HÜCRE İSKELETİ 2

Prof. Dr. Müjgan CENGİZ

Prof. Dr. Melek ÖZTÜRK

MİKROTÜBÜLLER

1. Mikrotübüller tubulin proteininin polimerleridir.

2. Tubulin, birbiriyle yakın ilişkili iki ve tubulinden meydana gelen bir dimerdir. 55 kd.

3. Dimerler paralel sıralı protofilamentleri oluşturmak için baştan kuyruğa kadar toplanırlar.

4. 13 doğrusal protofilamentten oluşan mikrotubuller içi boş bir çekirdek etrafında bir araya gelirler.

Mikrotübüllerin fonksiyonları

1. Hücre şekli

2. Kendi hareketi(self locomotion)

3. Organellerin hücre içi taşınması

4. Mitoz süresince kromozomların ayrılması

Mikrotübül yapısı

• iki globular alt ünitenin sıkıca paketlenmesiyle oluşan heterodimerlerin (tubulin) polimerizasyonları ile meydana gelirler.

• Tubulin iki alt üniteden oluşur.

α – tubulin

β – tubulin

• α-Tubulin → ~ 450 a.a.

• β-Tubulin → ~ 455 a.a.

• Y-Tubulin→ Insan,drosofila,ksenopus, mısır ve mayalarda

mikrotübül organizasyonuna katılır

İnsanda,

α-tubulin’in → 5-6 izotipi

β-tubulin’in → 6 izotipi vardır.

• İzotiplerin genleri ortak dizilişte, ürünler farklı.

Mikrotübül polimerizasyonu

• Mikrotübül polimerizasyonunu düzenleyen faktörler • Ca iyonu.Tubulinler düşük Ca konsantrasyonunda

polimerleşir • Mikrotübül ile ilişkili proteinler(MAP) Yüksek MW(Map1A,Map1B,Map2,3,4) Tau proteinleri. Tubulin polimerizasyonunu

hızlandırır. Map mikrotübül arası bağlantılarda (dendrit akson,

embryo) görev yapar.

• Tau

a)Tubulin polimerizasyonu hızlandırmak ve çapraz bağlantılar kurmak.

b)Aksonal mikrotubul stabilitesini sağlamak

Tek tau geni 64 tau m-RNA’sı saptanmış

Tau protein sentezi bloke edilirse,nöronlarda akson gelişmez.

MAP 2 seviyesi düşerse dendritler gelişemez.

Bazı MAP’lar polimerizasyona etkilidir.

• Mikrotubul polimerizasyon-depolimerizasyon dengesi:

GTP,Ca+2,PH 6,8

Tubulin

heterodimerleri mikrotubuller

düşük temperatür,(O C ) (15 C↓ )

yüksek PH,kolşisin.

Mikrotubullerin polaritesi

• Aktin filamentleri gibi mikrotubuller, hızlı

büyüyen ve yavaş büyüyen olmak üzere iki

farklı uca sahip polar yapılardır.

• Polarite tıpkı aktin filamentinin polaritesi gibi

mikrotubuller boyunca hareketin yönünü

saptamada önemlidir.

• Mikrotübüler oldukça labil yapılardır ve özel antimitotik ilaçlara hassastırlar.

Kolsisin Mikrotübül polimerizasyonu inhibe ederler mitotik mekiği bloke eder. İlaç ortadan kaldırıldığında

mitoz yeniden başlar, kanser tedavisinde kullanılır. Taxol-zıt etkili ilaç. mikrotübüllere sıkıca bağlanarak

onları stabilize eder. Nocadazole- mikrotübül depolimerizasyona yol açar. Vinblastin ve vincristin - mikrotübül

depolimerizasyonuna yol açar.

Mikrotübül polimerizasyonunu etkileyen ilaçlar Anti-kanser ilaçları olarak kullanılırlar

• Vinblastin ve vinkristin tubulini bağlar ve polimer oluşmasını engeller. Seciçi olarak hızlıca hücre bölünmesini inhibe ederler.

• Taksol, mikrotubullerin birleşmesini inhibe etmekten çok onları stabilleştirir. Böyle bir stabilleşme hücre bölünmesini bloke eder.

