesmozomdaki keratinleri
yıkar
Özellik
Mikrotübülüsler
Mikrofilamanlar
Ara Filamanlar
Yapı
13
protofilamanlık
borucuklar
İkili sarmal aktin
zinciri
Burularak
oluşmuş kalın
lifsi proteinler
Çap
24 nm
7 nm
8-12 nm
Protein altbirimleri
α ve β tubulin
aktin
Çeşitli
proteinler
Temel işlevi
• Hücre şeklinin
korunması
• Hücre hareketi
(siliya, flagella)
• Kromozom
hareketleri
• Organel
hareketleri
• Hücre şeklinin
korunması ve
değiştirilmesi
• Kas
kontraksiyonu
• Sitoplazmada
akış
• Hücresel
hareket
• Sitokinez
• Hücre şeklinin
korunması
• Çekirdeğin ve
bazı
organellerin
yerlerinin
belirlenmesi
• Çekirdek
zarının
oluşumu