Wykład 6 - 23.03.05.doc

(60 KB) Pobierz
09

23.03.2005 – Wykład 6

 

TEMAT: Cytoszkielet 

 

Jest to sieć włóknistych i tubularnych struktur mających formę polimerów białkowych występująca w cytoplazmie komórek eukariotycznych. Sieć ta łączy się z innymi składnikami komórki tworząc dynamiczny, ulegający ciągłym nieustannym przemianom system.

 

Cytoszkielet bierze udział w:

·         nadawaniu i utrzymywaniu kształtu komórki

·         poruszaniu się komórek

·         transporcie wewnętrznym

·         mitozie (rozdzielenie DNA)

·         cytokinezie

·         utrzymywaniu polarności komórek

·         przekazywaniu informacji między komórkami

·         apoptozie

·         różnicowaniu się komórek

·         ruchu rzęsek i wici

·         skurczu mięśni

 

Dynamiczność tego systemu zależy od labilności tworzących go struktur. W zależności od potrzeb elementy te mogą ulegać rozpadowi (depolimeryzacji) w określonej części komórki i tworzyć się ponownie (polimeryzacja) w innej. Poszczególne części cytoszkieletu mogą współpracować ze sobą lub też pełnić odrębne funkcje.

 

w skład cytoszkieletu wchodzą 3 rodzaje struktur charakteryzujące się specjalną budową, lokalizacją i funkcjami. Są to: filamenty aktynowe, pośrednie i mikrotubule. Do składników cytoszkieletu zalicza się także liczne dodatkowe białka związane strukturalnie i funkcjonalnie z trzema głównymi składnikami.

 

FILAMENTY AKTYNOWE

·         to główny składnik cytoszkieletu

·         występują w formie globularnej jako aktyna-G i w formie filamentowej jako F-aktyna

·         w komórkach większość występuje w formie filamentów pełniących funkcjie zarówno kurczliwe i stabilizujące

o        aktyna bierze udział tylko w generowaniu siły motorycznej dla migracji komórek oraz dla wszystkich zjawisk związanych z ruchliwością

o        aktyna decyduje także o kształcie komórki oraz właściwościach mechanicznych jej towarzyszących

·         są to struktury spolaryzowane, składają się z dwóch śrubowo zwiniętych wokół siebie łańcuchów, z których każdy to liniowo ułożone globularne podjednostki aktyny-G

·         takie polimery aktyny w postaci podwójnie prawoskrętnych helis mają strukturę biegunową (różnie są zorientowanie końce) – koniec grotowy jest wolno rosnącym (-) a koniec lotkowy jest szybko rosnący (+)

o        do końców są dobudowywane monomery aktyny niosące ATP, który jest hydrolizowany do ADP zaraz po zamontowaniu w łańcuchu. Cząsteczki ADP pozostają w uwięzieniu w obrębie filamentu aktynowego (są nie zdolne do przejścia w ATP) aż do czasu kiedy monomery aktyny, które je niosły oddysocjują od łańcucha.

o        hydroliza nukleotydu ułatwia depolimeryzację, pomagając komórkom w demontażu filamentów po ich uformowaniu się

o        w stanie równowagi dynamicznej szybkość przyrostu podjednostek aktyny na końcu kolcowym (+) jest równa szybkości ich odłączania na końcu ostrym (-)

 

Białka wiążące aktynę: - większość z nich wiąże się z uformowanymi filamentami i kontroluje ich zachowanie:

1)      białka stabilizujące – wiążą się z monomerami chroniąc je przed przyłączaniem się do końców filamentów – tymozyna i profilina

2)      białka tnące filamenty – tną filamenty na krótsze fragmenty i w ten sposób zmieniają żel w zol – gelsolina

3)      białka stabilizujące mikrofilamenty – wiążą się bocznie wzdłuż F-aktyny – troponina, tropomiozyna

4)      białka przymocowywujące F-aktynę do podstruktur komórkowych – winkulina, konektyna

a.       między innymi białka mocujące F-aktynę do błony komórkowej (tworzące sieć zwaną kora komórki) to spektryna, ankiryna

5)      białka wiążące mostkami poprzecznymi – wiążą aktynę w równoległe związki: a-aktynina

6)      aktyna w połączeniu z miozyną (białko motoryczne) tworzy struktury kurczliwe – np. w mięśniach poprzecznie szkieletowych – skurcz ten kontroluje tropomina

a.       wyróżniamy dwa główne typy miozyn: I (mają tylko jedną głowę i jeden ogon) i II (mają dwie głowy i długie ogony) – głowy są ATP-azami

b.       tworzą także pierścień kurczliwy w czasie cytokinezy

 

 

Ruch komórek:

              Niezbędne są trzy procesy: 1) komórka wysuwa wypustki, 2) wypustki przywierają do powierzchni, 3) do tych zakotwiczonych miejsc przyciągana jest reszta komórki

              Pierwszy etap jest kierowany przez polimeryzację aktyny na końcu (+) co prowadzi do wydłużania lamellipodiów lub filopodiów. Kiedy struktury te dotrą do odpowiedniego miejsca przylegają do niego dzięki śródbłonowym białkom tzw. integrynom. Następnie tył komórki odczepia się od podłoża i przesuwa się (kurczy się).