Sitoplazmik Mikrotübüllerin Fonksiyonları

1-Hücre İçi Transport

a-Aksonal transport

b-Pigment granüllerinin transportu.

c-Organel ve vezikül transportu.

• 2-Organel stabilitesi (Golgi -ER )

• 3-Mitoz Mekiği Oluşumu Ve Kromozom

Hareketleri

• 4-Stabil Mikrotübüller Olarak Hücresel

Yapılara Katılım

Silya-Flagella ve Hareket.

Sentriol-Bazal Cisim.

Mikrotubul Motor Proteinleri • Sitozolik KİNESİN

Sitoplazmik vezikülleri → (+) uca doğru taşımada iş görürler

• Sitozolik DİNEiN (MAP 1C )

sitozolik vezikülleri → (-) uca taşımada iş görürler

• Aksonemal Dynein

Silyada hareketten sorumlu A tubulünün

(-) uca kayma işlemine katılırlar

Motor proteini yapısı

• BAŞ (ATP hidrolizi , mikrotubule bağlanan uç)

• SAP

• KUYRUK (Transport vezikülüne bağlanan uç )

Dinein’in özellikleri

• 2000 kd’luk protein

• Birçok hafif zincir ve ara polipeptidler ile 2 veya 3 ağır zincir içerir.

• Globular baş bölgeleri, ATP’yi bağlayan motor bölgelerdir.

• Bazal bölümün diğer moleküler yapıları bağladığı düşünülmektedir.

• Dinein birkaç şekilde meydana gelir ancak hepsi negatif uçlara doğru hareket eder.

Kinesin’in özellikleri

• Kinesin baş (340AA) ve miyozin baş (850 AA) bölgeleri yapısal olarak benzerdir.

• Kuyruk kısmı ağır zincirin karboksi-ucuyla ilişkili olan iki hafif zincirden oluşmuştur.

• Bu kısım diğer hücre bileşenlerini bağlamaktan sorumludur.

• 100 kinesin proteini keşfedilmiştir. Bazıları mikrotubuller boyunca pozitif uçlara bazıları da negatif uçlara hareket ederler.

• Farklı yollarda-farklı kargo tipleri taşıma sağlar-(veziküller, organeller ve kromozomlar)

Mikrotubul oluşum merkezleri

• Sentriol , Bazal Cisim

• Sentrozom, perisrentrioler cisim

• İğ ipliği kutup cisimciği (mayalarda)

Sentrozom

• Sentrozom mikrotubullerin eksi uçlarına bağlanan mikrotubul düzenleyici merkezdir. Interfaz hücrelerinin merkezine yakın nukleusa bitişik yerleşmiştir.

• Sentrozom mikrotubullerin hücre içi organizasyonunun belirlenmesinde büyük bir rol oynamaktadır.

• Sentrozom, sentrozomdan hücrenin periferine doğru büyüyen mikrotubullerin toplanmasında başlatıcı rol olarak görev yapar.

Sinir hücrelerinde mikrotubullerin organizasyonu

• Bir nöron bir hücre gövdesi,bir akson ve dendritlere sahiptir.

• Aksonlar ve dendritler belli polaritede

mikrotubuller içerirler. • Her ikisi spesifik MAP proteinlerini içerirler. • Aksonlar tau proteini içerirken MAP-2 içermez. • Dendritler MAP-2 içerirken tau içermezler.

• Mikrotubulle ilişkili proteinler (MAP) mikrotubulleri bağlar ve stabilitesini arttırır.

• Çok sayıda MAP saptanmıştır. En çok çalışılanları MAP-1, MAP-2 ve tau ve nöronal olmayan hücrelerde MAP-4’dür.

• Tau proteini Alzheimer hastalarının beyinlerinde bulunan karakteristik lezyonların başlıca bileşenidir.

ARA ÇAPLI FİLAMENTLER

ARA ÇAPLI FİLAMENTLER (AÇF)

• Stabil ve suda erimeyen proteinlerdir

• 8-10nm çapında

• Farklı hücre tiplerinde farklı boyut, çap ve yapıdadırlar.

• Yalnızca metazoanlarda (omurgalılar, nematodlar, yumuşakçalar) bulunmaktadır.

