ביותא 2 / 2 Flashcards

(120 cards)

1
Q

במבחנה , ריכוזו של Cc הינו קבוע ושווה 0.1 מיקרו מולאר

A

בתא הריכוז הוא הרבה יותר גבוה , כי בתא יש מנגנונים שימנעו מכל תתי היחידות של אקטין להתפלמר

המשמעות של Cc בתא היא היחס בין תת היחידות שעברו דה פולמיריזציה (חופשיות) ליחידות שעברו פולימיריזציה

Cc = Koff/Kon
וזה שווה ערך לקבוע הדיסוציאציה Kd

קבוע הדיסוציאציה כשלעצמו , הינו הופכי לקבוע שיווי המשקל K כאשר
Kd = 1/K

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

הידרוליזה של אטפ בסיב האקטין:

A

ההידרוליזה של אטפ בסיבי האקטין הינה תהליך איטי כאשר מדובר ביחידות חופשיות של אקטין

והתהליך מואץ כאשר תתי היחידות משתלבות בסיב

לאחר ההידרוליזה , משתחרר פוספט מהתת יחידה , אולם מולקולת אדפ נותרת מחוברת אליה.

נהוג לסמן את תתי היחידות בסיב לפי תצורת האטפ או האדפ

כאשר אקטין עם אטפ מסומן כ T form
ואקטין עם אדפ מסומן כ D form

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

הקשר שבין Cc לבין הידרולזית אטפ בסיב האקטין

A

אנחנו יודעים ש Cc מתייחס לריכוז היחידות החופשיות של אקטין בתמיסה (בשיווי משקל ?) ,

כאשר מולקולת אטפ עוברת הידרוליזה בתוך הסיב , האנרגיה שבה נשארת אצורה בתוך הסיב , זהו מצב מעורר ולא יציב. מה שהופך את האנרגיה החופשית לדיסוציאציה של תת היחידה בצורת D לשלילית יותר (ומועדפת אנרגטית) מאשר דיסוציאציה של יחידה בצורת T

כך שהיחס Koff/Kon עבור צורת D גדול יותר מהיחס Koff/Kon עבור צורת T, או במילים אחרות
Cc(D) > Cc(T)

הואיל ודיסוציאציה של צורת D מועדפת אנרגטית על פני דיסוציאציה של צורת T , בריכוזים מסויימים של תתי יחידות חופשיות , פולימרים בצורת D יתכווצו , בעוד פולימרים בצורת T יתארכו וזה נקרא treadmilling , כאשר בסך הכל אורך הסיב לא ישתנה

האם זה אומר שצורת D קיימת בקצה ה שלילי וצורת T קיימת בקצה החיובי ?

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

מצב treadmilling הוא מצב שבו אורך הסיב בסה״כ לא משתנה, מתי זה קורה ?

A

כאשר ריכוז תתי היחידות החופשיות של אקטין נמצא בין Cc(T) לבין Cc(D)

Cc(T) < Cc < Cc(D)
יתרחש treadmilling

במצב של Cc(D) < Cc נקבל פולימיריזציה
במצב של Cc < Cc(T) נקבל דה פולימיריזציה

שקף 20

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

כיצד נשמר מצב treadmilling בסיב אקטין ?

A

כאשר ריכוז יחידות האקטין החופשי נמצא בין Cc(D) ל Cc(T) , בתנאים אלו תתי היחידות עושות cycle מהיר בין מצב חופשי לבין הסיב , הסיב במצב זה מתארך בצד הפלוס (T) , ובאותו קצב מתקצר בצד המינוס (D) , כך שבאופן כללי אורך הסיב לא משתנה.

המצב היציב של treadmilling דורש צריכה מתמדת של אנרגיה בצורת הידרוליזה של אטפ

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

קצב פולימיריזציה ואטפ בסיבי אקטין

A

אמרנו מקודם , שקצב הפולימיריזציה והדה פולימיריזציה בקצה החיובי בסיב האקטין מהירה יותר מהקצה השלילי

מסתבר שקצב הפולימיריזציה בקצה החיובי גם יותר מהיר מקצב ההידרוליזה של מולק האטפ ביחידות האקטין שמתווספות לסיב , משמע , הקצה החיובי מתארך ומתפלמר בטרם הספיקו היחידות שם לבקע את מולקולת האטפ שקשורה אליהם , ולכן בקצה הזה , נראה התארכות של יחידות אקטין מסוג T form

מנגד , קצב ההתארכות והפלמור של הסיב בקצהו השלילי נמוך מקצב ביקוע האטפ , כלומר יחידות האקטין בקצה הזה מבקעות את האטפ לפני שהוא התארך , ולכן נמצא שבקצה השלילי היחידות המתארכות יהיו מסוג D form

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

אמרנו שבתאים יש חלבוני עזר עבור אקטין , שעוזרים בייצוב שלו :

A

פקטורי התגרענות:
Arp2/3 + formin

חלבונים המפשיעים על הזמינות של אקטין:
Thymosin + profilin

חלבוני חיתוך:
Gelsolin + cofilin

חלבונים קושרי אקטין:
Tropomyosin + CapZ + Tropomodulin

חלבונים שקושרים סיבי אקטין או קושרים אותם לממברנה:
Fimbrin+alpha actinin+filamin+spectrin

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

חלבוני עזר של אקטין:

Arp2/3:
Actin related protein

A

פקטור נוקליאציה של אקטין

נקשר לקצה המינוס של הסיב המתהווה , אך נשאר קשור לשם ולכן מונע התארכות של הקצה הזה , מה שגורם לסיב להתארך בקצהו החיובי.

בתא קיימים שני סוגים של החלבון: Arp2 ו- Arp3, הם דומים מבנית ל G actin , בעצם כל אחד מהם זהה ב 45% לאקטין.

הקומפלקס Arp2/3 נמצא בתא בצורה לא פעילה , כאשר הוא נקשר לחלבון נוסף שנקרא NPF הוא מאוקטב ויכול לעשות נוקליאציה

הקומפלקס Arp2/3 יכול להיקשר לצידי סיב האקטין באמצעות חלבוני עזר בזווית של 70 מעלות וכך ליצור מבנים מסועפים של אקטין שנקראים רשת דנדריטית

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

NPF:
Nucleation promoting faceor

A

אלו הם פקטורים מקדמים נוקליאציה , פעילות הקומפלקס Arp2/3 תלויה בהם.

בתא קיימים מספר סוגים של NPF , כל סוג מתמחה בפעילות אחרת של סיב האקטין:
העברת וזיקולות למרחקים קצרים , יצירת צמתי אדהזיה , פאגוציטוזה ויצירת protrusion בעת מיגרציה תאית

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

חלבוני עזר של אקטין:

Formin-

A

פקטור נוקליאציה ,

הוא בעצם דימר חלבוני בעל צורה טבעתית , קושר שני מונומרים של G actin , ונשאר קשור אחי ם בקצה החיובי , נוכחותו שם מעודדת נוקליאציה והתארכות של קצה הסיב החיובי

בניגוד ל Arp2/3 פורמים מסייע ביצירת מבנים ישרים ולא מסועפים של אקטין מסוג bundles

פורמין מתווך מספר מבנים תאיים שמערבים אקטין כגון פילופודיה , סיבי סטרס ו contractile ring

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

חלבוני עזר של אקטין :
Arp2/3 + formin

A

כאמור אלה הם פקטורי גרעון ,

שני הפקטורים הללו עושים נוקליאציה לסיבי אקטין בממברנת התא , לכן הצפיפות של סיבי האקטין נמצאת בפריפריית התא

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

חלבוני עזר של אקטין:
Profilin -

A

חלבון המשפיע על הזמינות של המונומרים של אקטין , (G actin)

פרופילין מעודד התארכות סיב אקטין בקצה החיובי!

