CYTOSKELETT

1
CYTOSKELETT OCH CELLRÖRELSE
2
Cytoskelettet ramverk av proteintrådar

• cellens skelett håller cellens form
• cellens muskler cellrörelser
• maskineri för intracellulär rörelse

3
CYTOSKELETTET Nätverk av 3 olika slags
proteinfilament AKTIN INTERMEDIÄRFILAMENT
MIKROTUBULI
4
AKTIN
5
Aktin monomerer bildar aktinfilament
mikrofilament
G-aktin (globular actin) monomer
F-aktin (filamentous actin)
6
Reversibel polymerisation av aktinmonomerer

• Polymerisation
• beroende av monomer-koncentration
• monomer binder ATP (ATP/ADP )
• ATP-aktin binder bättre
• ADP-aktin håller ihop sämre
• cytochalasiner hindrar addering vid ändan
• Depolymerisation
• oberoende av monomerkonc
• phalloidin hindrar dissociation

7
Treadmilling
kritisk konc för gt monomerkoncentration gt
kritisk konc för addering till - ändan
addering till ändan
Animation
8
AKTINBINDANDE PROTEINER

• styr polymerisering och depolymerisering
• Formin
• Arp2/3-komplex
• ADF/cofilin (actin depolymerization factor)
• profilin

9
(No Transcript)
10
Arp2/3

• Binder nära ändan
• Initierar förgrening

11
ADF/Cofilin
kan dela aktinfilament gt nya () ändar
12
Profilin
Stimulates ADP/ATP exchange
13
ORGANISATION AV AKTINFILAMENT

• BUNTAR
• NÄTVERK

14
AKTIN-BUNTAR

• actin-bundling proteins
• små, rigida proteiner korslänkar
• parallella aktinfilament med samma riktning

15
motorproteinet myosin får plats
i tarmslemhinnans mikrovilli, tex.
16
AKTIN-NÄTVERK
3D-nätverk Filamin!
17
Cell cortex (cellens bark)

• 3D-nätverk under plasmamembranet
• cellens form, cellrörelse

18
CELLUTSKOTT

• mikrovilli
• fingerlika utskott,
• 1000 st /cell
• permanenta

19
MIKROVILLI
20
CELLUTSKOTTtransienta

• lamellipodia
• - fibroblaster
• microspikes eller filopodia

• pseudopodia
• fagocytos
• amöbors rörelser

21
MYOSIN

• aktinbindande motorproteiner
• kemisk energi (ATP) gt mekanisk energi (kraft och
  rörelse)
• ATPase-huvud

22
MYOSIN II
23
MYOSIN I
Icke-muskelmyosin
vesiklar, organ, plasmamembran
Finns andra icke muskelmyosiner (myosin III-XVI)
24
MUSKELCELLER
25
SARKOMER
26
SARKOMER
27
MUSKELKONTRAKTION
28
(No Transcript)
29
Tropomyosin och Troponin
30
INITIERING AV MUSKELKONTRAKTION

• aktionspotential
• sarkoplasmatiska nätverket gt Ca 2
• troponin binder Ca 2,
• Flyttar på tropomyosin
• gtBindningsställen för myosin
• myosin binder aktin

Animation
31
Tropomyosin och Troponin
32
KONTRAKTILA ELEMENTicke-muskelceller (men med
myosin II)

• 'mini-muskler'
• regleras genom fosforyleringar
• myosin light-chain kinase
• calmodulin
• Ca2
• kontraktil ring
• stressfibrer

33
MYOSIN II i icke-muskler

• Reglering via fosforylering
• Calcium binder calmodulin gt konformationsändring
• myosin light chain kinase aktiveras
• RLC fosforyleras
• Myosinfilament bildas
• ATPase aktivitet

34
STRESSFIBRER

• buntar av kontraktila aktinfilament
• a-actinin korslänkar
• Integrin länkar till EM

35
CELLER KRYPERcell crawling

• EXEMPEL
• granulocyter vandrar ut ur blodbanan
• utväxt av nervcellsaxon
• Delmoment
• utsträckning
• vidhäftning
• släpning

36
CELLFÖRFLYTTNING

• utsträckning
• Polymerisation, förgrening av aktinfilament
• transport utåt av vesiklar och proteiner
• vidhäftning
• focal adhesions för långsamma celler,
• även cell-cell-interaktioner
• släpning
• nedbrytning av focal adhesions i bakänden,
• kontraktion av stressfibrer i framänden

37
INTERMEDIÄRFILAMENT

• 'mellanfiber'
• 10 nm i diameter
• mekanisk hållfasthet
• sammansatt av många proteiner
• gt 50 olika intermediärfilament-proteiner
• Typ I-VI

38
Intermediärfilament
39
KERATINER

• INTERMEDIÄRFILAMENT typ I-II
• Typ I sura
• Typ II basiska och neutrala
• Epitelceller gör både sura och basiska keratiner
  gt co-polymeriserar