• Mekanik strese maruz kalan hücrelerde önemlidir.

Başlıca fonksiyonları:

• Hücrelere ve dokulara dayanıklılık vermektir.

• Nöronal aksonlarda ve epidermal hücrelerde boldur.

• Halata benzer yapıdadır.

• Esnektir ancak kolay kırılmazlar.

4 Tip

• Tip I Keratinler (kerat Boynuz)

• Tip II Desmin, vimentin, Gliyal protein

• Tip III Norofilamentler

• Tip IV Lamin(nukleer laminler)

.

Tip Protein yapı Bulunduğu yer

• Keratin Sitokeratin epitel hücreleri

• Vimentin Vimentin mezodermal kökenli h

• Desmin Desmin iskelet,kalp,

• Glial Glial fibriller asit prt glial hücrelerde

• Nörofilament Nörofilament sinir hüc.

• Laminler Lamin A,B,C tüm ökaryotiklerde.

KERATİNLER (kerat= boynuz )

• Farklı hücrelerde farklı ara iplikcik aileleri oluşabilir. En çeşitli tipleri olan aile keratindir

• a)Asit keratinler (Tip I ) K 14 (K1-K10 )

Sitokeratinler

• b)Bazik keratinler (Tip II ) K5

• Birbirlerine disülfit bağları ile bağlanır. Çok dayanıklıdırlar ölümden sonra bile varlıklarını sürdürebilirler.

*Epidermis epitel hücrelerinde

*Kornea epitelinde,

*Tonoflamentler (Desmozomlarda ) (Adezyon kemerlerinde )

• Keratin genindeki mutasyonlar çeşitli hastalıklara neden olur. Kusurlu bir gen ifadesi olduğunda kusurlu keratinler epidermis tabakasında epidermolysis bulloza hastalığına neden olur. Deride kabarcık oluşur.

• Nörofilamentler de omurgalı nöronlarının aksonları boyunca bolca bulunur. ALS hastalığı nöroifilamentlerin motor nöronlarda ve aksonlarda birikip anormal yapılar oluşturması ile oluşur.

VİMENTİN (Vimentus =dalgalı)

• *Kan hücreleri, kas, kıkırdak, kemik.

• *Gözün irisinde vimentin +keratin

• *Plazma membranının hemen altında sitoplazmada ağsı yapı.

• *Nukleus çevresinde

DESMİN (Desmon =bağlantı )

• Kas hücrelerinde çizgili kasta ,Z diskinde aktin flamentlerinin bağlanmasında

GLİAL FLAMENLER (glia= yapışkan ) (Glial Fibril Asit proteini )

• Astrositler, Schwan hücrelerinde (MSS’de nöron çevresinde )

• Periferin (yeni tip ) Periferik sinir sistemi nöronlarında.

NÖROFLAMENTLER

• Akson ve dendrit içeren tüm nöronlarda

• Hafif- orta- ağır mol.ağırlıklı NF

• Memeli ve Kuşlarda -- çapraz bağlantıları oluştururlar

•

iki yeni alt grup embriyonik nöronlarda

Nestin, İnterneksin

NUKLEAR LAMİNLER (A,B,C tipleri var )

• *Amino asit dizisi AÇF lere benzer.

• *10-20nm kalınlığında protein ağı şeklinde nukleus iç membranın etrafında

Hücre İskeleti Anomalileri ve Hastalıklar

• Kanserleşme Transforme hücrelerde mikrofilamentlerde düzensizlikler gözlenir; Stress fibrilleri kırılır veya ortadan kalkar. plazma membranı ile aktin arasındaki bağlantılar kopar desmozomların ve sıkı bağlantı komplekslerinin ortadan kalkması kontakt inhibisyonun kalkması • Tümör tiplerinin ayrımı AÇF tiplerine göre İHK yöntemi ile saptanabilir. Metastazda kanser

hücrelerinin hangi dokudan orijin aldıkları saptanabilir. Örneğin: Desmin varlığında → kas dokudan orijinlenen sarkoma. Vimentin varlığında → Lenfoma ve nonmusle sarkoma Sitokeratin varlığında→ karsinomaların alt tipleri (yassı

hücre karsinomu (adenokarsinom)