הוא נקשר למונומר האקטין בצד ההפוך ל אטפ , וכך חוסם את הצד שיעבור אסוציאציה עם קצה המינוס , ומשאיר חשוף את הצד שנקשר לקצה הפלוס, ובזה מארחך את הסיב מקצהו החיובי.

כאשר הקומפלקס פרופילין-אקטין נקשר לקצה פלוס של הסיב , הפורופילין עובר שינוי קונפומציה , ומתנתק מהאקטין

אסוציאציה: פרופילין דומה לפרופיט , רווח , אנשים עשירים שעושים רווח אינם זמינים

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

חלבוני עזר של אקטין
Thymosin -

A

חלבון שמעכב התארכות של סיב אקטין

חלבון המשפיע על זמינות המונומרים של אקטין בכך שהוא עושה להם down regulation , ובזה מעכב התארכות של הסיב.

תימוזין מתחרה עם פרופילין על המונומרים של אקטין

אסוציאציה: תימוזין דומה ללימוזין , אנשים עשירים וסנובים נוסעים בלימוזים ואינם זמינים

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

חלבוני עזר של אקטין:
Capping -

A

תפקידם של חלבוני Cap הוא לייצב את סיב האקטין , הם כולם נמצאים בשרירים.
הם נקשרים אליו , ומונעים ממנו להתארך או להתקצר

החלבון CapZ: חלבון שעושה Capping לסיב האקטין , הוא נקשר לקצה החיובי של הסיב ומייצב אותו , ומונע ממנו עקב כך להתקצר או להתארך

החלבון tropomodulin: גם כן חלבון שעושה Capping , טרופומודולין נקשר לקצה השלילי של סיב האקטין , מייצב אותו ומונע התארכות או התקצרות שלו

החלבון tropomayosin:
נקדר לצידי סיב האקטין ולא באחד הקצוות , הוא נקשר בו זמנית ל 6 או 7 תת יחידות של אקטין , בזה הוא מייצב את הסיב ומונע את קישורו לחלבונים אחרים.

שני החלבונים , שנקשרים לקצוות הסיב , נמצאים בכמות נמוכה בתא , כי חלבון אחד שיכול לעשות capping מספיק לסיב של 200 עד 500 תתי יחידות של אקטין , מנגד חלבונים שנקשרים לצידי הסיב , כגון טרופומיוזין חייבים להימצא בתא בכמות גבוהה.

שקף 32: מבנה סרקומר

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

חלבוני עזר של אקטין:
Cofilin -

A

חלבון חותך אקטין , הוא בעצם גורם לחוסר יציבות של סיב האקטין ולהתפרקות שלו

קופילין נקשר לאורך הסיב ולא לקצוות , גורם לליפוף חזק שלו , מה שמחליש את הקשרים בין יחידות האקטין , ומעלה את רגישות הסיב לתנודות תרמיות , וזה בתורו מוביל להתפרקות של הסיב

קופילין נוטה להיקשר לאזורים בסיב המכילים אדפ , ולכן נראה אותו קשור באזורים בסיב האקטין שבהם מולקולת האטפ כבר עברה הידרוליזה , שזה בעיקר בקצה השלילי של ה F actin שם יש אקטין בצורת D form

טרופומיוזין , שגם הוא קושר את סיב האקטין מהצדדים ולא בקצה , מגן על הסיב מפני קופילין

אסוציאציה: cofilin = coffin
החלבון חותך את הסיב והורג אותו

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

חלבוני עזר של אקטין:
Gelsolin -

A

גם כן חלבון חיתוך של אקטין ,
אבל בנוסף לפעולת החיתוך הוא יודע גם לעשות capping ,

גלסולין נקשר לצידי סיב האקטין , ומוריד את היציבות שלו בזה שהוא גורם להפרדה בין תתי היחידות שמרכיבות אותו , אחרי שהוא מפרק את האקטין , הוא נקשר לקצה החיובי שלו ופוקק אותו

גלסולין מאוקטב בתא עקב רמות גבוהות של סידן

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

מבנים של אקטין:
אקטין כאמור נמצא בפריפריה של התא (הרחק מהגרעין) , שם הוא יוצר מספר מבנים תאיים , שתפקידם בעיקר הוא תמיכה בצורת התא , תנועה והתפתחות

A

למיליפודיום lamellipodium: בליטות תאיות דינמיות protrusions שמסייעות לתא לנוע בסביבתו , בעלות מבנה דו מימדי.
בשקף 116 מוזכר שבליטות אלה יכולות להתרחש מכל גוף התא!

פילופודיום filopodium: בליטות תאיות דינמיות protrusions שמסייעות לתא לנוע בסביבתו , אלה הם מעין ספייקים של ממברנה פלסמטית שמאפשרים לתא לחוש את סביבתו , בעלות מבנה חד מימדי.

בשני המבנים הנ״ל בעת תנועה תאית , הקצה החיובי , שמתארך מהר , הוא המוביל!!

שרירים: סיבי האקטין יציבים ומאפשרים כיווץ

סטריאוסיליה stereocilia: סיבים במבנה קבוע על פני תאי סיחיה באוזן הפנימית שנעות בתגובה לקול.

מיקרווילי microvilli: סיבים במבנה קבוע על פני השטח של תאי אפיתל במעי , תפקידם להגדיל שטח פנים ולהגביר ספיגה.

טבעות כיווץ contractil ring: משמשות במיטוזה

סיבי לחץ: קשורים לתנועה תאית

קורטקס תאי: רשת סיבי אקטין הנמצאת בחלק הפנימי של הממברנה התאית , חשוב לשינוי המאפיינים של פני שטח התא

התפתחות עוברית

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
18
Q

מבנים מורכבים של סיבי אקטין :
תפקידם של חלבוני המוקליאציה /

A

לשני פקטורי הנוקליאציה , Arp2/3 ו- formin יש תפקיד נוסף מלבד עידוד גרעון של סיבי האקטין , הם מסייעים ביצירת מבנים מורכבים של אקטין

סיבי אקטין מסועפים נוצרים באמצעות חלבון הנוקליאציה Arp2/3 שיוצר את המבנה הדנדריטי

צרורות , bundles להם צורה ארוכה וישרה נוצרים באמצעות פורמין

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
19
Q

מבנים מורכבים של סיבי אקטין -
מבנה חד מימדי , דו מימדי ותלת מימדי:

A

מבנה חד מימדי של אקטין הוא למעשה ה bundle , מבנה קוי וישר

מבנה דו מימדי זל אקטין הוא למעשה הרשת הדנדריטית

מבנה תלת מימדי מושג בעזרת חלבוני cross link

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
20
Q

מבנים מורכבים של סיבי אקטין:
תפקידם של חלבוני cross link ביצירת מבנים מורכבים

A

חלק מחלבוני הקרוס לינק יוצרים צרורת מקבילים של אקטין , חלקם האחר מחזיקים את האקטין בזוויות רחבות ויוצרים רשת.

