Hücre İskeleti

Hücre İskeleti
Prof.Dr. Alp Can Histoloji-­‐Embriyoloji Anabilim Dalı İnsan Fibroblastları Alp Can, 2002 Hücre iskeletinin temel ve yardımcı proteinleri
Hücre iskeletinin genel işlevleri
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)
Hücrenin hareket (göç, diapedez vb) hücrenin bir bölümünün hareketi (siliyum, kuyruk vb)
Fagositoz, endositoz, ekzositoz
Sitokinez
Hücre içi taşınma
Kasılma
Hücre-hücre ve hücre-hücre dışı ortam ilişkilerini destekleme
Hücre İskeletinin Temel Elemanları
MİKROFİLAMANLAR
(7 nm)
•  Aktin (F ve G)
MİKROTÜBÜLÜSLER
(25 nm)
•  Tübülin (alfa, beta, gamma)
ARA FİLAMANLAR
(10 nm)
• 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 (42 kD) à F-aktin filamanları
7nm
• 
• 
• 
• 
• 
ATP-bağımlı polimerizasyon
Kas hücrelerinde
Hücre zarı altında (özellikle eritrositlerde)
Epitel hücrelerinde mikrovillus yapısında
Kültür hücrelerinde (stres lifleri)
Gelsolin
Formin
Çizgili İskelet Kası Can A, 1999 İnsan Gingiva FibroblasH (3 haLalık kültür) A. Can, 1996 Sitokalazin D 5 µg/ml -­‐ + + uç
Sitokalazin Aktin zehirleri
Sitokalazin’ler
• + uca bağlanarak
G-aktin’in bağlanmasını
engeller.
• Mantardan elde edilir.
Falloidin
• Aktin filamanına
bağlanarak
depolimerizasyonunu
engeller
• Amanita phalloides adındaki
mantardan elde edilir
Latrunkulin’ler
A.Can, 1997 - uç
• G-aktin’e bağlanarak Faktin depolimerizasyonunu
uyarır.
• Kızıldeniz süngeri
Latrunculla magnifica’dan
elde edilir.
Mikrotübülüs Kurulumu alfa protofilaman mikrotübülüs 25nm beta (-­‐) uç GDP Polimerizasyon ve Depolimerizasyon GTP hidrolizi (+) uç MT kurulumunu etkileyen faktörler; •  Tubulin konsantrasyonu Kri^k kons. alHnda (Cc) tubulin(< 10 µM) = depolimerizasyon Kri^k kons. üstünde (Cc) tubulin (> 10 µM) = polimerizasyon •  Isı Kierszenbaum, 2006
Aksonem (Siliyum ve Flagellum için kalıp görevi) Aksonem’in major bileşenleri
Mikrotübülüsler
Tektin’ler
Dynein Kolları
Neksin bağları
Radiyal çıkıntılar
İç kılıf
2 x 9 + 2 = 20 Kierszenbaum, 2006
Profaz Prometafaz Matafaz Can A et al, Mol Human Reprod, 2000 Semiz ve Can, 1999 MT dinamiğini etkileyen ilaçlar Polimerizasyonu engeller Polimerizasyonu uyarır Depolimerizasyonu uyarır Kolşisin Vinkris^n, Vinblas^n Nokodazol Taksol Nocodazole 10 µg/ml Total (α, β) tubulin Ase^le α-­‐tubulin Nocodazole 10 µg/ml Ara Filamanlar • 
• 
• 
• 
10 nm kalınlığındadırlar. Heterojen protein gruplarından oluşur (40-­‐200 kDa) En sağlam hücre iskele^ filamanlarıdır Polimerizasyon/depolimerizasyon özellikleri fosforilasyon özelliklerine bağlıdır •  Hücre türüne göre değişik yapıdadır ve hücrenin türünü belirlemede kullanılır VİMENTİN İnsan Mezanşimal Kök Hücresi A.Can, 1995 isim ^p bulunduğu yer I Asidik kera^nler (40-­‐60kDa) II Nötral ve bazik kera^nler (50-­‐70kDa) 20 alt türü var. Sitoplazmik plaklar, desmozom ve hemidesmozom III Vimen^n (54 kDa) 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 Nes^n (200 kDa) Akson ve dendritlerde Medulla spinalis, op^k sinir Çekirdek iç zarı MSS kök hücrelerinde sitokera^n desmin nörofilamin 160 (NF-­‐H) A. Can, H. Caner, 2001 Sitokera^n HE beyin böbrek karaciğer kalp Çınar et al, 2006 Hücre İskele^nin Yardımcı Proteinleri Bağlayıcı-Düzenleyici •  birbirine tutundurma
Proteinler (ABP,
•  boy-açı-sayı belirleme
MAP, IFBP)
Motor Proteinler
(kinesin, dynein,
myozin)
•  Hücre içi taşınma
•  Hücrenin bölünmesi
•  Kasılma
Ak^n 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 hareke^nden MAP-­‐2 sorumludur •  Akson boyunca yer alırlar Can A. ve Caner H, 2000 MAP-­‐2 ve tau Aşırı MAP-­‐2 üre^mi Aşırı tau üre^mi Hücre İskele^ne bağlı Hastalıklar •  Kardiyovasküler Sendromlar •  Nörodejenera^f Hastalıklar •  Kanser (invazyon) •  Karaciğer Sirozu (toksik hedef molekül) •  Pulmoner Fibrozis •  Blisterli Deri Hastalıkları BÜLLÖZ PEMPHİGUS •  Mast hücrelerine an^kor bağlanır •  Mast hücreleri ECF salgılar •  ECF, eozinofillerden proteaz salgılaHr •  Proteaz hemidesmozomdaki kera^nleri yıkar Büllöz pemfigus Epidermolizis bulloza simpleks Özellik Mikrotübülüsler Mikrofilamanlar Ara Filamanlar Yapı 13 protofilamanlık borucuklar İkili sarmal ak^n zinciri Burularak oluşmuş kalın lifsi proteinler Çap 25 nm 7 nm 8-­‐12 nm Protein altbirimleri α ve β tubulin ak^n Çeşitli proteinler Temel işlevi •  Hücre şeklinin korunması •  Hücre hareke^ (siliya, flagella) •  Kromozom hareketleri •  Organel hareketleri •  Hücre şeklinin korunması ve değiş^rilmesi •  Kas kontraksiyonu •  Sitoplazmada akış •  Hücresel hareket •  Sitokinez •  Hücre şeklinin korunması •  Çekirdeğin ve bazı organellerin yerlerinin belirlenmesi •  Çekirdek zarının oluşumu