 

FILAMENTY POŚREDNIE

·         są najbardziej stabilne (ale istnieją mechanizmy, które powodują przekształcanie się tych struktur, biorą w tym udział m.in. białka towarzyszące filamentom pośrednim) i niespolaryzowane, nadają kształt komórce

·         mają rolę podporową i stabilizacyjną

·         są włókniste, ich średnica zawiera się między największymi mikrotubulami a filamentami aktynowymi

·         przypominają linę zbudowaną z długich nici skręconych razem w celu zwiększenia wytrzymałości na rozerwanie

o        składają się z domeny środkowej – włóknistej oraz bocznych domen globularnych, dwie takie jednostki tworzą dimer liniowo

o        dwa dimery nachodzą na siebie dachówkowo tworząc tetramery, które to budują filamenty pośrednie ( złożone z 8 układów tetramerów splatających się ze sobą)

·         występują w komórkach w tkankach na które działają zewnętrzne siły mechaniczne, zakotwiczają się one tam w połączeniach międzykomórkowych

·         w pewnych stanach patologicznych filamenty te ulegają degradacji tworząc kompleksy sferyczne (w komórkach nerwowych dotkniętych AD, w uszkodzonych komórkach wątroby po zatruciu alkoholowym)

·         Rodzaje:

o        filamenty keratynowe (w tkance nabłonkowej) – związane z siłami naprężeniowymi, jeden koniec zakotwiczony jest w desmosomie bądź hemidesmosomie

§         w nabłonku ludzkim jest około 20 rodzajów cytokeratyn, w tym 8 rodzajów keratyn twardych specyficznych dla włosów i paznokci

§         występują na różnych poziomach zróżnicowania stąd wykorzystuje się je w diagnostyce chorób nowotworowych, im poziom zróżnicowania większy tym mniej złośliwy rak

§         komórki produkują różne cytokeratyny np. nabłonek tkanki wyściełającej język i pęcherz moczowy produkuje 4 rodzaje różnych cytokeratyn

§         z zaburzeniami cytokeratyn związane są choroby tzw. pęcherzyce (dermatologia) np. epidermolysis bullosa simplex = w wyniku dysfunkcji filamentów pośrednich na skutek niewielkich urazów mechanicznych warstwy tkanki nabłonkowej budującej skórę oddzielają się od skóry właściwej i tworzą pęcherze wypełnione surowicą i dużą ilością krwi, nie goją się, prowadzą one do martwicy fragmentów skóry, śmierć w wieku 20-35 lat

o        filamenty wimentynowe – w komórkach pochodzenia mezynchymalnego (tkanka łączna, leukocyty, komórki śródbłonka)

§         gromadzi się w okolicy jądra tworząc siateczkę

§         w pełni dojrzałych komórkach mogą wcale nie występować albo występować tylko w pewnym etapie rozwoju

§         w czasie mitozy grupują się w bliskim sąsiedztwie płytki metafazalnej

o        filamenty desminowe – w tkance mieśniowej

§         stabilizują sarkomery, łączą błonę komórkową z błoną graniczną Z

o        neurofilamenty – w tkance nerwowej

§         ich przebieg w dendrytach jest uporządkowany, są ułożone względem siebie prawie równolegle

§         stanowią szkielet wypustek nerwowych i zapobiegają ich kurczeniu się

o        filamenty glejowe- w cytoplazmie komórek glejowych,

§         ułożone w sposób nieuporządkowany, tworzą siateczkę

§         zbudowane z kwaśnego białka glejowego wrażliwego na proteolizę

§         występują w astrocytach w CUN i komórkach Schwanna w nerwach obwodowych

o        filamenty laminowe i matrynowe– charakterystyczne dla jądra

§         matryny – tworzą szkielet jądra w którym zakotwiczone są białka i kwasy nukleinowe, dzięki nim zachodzi transkrypcja, dojrzewanie rRNA, porządkują układ jądra komórkowego

§         laminy – białka związane z wewnętrzną powierzchnią otoczki jądrowej (głównie laminy B), łączą chromatynę z otoczką stanowią podstawę i wzmocnienie tejże otoczki, odgrywają role w jej dezintegracji

·         typy lamin: A, B, C

·         przekształcanie lamin A i C wiąże się z rozpadem otoczki i jej późniejszą odbudową (fosforylacja i defosforylacja lamin)

·         laminy C biorą także udział w magazynowaniu błony jądrowej po rozpadzie otoczki jądrowej, krąży ona w pęcherzykach w pobliżu nowego jądra

4

 

Zgłoś jeśli naruszono regulamin