זתומרת חלבוני קרוס לינק יודעים לייצר מבנים תלת מימדיים ישרים , וגם מסועפים של אקטין

חלבוני קרוס לינק יכילו בדרך כלל שני אתרי קשירה זהים לאקטין

חלבוני קרוס לינק יכולים להיות מונומרים ויכולים להיות דימרים

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
21
Q

מבנים מורכבים של סיבי אקטין:
Fimbrin + alpha actinin

A

שני החלבונים האלה מייצרים מבנים של צרורות , bundles ועל כן אינם יוצרים מבנים תלת מימדיים

פימברין: החלבון הזה יוצר מבנה צפוף של סיבי אקטין מקבילים . ״מבנה זה לא מאפשר למיוזין 2 להשתתף״ , נמצא פימברין במבנים כגון סטריאוסיליה ומיקרווילי
אסוציאציה: פיברין מבנה קרישה צפוף

אלפא אקטינין: הומודימר , יוצר קשרי צילוב בין סיבי אקטין בכיוונים מנוגדים , כך שהמבנה שנוצר הינו רופף. נמצא אותו ב contractile ring

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
22
Q

מבנים מורכבים של סיבי אקטין :
חלבוני קרוס לינק שיוצרים רשת תלת מימדית

A

כדי שחלבונים יוכלו ליצור רשת תלת מימדית של סיבי אקטין , הם צריכים שתהיה להם היכולת לייצר קשרים גמישים או נוקשים בין שמי הדומיינים שלהם

פילמין filamin: חלבון שמצמיד בין סיבי אקטין בזווית כמעט מאונכת וכך מאפשר יצירה של ג׳ל רופף וצמיגי

ספקטרין spectrin: חלבון דמוי רשת שמחבר סיבי אקטין ליצירת קורטקס בתאי דם אדומים

״ספקטרין יותר דומננטי מפילמין״ 🤷

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
23
Q

מיוזין:
חלבון המנוע של אקטין -

A

מיוזין 2 ,

חלבון מנוע של אקטין שנמצא גם בשרירים וגם בתאים שאינם שרירים

רוב התאים שאינם שרירים כוללים מעט אינטראקציות כיווץ בין אקטין למיוזין 2 , והמבנה של סיבי האקטין בהם הוא הרבה פחות מסודר מבשרירים

בתאי שריר , האינטראקציה בין אקטין למיוזין מבוקרת ע״י טרופונין , בתאים שאינם תאי שריר , הבקרה היא דרך פוספורילציה

בשקף 45 , מתוארים המבנים שאינם תאי שריר בהם מיוזין 2 משחק תפקיד.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
24
Q

מיוזין:
חלבון המנוע של אקטין -

A

כל חלבוני המיוזין תלויים באטפ לשם תפקודם ,

תאים שאינם שרירים מבטאים משפחה גדולה של חלבוני מיוזין , כ 37 , פעילותם של מרבית המיוזינים אינה ברורה לחלוטין למעט כמה

כל חלבוני המיוזין נעים באותו כיוון על סיב האקטין , מקצה שלילי לקצה חיובי , מלבד מיוזין 6 שנע מקצה חיובי לקצה שלילי

כל סוגי המיוזינים הם דימריים , יש להם שני ראשים גלובולריים , מלבד מיוזינים 1 , 3 , 14 שהם מונומריים

מיוזין 5: מעורב בטרנספורט תאי בעזרת סיבי אקטין, הוא מוביל ER, mRNA, וזיקולות וממקם חלבונים ברחבי התא. התנועה של החלבון על גבי האקטין הינה רציפה וחלקה , מיוזין זה מאופיין בהיותו בעל צעד גדול במיוחד , בשונה ממיוזין 2 בסיבי השריר במבנה הסרקומר

מיוזין 1: בד״כ בעל זנב שיש לו אתר קישור נוסף (שני) לאקטין או אתר קישור לממברנה , תורם לארגון התוך תאי