• Hårda keratiner
• hår, naglar
• Mjuka keratiner
• cytoplasma i epitelceller

40
Keratiner intracellulär organisation

• fast förankrat vid desmosomer och vid
  hemidesmosomer
• förmedlar hållfasthet hos epitel

epidermolysis bullosa simplex
41
Typ III-IV

• Typ III
• Nätverk, från kärnan ut till plasmamembranet.
• Typ IV
• neurofilament i neuron, stödjer axoner

42
ALS

• amyotrofisk lateral skleros
• ackumulation och abnormal ihopsättning av
  neurofilament
• succesiv förlust av motorneuron (nerver som styr
  muskler)
• muskelatrofi, paralys

43
NUKLEÄRA LAMINER

• intermediärfilament typ V
• nätverk under kärnmembranet
• depolymeriseras vid celldelning,
• byggs upp igen i dotterkärnorna
• Regleras av kinaser (fosforylering)

44
MIKROTUBULI

• långa, stela, ihåliga rör,
• 25 nm diameter
• dynamiska strukturer
• flera funktioner
• bestämmer cellform
• separation av kromosomer (mitotisk spole)
• intracellulär transport av organeller.
• cellrörelse cilia och flageller

45
Mikrotubuli

• tubulin dimer av a-tubulin och b-tubulin
• protofilament en lång tråd

• mikrotubuli13 protofilament i ring
• polaritet snabbt växande ända, långsamt
  växande ända

46
Växande mikrotubuli är dynamiskt
instabila

• kontinuerligt assembly och disassembly
• färdigbyggda mikrotubuli (50) och fria
  subenheter (50)

Animation
47
'capping proteins'
Cellen stabiliseras, kan polariseras, och kan
organiseras
48
INTRACELLULÄR ORGANISATION AV MIKROTUBULI

• växer från centrosomen
• två centrioler

49
Centriol
50
Mitotisk spole
Chrom mt.
Kinetochore m.t
Astral m.t
Polar m.t
51
Nervceller
52
Motorproteiner för mikrotubuli

• vandrar längs mikrotubuli
• ATP-hydrolys ger energi
• organeller hålls på plats
• ER (kinesin), Golgi (dynein)

53
Motorproteiner för mikrotubuli
Animation
54
Transport av vesiklar
55
Cilier och Flageller
56
CILIER OCH FLAGELLER

• Innehåller stabila mikrotubuli
• Cilium förflytta vätska över ytan eller för
• att förflytta cellen
• mikrotubuli utgår från en basal body
• Flageller liknar cilier men är längre
• används för att röra hela cellen

57
Hur rör den på sig?
58
(No Transcript)
59
(No Transcript)
60
(No Transcript)
61
SAMMANFATTNING

• Cytoskelettets roller
• Aktin
• cellcortex, stressfiber, mikrovilli, cellutskott,
  
• aktin och myosin, cellrörelse
• 'cellkravlande'
• Intermediärfilament
• keratin, vimetin
• neurofilament
• nukleära laminer
• Mikrotubuli
• mitotisk spole
• räls
• cilier och flageller

62
Instuderingsuppgift 2 Cancerbehandling

• Cancerbehandling bygger på att skada celler i
  snabb tillväxt/delning (såsom cancerceller) så
  selektivt som möjligt
• Colchicine, vincristine, och taxol är exempel på
  potentiella anti-cancer läkemedel som verkar på
  cytoskelettet
• Förklara kort vilken/vilka processer/mekanismer i
  cellen (från dagens föreläsning) som påverkas
• Varför drabbas cancerceller så mycket hårdare än
  många andra (normala) celltyper i kroppen.
• En biverkan av vincristine kan vara
  nerv-påverkan, ex nedsatt känsel i händer/fötter
• Rent mekanistiskt, utifrån dagens föreläsning,
  varför kan denna biverkan ske (dessa nervceller
  cell-delar sig ju inte)?

63
Ex på tentafråga

• Cellkravlande kan indelas i tre huvudsteg
  (utsträckning, vidhäftning, släpning). Beskriv
  kortfattat för vart och ett av stegen vad som
  sker, vilka komponenter som är inblandade och
  cytoskelettets roll
• Muskelfibrer i skelettmuskulatur (exempelvis i
  biceps) är specialiserade på att omvandla energi
  till rörelse/kraft.
• a) Förklara hur detta går till utifrån en enskild
  muskelfiber.
• b) Hur sker initieringen av muskelkontraktion
  efter att det att nervsignalen har nått fram till
  muskelcellen?
• c) Vilken jon inne i cellen är viktig i denna
  signalering/initiering,
• d) hur regleras sedan muskelkontraktionen på
  molekylär nivå i respons till koncentrationen av
  denna jon.