CELLK

1
CELLKÄRNAN
kap 9 fig 16.24, s. 673-675, fig 16.27 i 4th
edition Chromatin s166-170, 281-283 4th edition.
2
INNEHÅLL

• cellkärnan
• membran, nuclear lamina och porer
• transport till och från kärnan
• intern organisation
• nucleolus och ribosomproduktion
• cellkärnans struktur vid celldelning

3
CELLKÄRNAN

• skiljer eukaryot från prokaryot
• eu gott, väl karyon kärna
• härbärgerar arvsanlagen
• bättre kontroll av
• genexpression

4
Cellkärnan

• kärnmembran - dubbelt membranlager
• nuclear lamina
• kärnporer
• nucleolus

5
Kärnmembranet

• barriär
• yttre membran har ribosomer
• inre membran har kärnspecifika proteiner

6
Nuclear lamina

• nätverk under kärnmembranet och in i kärnan
• laminer inter-mediärfilament typ V
• Bl.a. fästpunkt för kromatin

7
Kärnpor-komplex

• 120 nm i diameter (stor!)
• Ca 50 olika proteiner (nukleoporiner)
• polära molekyler, joner och makromolekyler kan
  passera (lt9 nm)
• Reglerad passage av större molekyler

8
Molekylär trafik genom kärnporer
9
Kärnpor-komplex
10
(No Transcript)
11
Selektiv transport av proteiner

• Selektiv import
• nuclear localization signals, NLS

12
Selektiv transport av proteiner

• Ran GTP-bindande protein
• Importiner och Exportiner
• nuclear localization signals (importins)
• nuclear export signals (exportins)

13
Fördelning av Ran/GTP och Ran/GDP över
kärnmembranet
14
Proteinimport till kärnan (korrekt)

• Importin binder protein
• går in i nukleus
• Importin/protein binder Ran-GTP
• protein släpper
• Importin/RanGTP exporteras
• GTP defosforyleras av GAP
• Importin släpper från RanGDP
• RanGDP importeras separat (via eget
  importprotein)
• GDP byts mot GTP utav GEF (i nucleus)

15
Ran GTP/GDP-cykel driver import
16
Export från kärnan
17
aktuell modell
18
Reglering av import maskering av NLS
19
Transport av RNA

• mRNA exporteras ut ur kärnan för translation
• RNP-komplex (ribonukleotid-protein-komplex)
• mRNA i komplex med ca 20 olika proteiner
• rRNA binder ribosomala proteiner i kärnan,
  exporteras som pre-ribosomala partiklar
• tRNA exportproteiner ej kända
• snRNA transporteras ut, hämtar proteiner, in i
  igen

20
Transport av snRNA
U1, U2, U4 part of the splicing machinery
21
Ribosom transport
22
INTERN ORGANISATION AV KÄRNAN

• genetiska materialet är organiserat spatialt
• specifika funktioner lokaliserade till specifika
  områden
• Organisation genom
• Kromatin
• Lamin-nätverk
• proteinkomplex

23
Internt organisation av kärnan
24
Kromatin
ANIMATION
25
kromatin - DNA lindat runt nukleosomer
(histon-komplex)
26
Kromatin
INTERFAS-cell (mellan celldelningar) eukromatin
tillgängligt för transkription i varierande
grad heterokromatin mycket kondenserat
inaktivt konstitutivt heterokromatin
fakultativt heterokromatin
s166-170, 281-283 4th edition.
27
Eukromatin
Eukromatin
heterokromatin
heterokromatin

• Eukromatin
• 30nm fibrer, loopar och hyper-acetylerade
  regioner
• Kan dekondenseras och transkriberas
• Heterokromatin
• Tätpackat,packnings-proteiner
• resistent mot de-kondensering och transkription
• Heterokromatin-position ärvs oftast vid
  celldelning (epigenetics)

28
Utryckta regioner dekondenserade tyst
eukromatin - hårt packade heterokromatin - mkt
hårt packade

• Kromatin-remodellerande komplex
• Histon-modifieringar
• Acetylering (reversibel)
• Metylering (irreversibel)
• Fosforylering (reversibel)
• Ubiquitinering (reversibel)
• DNA bindande proteiner

29
EU kromatin kan kondenseras och dekondenseras
heterokromatin är mer resistent
30

• Histone acetylering påverkar kromatinets
  packningsgrad
• Hypo-acetylerat histoner gt TFs har svårt att
  komma åt DNA
• Hyper-acetylerade histoner gt DNA mer
  tillgängligt för transkription

Acetylerade histoner binder inte DNA lika hårt
runt nukleosomerna (mindre positivt laddade)
Deacetylering ger tätt packat kromatin
Transkriptionsfaktorer associerar med co-faktorer
styr Histone AcetylTransferase (HAT), Histone
DeAcetylase (HDAC)
31
Funktionella områden i kärnan

• DNA-replikation
• splicing (speckles)
• Cajal bodies RNP-rika
• PML bodies
• nucleolus

32
Funktionella områden i kärnan
Replikation
splicing
Cajal bodies (RNP processing)
33
Nucleolus
34
Nucleolus - ribosomfabrik

• rRNA-transkription (18S, 5,8S, 28S-gen)
• Ihopsättning av ribosom-subenheter

35
Organisation av nucleolus

• nucleolus associerad med generna för 5.8S, 18S
  och 28S rRNA
• morfologiska områden
• fibrillar center
• dense fibrillar component
• granular component
• transkription, processning och ribosom-assembly

36
Ribosomala RNA-gener

• repeterade RNA-gener
• icke-transkriberade spacers

Transkription av rRNA-gener
37
Processning av pre-rRNA
1
2
38
snoRNAs
39
Ribosome-assembly
40
KÄRNANS STRUKTUR VID CELLDELNING

• öppen eller stängd mitos
• kärnmembran
• kromosomkondensation
• reformering av kärnor

41
Stängd och öppen mitos
42
Kärnan vid mitos
43
Nuclear Lamina fosforyleras- fria dimerer
44
Kärnmembranet bildar vesiklar
45
Återskapande av kärnan
46
(No Transcript)
47
Återbildning av kärnmembran Kromosom-dekondenseri
ng selektiv import av kärnproteiner
48
Kärnan under mitos
49
SAMMANFATTNING

• cellkärnan
• Hölje, transport till och från kärnan
• intern organisation, ribosomproduktion
• Kromatin, kromatinstruktur, genreglering
• Kärnan vid celldelning

50
Ex på tentafrågor

• a) Beskriv strukturen/utseendet av det nukleära
  por-komplexet. Rita med förklarande text.
• b) Beskriv hur importen av ett nukleärt protein
  via nukleära porer sker. Rita med förklarande
  text
• DNA föreligger inte naket i cellkärnan, utan
  inbäddat i chromatin
• a) Nämn en strukturell skillnad mellan DNA som
  föreligger som euchromatin respektive
  heterochromatin
• b) Nämn en funktionell skillnad mellan DNA som i
  en viss celltyp föreligger som euchromatin
  respektive som heterochromatin
• Kärnan har olika funktionella områden, ett är
  nucleolus. Vad sker i nucleolus (kortfattat
  svar)?

51
Instuderings-uppgift

• Vad är epigenetics (kort beskr. lt5rad). Fokusera
  på den enskilda cellen
• Redogör för huvudsakliga epigenetiska mekanismer
  (med dagens föreläsning i bakhuvudet)
• Finns det någon sjukdom som beror på epigenetisk
  snarare än genetisk förändring