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
25
סיבי ביניים - Intermediate filaments
התפקיד העיקרי של סיבי ביניים הוא תמיכה מכנית! סיבי ביניים לא קיימים בכל התאים , קיים בבעלי חיים מסוג חולייתנים תולעים ורכיכות. **להבדיל מאקטין ומיקרוטובולי , שקיימים בכל סוגי התאים היוקריוטים.** כל החרג׳וקים , פרוקי רגליים וכו׳ שיש להם שלד קשיח מחוץ לתא אין בהם סיבי ביניים **לסיבי ביניים אין חלבון מנוע** !! המקור האבולוציוני של סיבי ביניים ציטופלסמטיים הוא הגנים של חלבוני הלמינה גרעינית (למינים) שבמהלך האבולוציה עברו התמחות וקיבלו צורה מוארכת דמויית חבל למינים קיימים בהרבה יוקריוטים , אך לא ביצורים חד תאיים
26
השוואה בין סיבי ביניים לבין שני מרכיבי שלד התא האחרים
1) סיבי ביניים לא קיימים בכל התאים היוקריוטים , להבדיל מאקטין ומיקרוטובולי , שכן קיימים בכל סוגי התאים היוקריוטים 2) לסיבי ביניים אין חלבוני מנוע 3) ״בשונה מאקטין ומיקרוטובולי המכילים איזופורמים ספורים בתאים ואשר הינם שמורים מאד , ישנן משפחות שונות של IF שהינן מגוונות הרבה יותר ומקודדות ע״י 70 גנים הומניים שונים עם תפקידים נפרדים שהינם ספיציפיים לתא״ 4) בסיבי ביניים , בניגוד לשני האחרים , אין מעורבות של מטבע אנרגטי 5) המבנה הסופי של סיב ביניים אינו פולרי , בניגוד לאקטין ומיקרוטובולי
27
מבנה סיבי ביניים:
המבנה של סיבי הביניים הינו מבנה **חזק וגמיש** , וזה מתאים לתפקיד שלהם , מתן תמיכה מבנית. סיבי ביניים בנויים ממבנה/דומיין הנקרא coiled coil , אין בו פולריות , אין אתר קישור לאטפ , רוחבו 10 ננומטר , וניתן למתוח אותו עד פי 3 מאורכו הרגיל לעיין בשקף 54 כדי לראות את שלבי בניית הסיב
28
מיקרוטובולי:
סיבי המיקרוטובולי הם הסיבים העבים ביותר , קוטרם 25 ננומטר בנויים מחלבון בשם טובולין טובולין הוא חלבון הטרודימרי , בנוי משתי שרשראות שמחוברות זו לזו בחוזקה , אך בקשרים לא קוולנטיים, שרשרת אלפא ושרשרת בטא , כל שרשרת בנויה מ 445-450 ח״א לכל תת יחידה יש אתר קישור לגטפ אחד , סך הכל על חלבון טובולין יש שני אתרי קישור לגטפ **חשוב: רק הגטפ שמחובר על תת יחידה בטא עובר הידרוליזה , הגטפ על תת יחידה אלפא לא מתנתק ממנה**
29
מבנה של מיקרוטובול: שקף 56+57
מיקרוטובולי כאמור מורכב מחלבון טובולין , שמורכב משתי תת יחידות שונות אלפא ובטא , מספר חלבוני טובולין מתחברים זה לזה ליצירת סיב אחד שנקרא פרוטופילמנט , סיב זה הינו פולרי , כך שקצה אחד שלו יכיל יחידת בטא , זהו הקצה החיובי. הקצה השני יכיל יחידת אלפא , זהו הקצה השלילי 13 פרוטופילמנטים מתחברים יחדיו בצורה מקבילה ליצירת מבנה חלול וצילנדרי , זהו המיקרוטובולי שעוביו 25 ננומטר
30
כיצד סיבי המיקרטובולי מוחזקים? שקף 57
כאמור סיב מיקרוטובולי אחד בנוי מ 13 פרוטופילמנטים מקבילים אחד לשני במבנה צילנדרי , (שכל פרוטופילמנט בנוי מיחידות חוזרות של טובולין)! המיקרוטובולי מוחזק בשני סוגי אנטראקציות: 1) אינטראקציות **תוך** פרוטופילמנטיות , בטא טובולין בהטרודימר אחד קושר אלפא טובולין בהטרודימר שמעליו 2) אינטראקציות **בין** פרוטופילמנטיות: קשר לטרלי בין פרוטופילמנטים מקבילים , הקשרים העיקריים הם בין מונומרים מאותו סוג (בטא עם בטא ואלפא עם אלפא) כך נוצרות אינטראקציות רבות , גם רוחביות וגם אורכיות , מה שמקנה לסיבי המיקרטובולי קשיחות רבה , ובנוסף מקשה על שחרור תת יחידות ממרכז הסיב , ולכן קשה לשבור את הסיב לשניים, ואכן , מבין 3 מרכיבי שלד התא , מיקרטובולי הוא הכי קשיח! ה persistent length של מיקרוטובולי גדול פי 10 מזה של אקטין
31
מיקרוטובולי הוא מבנה קוטבי ואסימטרי:
קצה אחד שלו , קצה הבטא , הוא הקצה החיובי קצה אחר שלו , קצה האלפא , הוא הקצה השלילי בדומה לאקטין , קצה הפלוס הוא הקצה שמתארך ומתקצר מהר יותר
32
הקשר בין פולימיריזציה והידרוליזת גטפ בסיבי מיקרוטובולי: **פירוק גטפ לכדי גדפ יוצר אי יציבות דינמית**
בדומה לאקטין , קצב ההידרוליזה של הגטפ הינו איטי מאד ביחידת טובולין חופשית , אך הוא עולה באופן משמעותי כאשר תת היחידה נמצאת בסיב קיימים שני מצבים שבהם חלבון הטובולין יכול להיות: מצב של T form בו ביחידת בטא קשור גטפ מצב של D form בו ביחידת הבטא קשור גדפ כאשר הטרודימר של טובולין מתפלמר לכדי סיב , ומתרחש ביקוע של גטפ ביחידה בטא שלו , האנרגיה מהביקוע נאצרת בסיב , מה שהופך אותו ללא יציב , כך שדיסוציאציה כעת של יחידת D מועדפת אנרגטית ביחס לדיסוציאציה של יחידת T מכאן, koff/kon של מצב D יותר גדול מזה של מצב T => Cc(D) > Cc(T)!! כלומר ריכוז היחידות החופשיות במצב D גדול מריכוזם במצב T **ולכן , תחת תנאים פיזיולוגיים , צורת T נוטה לעבור פולימיריזציה , וצורת D נוטה לעבור דה פולימיריזציה** (פסקה 4: זה מתקשר גם לכרטיס 88 בביותא 3 , שביקוע הגטפ בסיבי המיקרוטובולי , הוא הכח המניע את תנועת הכרומוזום אל הקצוות באנאפאזה)
33
הקשר שבין מבנה סיב מיקרוטובולי , לבין הידרוליזה של גטפ:
כאמור קצב הפולימיריזציה בקצה החיובי (קצה בטא) של הסיב הינו מהיר , יחידות של טובולין מסוג T form מתווספות לצד הזה , בטרם היחידה הקודמת הספיקה לבקע את הגטפ שלה , אי לכך בקצה החיובי נוצר GTP cap בגלל ריבוי יחידות טובולין שקושרות גטפ נוכחות ה cap נותנת לסיב מבנה ישר , מכאן שסיב שמורכב מיחידות T , או אזור בסיב שמכיל המון יחידות T יהיה ישר ויציב. מנגד יחידות D נותנות לסיב מבנה מעוקל , עקב העדר ה cap , הקצה השלילי בו קצב הפלמור נמוך , יכיל יחידות D רבות בגלל שקצב ההידרוליזה עולה על קצב הפולימיריזציה , מה שנותן לקצה הזה מבנה מעט מעוקם ולא ישר ופחות יציב!
34
מיקרוטובולי לעומת אקטין : קטסטרופה/הצלה לעומת treadmilling:
בסיב אקטין , כאשר היה מצב בו ריכוז יחידות האקטין החופשיות בתמיסה נמצא בין הריכוז הקריטי של מצב D למצב T , Cc(D) < Cc < Cc(T) היה מתרחש מצב של treadmilling , התארכות בקצה החיובי (T) , והתקצרות בקצה השלילי (D) באותו קצב כך שאורך הסיב בנטו לא היה משתנה בסיבי מיקרוטובולי , ישנו מצב דומה , אך שונה , כאשר ריכוז יחידות הטובולין החופשיות הוא בין שני הריכוזים הקריטיים של מצב T ומצב D , לא יתרחש treadmilling , אלא שאותו צד ! אותו צד של הסיב יתקצר ויתארך בהתאם לתנאים! כאשר הצד הזה מתארך זה נקרא rescue הצלה כאשר הצד מתקצר זה נקרא קטסטרופה במצב הזה , שוב ריכוז יחידות טובולין חופשי נמצא בין שני הריכוזים הקריטיים , הצד החיובי יתארך לזמן מה **ויהיה בתצורת T (הצלה)** , ולפתע הוא יכול להתכווץ **ולהיות בתצורת D (קטסטרופה)** , זאת למרות שריכוז הטובולין לא השתנה השינוי המהיר הזה בין מצב של גדילה למצב של כיווץ **באותו הריכוז** נקרא אי יציבות דינמית
35
נוקליאציה של סיבי מיקרוטובולי - גאמא טובולין
בנוסף לשני החלבונים אלפא טובולין ובטא טובולין שביחד בונים את ההטרודימר טובולין , שהוא היחידה המבנית הבסיסית של מיקרוטובולי , קיים חלבון טובולין נוסף , **פחות נפוץ משני הטובולונים האחרים וקיים בתא בכמויות יותר קטנות** , הוא גאמא טובולין. גאמא טובולין קיים החל בשמרים וכלה בבני אדם! תפקידו הוא להוות אתר נוקליאציה עבור יצירת סיב מיקרוטובולי גם במיקרוטובולי כמו באקטין , שלב הנוקליאציה הוא השלב קובע המהירות של יצירת הסיב בעצם, בתא **יוקריוטי** קיים מבנה ייחודי שנקרא MTOC שמכיל ריכוז גבוה של חלבוני גאמא טובולין , במבנה זה מתחיל תהליך הנוקליאציה של סיב המיקרוטובולי
36
נוקליאציה של מיקרוטובולי: גאמא tusc וגאמא turc שקף 65 - תיאור של המבנה
כאמור חלבון הטובולין שאחראי על נוקליאציה הוא גאמא טובולין שנמצא בריכוזים גבוהים במבנה ה MTOC שני חלבוני גאמא טובולין חוברים יחדיו , ונקשרים אל שני חלבוני עזר נוספים , חלבוני accessory , ליצירת מבנה שנקרא גאמא טוסק 7 גאמא טוסקים כעת (שמכילים 14 גאמא טובולינים) חוברים יחדיו ויוצרים מבנה ספירלי שהוא הגרעין להתארכות הסיב בעצם , המבנה הנ״ל מכיל 14 חלבוני גאמא טובולין שיוצרים מבנה ספירלי , הגאמא טובולין הראשון נמצא בחפיפה מעל הגאנא הטובולין האחרון ומכסה אותו , כך שבעצם ישנם 13 גאמא טובולינים זמינים שמהווים אתר נוקליאציה ופנויים להארכת הסיב על גביהם ויצירת פרוטופילמנטים של מיקרוטובולי, מכאן: גאמא טוסק אחד = 13 פרוטופילמנטים בסוגי תאים רבים , גאמא טוסק , נקשר לעוד חלבוני עזר ליצירת קומפלקס שנקרא גאמא טורק ממנו מתחילה נוקליאציה ויצירת קצה מינוס **מאחר וקצה מינוס מחובר לטבעות גאמא טובולין , ההתארכות לא יכולה להתרחש בקצה המינוס של הסיב , אלא רק בקצה הפלוס!!** אסוציאציה: טוסק = טוסיק , שני פלחים
37
נוקליאציה של מיקרוטובולי- MTOC
**תאים אנימליים** רבים הם בעלי MTOC **יחיד** ומוגדר שנקרא צנטרוזום!! הצנטרוזום ממוקם ליד הגרעין (בניגוד לאקטין שהינו פרפרי) , ובו המיקרוטובולי עוברים נוקליאציה בקמה המינוס **כך שקצה הפלוס פונה כלפי הציטופלסמה ויכול להיבנות או להתכווץ**
38
מבנה הצנטרוזום- Centrosome
אז כאמור בצנטרוזום מתרחשת הנוקליאציה של סיבי המיקרוטובולי בקצה המינוס שלהם, והתארכות והתקצרות לכיוון הציטופלסמה בקצה החיובי בתוך הצנטרוזום מוטבעות הצנטריולות , שזה זוג של מבנים מעגליים שמסודרים בצורה מאונכת זה לזה בצורה של האות L **כל צנטריולה בנויה מ 9 שלשות של סיבי מיקרוטובולי , וכל מיקרוטובולי בנוי מ 13 פרוטופילמנטים של טובולין אלפא ובטא** שקף 68 שתי הצנטריולות וחלבוני עזר נוספים בונים יחדיו את ה pericentriolar material , זהו מטריקס חלבוני צפוף ודחוס שמקיף את צמד הצנטריולות כדי שתא יתחלק , ויווצר כישור מיטוטי , הצנטרוזום צריך להכפיל את עצמו (מתרחש בשלב S) , שני העותקים מתמקמים בקטבים שונים של התא ומושכים אליהם את הכרומטידות מסתבר, שהרס של הצנטרוזום אינו מונע היווצרות כישור מיטוטי , וכמו כן החומר הפריצנטריולרי אינו קריטי ליצירת סיבים של מיקרוטובול!
39
מבנה של צנטריולה: שקף 68
אמרנו שכל צנטריולה בנויה מ 9 שלשות של סיבי מיקרוטובולי , שיוצרים מבנה ספירלי כל טריפלט מכיל מיקרוטובולי שלם A, יחד עם שני מיקרוטובולי לא שלמים שהתאחו B ו- C הצנטריולה אינה חלולה , החלבון SAS-6 יוצר דימר של coiled coil , בעצם 9 דימרים של SAS-6 יוצרים טבעת במרכז הצנטריולה משקף 91: הצנטריולות הן מולטיפונקציונליות , תורמים להיווצרות הכישור המיטוטי בתאים מתחלקים , אך נעים גם כן לממברנת התא בתאים באינטרפאזה על מנת לאפשר נוקליאציה של אקסונם
40
מיקרוטובולי בתאים הרבה יותר דינמיים ממיקרוטובולי במבחנה הודות לחלבוני MAPS
מיקרוטובולי בתאים חיים הרבה יותר דינמיים ממיקרוטובולי במבחנה , למיקרוטובולי בתא יש קצב פולימיריזציה גבוה יותר , כמו כן תדירות יותר גבוהה של אירועי קטסטרופה , לעומת מיקרוטובולי במבחנה. דינאמיות זאת של מיקרוטובולי בתאים היא הודות לחלבוני MAPs , אלא הם חלבונים קושרי מיקרוטובולי , או חלבוני עזר עבור מיקרוטובולי MAPs = microtubule associated proteins לאלפא טובולין ובטא טובולין יש זנבות קצרים ב C טרמינוס (כ 20 ח״א) שמבצבצים מחוץ לסיב המיקרוטובולי , זנבות אלה טעונים שלילית הודות לשכיחות גבוהה של אספרטט וגלוטמאט בהם , אי לכך , כדי שחלבוני מאפס יוכלו להיקשר אליהם , הם צריכים להיות טעונים חיובית , ואכן מאפס הם חלבונים חיוביים שמקיימים אינטראקציה אלקטרוסטטית עם הזנבות ה C טרמינליים של הטובולינים אלפא ובטא ומווסתים את הדינמיות שלהם. ״הדימנמיות״ של חלבוני מאפס , נשלטת ע״י קינאזות , כך שזרחון שלהם שוחט על הפעילות שלהם ועל המיקום
41
חלבוני עזר של מיקרוטובולי- MAP2 + tau
שני חלבונים אלו שייכים למשפחת MAPs, תפקידם ליצור צרורות bundles של מיקרוטובולי בתאים נוירוניים, הם גם יודעים לקשור סיבי מיקרוטובולי למבנים תאיים נוספים. חלבון Map2 הוא המקביל של אלפא אקטינין בסיבי אקטין , ו- tau הוא המקביל של פימברין מכאן ש tau יוצר צרורות דחוסים של מיקרוטובולי , בעוד map2 יוצר צרורות מרווחים ל map2 יש זרוע ארוכה , ול tau יש זרוע קצרה ל tau יש מעורבות במחלת אלצהיימר ופרקינסון
42
חלבוני MAPs יודעים לגייס חלבונים נוספים שעוזרים בארגון שלד התא: Augmin -
אוגמין הוא חלבון בעל 8 תת יחידות , שנקשר לצד של מיקרוטובולי קיים , הוא יכול לגייס אליו גאמא turc , שעושה נוקליאציה לסיב חדש על גבי הסיב הישן אוגמין הוא המקביל של Arp2/3 באקטין הוא בעל תפקיד ביצירת הכישור המיטוטי בעת מיטוזה לאוגמין תפקיד חשוב מאד בצמחים ופגיעה בו הינה קריטית לצמיחתם, **בתאי צמח אין צנטרוזומים ולכן הם נסמכים מאד על נוקליאציה תלויית אוגמין ליצירה וסיעוף של סיבי מיקרוטובולי** שקף 72
43
קצה המינוס של סיבי מיקרוטובולי בתאים בדרך כלל מיוצב ופחות דינמי , לעומתו קצה הפלוס דינמי ומבוקר ע״י חלבונים שונים
בסיבי אקטין אמרנו שיש בניה והריסה של הסיב בשני קצוותיו , עם קצב יותר מהיר בקצה החיובי , מלבד במצב של treadmilling שקצבההבניה בקצה החיובי שווה לקצב ההריסה בקצה השלילי. במיקרוטובול לעומת זאת , הבניה וההריסה , **קטסטרופה ו rescue** שניהם מתרחשים בקצה החיובי של הסיב , קצה בטא ישנם חלבונים שנקשרים לקצה החיובי ומעודדים קטסטרופה , וישנם חלבונים אחרים שנקשרים לקצה זה ומעודדים rescue
44
חלבוני קטסטרופה ו rescue של מיררוטובולי: Kinesin13 לעומת Xmap215
**קינזין 13** הוא פקטור קטסטרופה - הוא נקשר לקצה החיובי של סיב המיקרוטובולי , ומנתק את הפרוטופילמנטים אחד מהשני (יש 13 כאלה) , בכך הוא מוריד את המחסום האנרגטי שמונע מהסיב להתפרק , מה שמעודד התפרקות של הסיב אקסמאפ 215: זהו פקטור rescue , הוא קושר יחידות חופשיות של ההטרודימ טובולין אלפא ובטא לקצה החיובי של הסיב ומקדם פלמור. הוא **מתחרה** עם פקטורי קטסטרופה. חלבון אקסמאפ 215 שמור והומולוגי משמרים עד בני אדם
45
ישנם חלבונים נוספים הקשורים לשמירה על מאגר טובולין ויציבות המיקרוטובולי: Stathmin לעומת katanin
**סטתמין:** נקרא גם opi18 זהו חלבון קטן בעל מבנה מוארך , שיודע לקשור שני טובולינים (שני הטרודימרים) ומונע את הצטרפותם לקצה החיובי של סיב מיקרוטובולי מתהווה. בעצם החלבון הזה יוצר מאגר של טובולינים חופשיים בציטופלסמה , ומוריד את זמינותם להתפלמר , פעילות זו של החלבון מדמה את פעילות התרופה קולכיצין colchicine סטתמין מעוכב ומושבת ע״י זרחון, החלבון הוא בעל תפקיד בשגשוג/מוות תאי , נמצא גם שהוא קיים בנוירונים באמיגדלה קאטאנין: זהו חלבון חיתוך המוביל לניתוק הקשרים בין ה 13 פרוטופילמנטים שמרכיבים את המיקרוטובולי , ומביא לערעור היציבות שלו. דורש ״חיתוך״ של אטפ למען הפעילות שלו קאטאנין יודע גם לנתק את המיקרוטובולי מה MTOC ובכך מוביל לפירוק מהיר של הסיב, בעיקר בשלב המיטוזה אסוציאציות: stathmin מזכיר jason statham נהג ״טימוזין״ קטנין: katana , חלבון חיתוך
46
חלבוני מנוע של מיקרוטובולי- Kinesin vs dynein
ישנם שלשה תפקידים עיקריים לחלבוני מנוע של מיקרוטובולי: 1) **הובלת מטען** , אל בניגוד להולכה על סיבי אקטין ההובלה היא למרחקים גדולים 2) **סידור מיקרוטובולי** , חלבוני המנוע מארגנים ומסדרים את סיסי המיקרוטובולי בתא בהתאם לצורכי התא 3) **בקרה על דינמיות המיקרוטובולי** כמו למשל קינזין 13
47
קינזינים: Kinesin -
חלבוני מנוע של מיקרוטובולי בשמר ההנצה , סיריויזה , יש 6 גנים שמקודדים לקינזין , בבני אדם יש 45 , מרבית הקינזינים חולקים תכונות דומות: 1) **מה שמשותף לכולם הוא הדומיין שמשמש כמנוע** 2) למרבית הקינזים דומיין המנוע נמצא בקצה ה N של השרשרת הכבדה 3) מרביתם נעים מקצה מינוס לקצה פלוס על גבי המיקרוטובולי 4) חלקם מונומרים, חלקם דימרים וחלקם טטראמרים
48
קינזינים מיוחדים:
שקף 80
49
דינאינים: Dynein-
חלבוני מנוע של מיקרוטובולי , הם שונים מקינזין ואין בינהם קשר אבולוציוני מורכבים מ 1-3 שרשאות כבדות שעל כל שרשרת מנוע להידרוליזת אטפ בהתאם, ומספר משתנה של **שרשראות בינוניות , קלות-בינוניות , וקלות** דינאינים הם חלבוני המנוע הגדולים ביותר שיש , וגם מבין המהירים. נעים מקצה פלוס לקצה מינוס (נעים מקצה חיובי לקצה שלילי). מחולקים לשתי משפחות: דינאינים ציטופלסמטיים דינאנים אקסונימליים אסוציאציה: דנאין מזכיר דנא שטעון שלילי ולכן דינאין נע לקצה שלילי
50
דינאינים ציטופלסמטיים:
**דינאין ציטופלסמתי 1:** מקודד ע״י גן אחד ברוב היוקריוטים מלבד צמחים פורחים וחלק מהאצות, תפקידיו: משמש להעברת אברונים ו mRNA, וכדי למקם את הגרעין והצנטרוזום במהלך מיגרציה תאית , ומשתתף בבניית כישור החלוקה במהלך מיוזה ומיטוזה **דינאין ציטופלסמטי 2**: התפקיד שלו מוגבל אך ורק ל cilia , ועל כן הוא קיים אך ורק באורגניזמים יוקריוטים בעלי ריסים (סיליה) , תפקידו זה להעביר חומרים לאורך הריסים - intraflagellar transport
51
דינאינים סיליאריים / אקסונימליים:
הם יוצרים את התזוזה של הסיליה , דרך החלקה מהירה על המיקרוטובולי , אך לא משנעים דברים ממקום למקום מבנה: שרשראות כבדות , חכול להיות 1,2 או 3 שרשראות על כל דינאין לפי הסוג שלו , בראשה של כל שרשרת יש ראש , שהוא המנוע
52
הובלה אקסונלית של דינאין לעומת קינזין:
אנחנו יודעים את הדברים הבאים: דינאין נע מקצה חיובי שלילי על המיקרוטובול , קינזין נע מקצה שלילי לקצה חיובי על המיקרוטובול מבחינת כיוון טרנספורט באקסון: קינזין אחראי על הובלה אקסונאלית **אנטרוגרדית** מהירה , כלומר מגוף התא לפריפריה (משמע שגוף התא הוא הקצה השלילי , והפריפריה היא הקצה החיובי וזה הגיוני כי התארכות המיקרוטובולי מתרחשת בקצה החיובי) בתוך כך הוא מוביל מיטוכונדריה , וזיקולות להפרשה ומרכיבי סינפסה **יש כ 15 סוגי קינזינים שאחראים על ההובלה הזאת** מנגד , דינאין עושה הובלה אקסונלית רטרוגרדית , הוא נע מקצה האקסון אל גוף התא , ומי שעושה זאת ספיציפית הוא אך ורק **דינאין ציטופלסמטי 1**
53
ריסים ניידים ושוטונים : Cilia and flagella -
אלה הם מבנים תאיים , פועלים כמכונות תנועה, הם בנויים מדינאין ומיקרוטובולי , בעצם מדובר על שלוחות דמויות שערה , **המכילות צרור של סיבי מיקרוטובולי בליבה שלהן** (מבנים כמו סטריאוסיליה ומיקרווילי בנויים מאקטין לא לשכוח) **שוטון flagella:** איבר תנועה , קיים בתאי זרע וב protozoa רבים, מאפשרים לתא לשחות בתוך מדיום נוזלי **ריסים motile cilia:** הם נעים בצורה הדומה לשוט , ciliary beating , התנועה של סיליה יכולה להניע תא אחד דרך הנוזל או להניע נוזל על פני קבוצה של תאים ברקמה (דרכי נשימה תעלת פאלופ) בדרכי הנשימה יש כמליארד תאי סיליה על סמ״ר אחד
54
התנועה של ריס או שוטון נוצרת על ידי כיפוף ליבת המבנה שנקראת אקסונם: Axoneme-
בליבה של המבנים הנ״ל , ריסים ושוטונים , יש מבנה שנקרא **אקסונם** והוא זה שמאפשר להם לנוע ולהתכופף. האקסונם בנוי מסיבי מיקרוטובולי וחלבונים נוספים הנקראים MIPs המסודרים בדפוס מיוחד **המבנה של אקסונם:** 9 זוגות של מיקרוטובולי המסודרים בהיקף של השערה , ובמרכזה עוד זוג אחד. כל זוג מבין 9 זוגות המיקרוטובולי בהיקף מורכב מסיב אחד שלם נקרא סיב A (13 פרוטופילמנטים), וסיב אחד חסר נקרא סיב B (10 פרוטופילמנטים). הזוג שבמרכז שניהם שלמים בבסיסה של השערה , הסיליה או הפלאג׳לה , יש מבנה מיוחד שנקרא basal body או kinetisome , מדובר למעשה בצנטריולה לכל דבר ועניין (9 שלשות) שמעגנת את המבנה לממברנה כל המבנים הנ״ל נוצרים במהלך האינטרפאזה במחזור התא חלבון נוסף שמעורב במבנה של תאי שערה הוא חלבון אדפטור בשם Nexin MIP: microtubule inner protein
55
תנועת סיליה ופלג׳לה נעשית דרך כיפוך של האקסונם , כיצד זה מתרחש:
אז לאורך מבנה האקסונם שנע בין 10 ל 100 מיקרון , ישנם סיבי מיקרוטובולי שנפרסים לאורכו **במיקומים קבועים** על גבי סיבי המיקרוטובולי שנפרשים לאורך האקסונם , נמצאים חלבוני MAPs המבצעים קשרי צילוב cross link ומחברים את כל הסיבים יחדיו חלבוני דינאין **אקסונימלי** מייצרים תנועת החלקה של שני סיבי מיקרוטובולי זה כנגד זה , לא כל הדינאינים פועלים יחדיו , מה שיוצר תנועה דמויית גל של הסיליה והפלג׳לה שקף 88 דינאין אקסונימלי כנגד דינאין ציטופלסמטי , איפה כל אחד נמצא ? תפקידים ?
56
פלג׳לה (שוטון) הוא מבנה שקיים גם ביוקריוטים וגם בפרוקריוטים ומשמש בעיקר לתנועה דרך תווך נוזלי , אך המבנה מעט שונה בין שני המינים:
ביוקריוטים מדובר במבנה של מיקרוטובולי ודינאין , הפלג׳לה׳לה היוקריוטית היא בעלת תנועה גלית whiplike שנוצרת מהחלקה של המיקרוטובולי באמצעות אטפ כפי שתיארנו בשקף 88 בפרוקריוטים, הפלג׳לה בנויה ממערך הליקאלי של חלבון flagellin , שמעוגן **דרך קומפלקס מוטורי** אל **דופן התא** , והוא עושה תנועה סיבובית של 360 מעלות
57
מחלות תורשתיות שפוגעות ב axonemal dynein גורמות למחלות קשות בבני אדם:
שקף 90 המחלות נובעות מפגיעה ביכולת תאי שערה כגון סיליה ופלג׳לה לנוע
58
Primary cilium - ריס ראשוני
תאים מסויימים מכילים מבנה זה , שיכול להיחשב כאברון מיוחד או כמדור תאי נפרד , סיליה ראשונית חולקת תכונות מבניות רבות עם סיליות ניידות , כגון מבנה ה basal body שמורכב מצנטריולה ומעגן אותן לממברנה , כמו כן , שני סוגי הסיליה נוצרים במהלך האינטרפאזה בריסים לא מתרחש תרגום חלבונים , ולכן כל החלבונים הנחוצים לשם תפקוד ואחזקת המבנה חייבים להיות מסופקים לו דרך מערכת טרנספורט מהירה ויעילה , טרנספורט זה נקרא IFT Intra flagellar transport הוא מספק לריס כ 1000 מולקולות בדקה מי שעושה טרנספורט מסוג IFT הם חלבוני קינזין 2 שעושה טרנספורט בכיוון אנטרוגרייד ודינאין ציטופלסמטי 2 שעושה טרנספורט רטרוגרייד התפקידים הכי בולטים של ריסים ראשוניים הם בחוש הריח בנוירון האולפקטורי , ובחוש הראיה בתאי rod ו cone פגיעה בשלוחות אלו בעיניים ובאף תגרום לתסמונת bardet biedl
59
מיקרוטובולי-תרופות
תרכובות כימיות המפריעות לפולימיריזציה או לדה פולימיריזציה של הסיב , שתי התרופות קולכיצין ונוקודאזול , colchicine / nocodazole: הם תרופות שמעודדות דה פולימיריזציה ומבצעים אינטראקציה עם המונומרים טקסול , taxol: מייצב את הסיב וכך מעודד פולימיריזציה תרופות אלה פוגעות בתאים מתחלקים דרך זה שהם פוגעות במיקרוטובולי, ולכן יעילים כטיפול נגד סרטן , תופעות הלוואי שלהם זה פגיעה בתאים סומטיים מתחלקים כגון מח עצם , זקיקי שער , ותאי אפיתל במעי טקסול taxol משמש נגד סרטן שד וריאה , והוא טוב נגד סרטנים עמידים לכימותרפיות אחרות
60
שלד התא בתאי חיידק:
כל אף המבנה הפשוט של תאים חיידקים , הם עדיין מכילים שלד תא , שיכול ליצור צורות מיוחדות כמו כוכבים , בפירלות וסיבים עם ענפים 🤷 זה לא אותם חלבונים בחיידקים שבונים את שלד התא בתאים יוקריוטים (טובולין , אקטין , למין) , אלא שהם חלבונים אנאלוגים. תפקידם של חלבוני שלד התא בחיידקים הוא בעיקר: 1) בקרה על הסינתזה של פפטידוגליקן (מרכיב בדופן התא) , שלו יש תפקיד בהגדרת צורת החיידקת וחלוקה 2) הפרדת הדנא בעת חלוקה תאית. 3) ארגון פנימי של התא
61
שלד התא בתאים יוקריוטים: FtsZ-
זהו חלבון הומולוגי לטובולין , קיים בכמעט כל החיידקים ובחלק גדול מהארכאה חלבוני FtsZ יכולים ליצור מבנים טבעתיים , נקראים Z rings שיש להם תפקיד בחלוקת התא חלבוני Ftsz אינם עושים אינבגינציה לממברנה בעצמם , אין להם מספיק אנרגיה (שמושגת מביקוע גטפ) לכך , אלא שהם מארגנים את המכונות התאיות הנחוצות לכך ולכן אם נפגע בחלבוני FTsZ נראה שחיידקים ממשיכים להיות ויאביליים , כלומר זוהי אינה פגיעה אנושה , אך כן נראה שהחיידקים אינם מצליחים להתחלק.
62
Z ring:
הטבעת Z ring חשובה ליצירת כוחות כיפוף המניעים את קיפול הממברנה הנחוץ לחלוקת התא תפקיד נוסף , הטבעת מהווה עוגן לאנזימים הנחוצים ליצירת מחיצה septum בין שני תאי בת הטבעת עצמה קיימת במשך כמה דקות , הסיבים מנגד שמרכיבים אותה הם עם מחצית חיים של 30 שניות כאשר הם מבצעים treadmilling לאורך היקף התא לאורך זמן החלוקה , טבעת ה Z הולכת וקטנה עד שהיא מתפרקת לחלוטין שקף 99 רואים איורים של הטבעת במהלך חלוקה תאית
63
שלד התא ביוקריוטים Mbl , MreB
חיידקים רבים מבטאים חלבונים הומולוגיים לאקטין , שניים מחלבונים אלה הם Mbl ו- MreB , שקיימים בחיידקים בעלי מבנה של מתג rod בחיידקים כאלה , שני החלבונים יוצרים טלאים דינמיים הנעים באופן מעגלי לאורך התא. חלבונים הומולוגיים לאקטין תורמים לצורת התא בחיידקים , בכך שהם משמשים כמעין פיגומים המכוונים את הסינתזה של דופן התא החיידקי , באופן דומה לתרומה של סיבי מיקרוטובולי בסינתזת דופן התאית בתאי צמחים פגיעה בשני החלבונים הנ״ל גורמת לאבנורמליות במבנה הדופן החיידקים ובהפרדת הכרומוזומים בתאי החיידקים
64
ParM:
חלבון חיידקי שהינו הומולוג לאקטין , מבוטא ע״י פלסמיד חיידקי , שמכיל בנוסף גנים המקנים לחיידק עמידות ל AB החלבון ParM עצמו משחק תפקיד בהפרדת הפלסמידים המשוכפלים בחלוקת החיידק חלבון נוסף , נקרא TubZ מבוטא בסוגי חיידקים אחרים , מבנית דומה לטובולין ו FtsZ אך תפקודית מדמה אקטין
65
שלד התא בחיידקים: MamK-
שלד התא חשוב לארגון הפנימי של החיידקים דוגמה לכך היא חיידקים מגנטו טקטיים , שיודעים לחוש את השדה המגנטי של כדור הארץ , בתוך החיידקים ישנו מבנה שנקרא magnetosome שזה למעשה וזיקולות קטנות שמקורן בממברנה הפלסמטית (נוצרים דרך אינבגינציה) ומכילים בתוכן קריסטלים מגנטיים , הם מסודרים לאורך התא ויוצרים דיפול הסידור והארגון של המגנטוזום דורש סיב דמוי אקטין שנקרא MamK פגיעה ב MamK תביא לכדי פגיעה ביכולת החיידק לסדר את הוזיקולות בצורה נכונה
66
שלד התא בחיידקים: Crescentin-
זהו חלבון אנלוג לסיבי ביניים ביוקריוטים, נמצא בזן של חיידק שנקרא calubacter crescentus החלבון יוצר מבנה סיבי שמשפיע על המבנה החרמשי הייחודי של החיידק באזור בו מבוטא החלבון , מיוצר פחות פפטידוגליקן בדופן התא החיידקי , אולם הוא מיוצר ביתר שאת בצד הנגדי , מה שנותן לחיידק צורת חרמש פגיעה בחלבון , תביא ליצירת חיידק בעל צורת מתג יישר שקף 165 מצ״מ ביותא 3
67
תנועה ומיגרציה תאית:
תאים רבים יכולים לנוע ממקום למקום ע״י זחילה על משטח , ולא ע״י שימוש בריסים ושוטונים. בבעלי חיים , כמעט כל התאים נעים ע״י זחילה , תא זרע הוא ייחודי בכך שתנועתו מושגת דרך ״שחיה״ בתווך נוזלי , בעוד תאים אחרים זוחלים על מצע קשיח. זחילה תאית חיונית וחשובה לשם התפתחות עוברית תקינה בחולייתנים neural crest cells יכולים להגר למרחקים גדולים בתוך העובר המתפתח , הם יוצאים מצינור העצבים ומגיעים למקומות שונים כמו העיניים אקסונים מתפתחים גם כן בדרך זו , הם עוקבים אחרי כימיקלים מסיסים שתאי המטרה מפרישים כדי למשוך אותם , ונדחים מכימיקלים שתאים אחרים , שאינם תאי מטרה מפרישים. הגירת התא דורשת אסימטריה וקוטביות של התא , לשם כך נדרשים מבנים מולקולריים שונים ונבדלים בקצוות התא , שלד התא אחראי על הפולריות הזאת במידה מסויימת.
68
תנועה ומיגרציה תאית: דוגמאות -
1) מקרופאגים ונויטרופילים זוחלים לכיוון פתוגנים 2) בתהליך ה remodeling של עצמות תאים אוסטיאוקלסטים (סופגי עצם) זוחלים בתוך העצם ויוצרים תעלות אשר מתמלאות בתאים אוסטיאובלסטים (בוני עצם) 3) פיברובלסטים מהגרים דרך רקמות חיבור ומשנים אותן היכן שצריך ועוזרים בבניה מחדש של מבנים פגועים באתרי פציעה 4) תאים חדשים במערכת העיכול שמחליפים תאים ישנים , זוחלים לכיוון שלהם 5) גרורות סרטניות נודדות ממקום למקום דרך זחילה
69
תנועה ומיגרציה תאית: זחילה -
קיימים מספר סוגים של זחילה תאית: 1)זחילה מזנכימלית 2) זחילה אמבואידית 3) blebbing מה שמשותף לכולן זה שהן תלויות בקורטקס התאי שבנוי מאקטין מתחת לממברנת התא בכל צורות הזחילה והנדידה נראה : התארכות בקדמת התא היצמדות למשטח התכווצות בקורטקס התא מצבי הנדידה משתנים כתלות בסביבה החיצונית , כתלות בסיגנלים תאיים ועוד
70
תנועה ומיגרציה תאית: זחילה מזנכימלית -
זוהי תנועה שמערבת סיבי למילופודיה ועל כן דו מימדית 1) התארכות התא: החלבון Arp2/3 מבצע נוקליאציה בקדמת התא לכיוון ההתקדמות ומאריך סיבי אקטין בצורת **למילופודיה** , בעוד שחלבון קופילין חותך אותם באחורה , כך נוצרת תנועת treadmilling שדוחפת את ממברנת התא קדימה 2) היצמדות למשטח: התא יוצר focal adhesion ומעגן את עצמו למשטח מתחתיו בעזרת אקטין (סיבי סטרס) ואינטגרינים 3) התכווצות בקורטקס התא: צרורות של אקטין ומיוזין 2 (גם כן דרך סיבי סטרס) מתכווצים בחלק האחורי של התא ועודים לו טרנסלוקציה זחילה מזנכימלית הינה זחילה איטית , ומתרחשת בקצב של 1מיקרומטר לדקה , לעומתם תאי אמבה נעים בקצב מהיר פי כמה מאות.
71
תנועה ומיגרציה תאית: זחילה אמבואידית-
תנועה מהירה , יותר מזחילה מזנכימלית , מאפיינת תאי דם מהשורה הלבנה 1) התנועה מאופיינת ב protrusions רבים שקורים בקדמת התא , מתחילים מנוקליאציה של Arp2/3 , ואז פולימיריזציה ולאחר מכן פירוק של סיבי האקטין , וכך נוצר treadmilling שדוחף את ממברנת התא קדימה השלוחות של התא שנעות קדימה הם מסוג pseoudopodia ולא למילופודיה ולכן מדובר בעצם בתנועה **תלת מימדית** 2) הניגוד לתנועה המזנכימלית , הזחילה האמבואידית לא מסתמכת על עיגון אינטגרין למצע , העיגון פה הוא חלש יותר (ולכן התנועה מהירה יותר) , התאים יראו עגולים יותר מאשר בזחילה המזנכימלית 3) כיווץ אחרי של התא דרך סיבי סטרס שמערבין אקטין ומיוזין 2
72
זחילה ומיכרצעה תאית: Blebbing -
בתנועה זו בשונה משתי הקודמות , התארכות ממברנת התא קדימה אינה מתרחשת דרך treadmilling , אלא שממברנת התא מתנתקת מקומית מקורטקס האקטין וכך מאפשרת לזרימה של הציטופלסמה לדחוף את הממברנה קדימה הודות ללחץ ההידרוסטטי בתוך התא ברגע שה bleb נוצר , סיבי האקטין חוזרים ומתרכבים מחדש ליצירה של הקורטקס כאשר ה bleb עצמו מתארך , הוא אינו מכיל אקטין , בשלב הבא התא מעגן את עצמו למצע , ודוחף את עצמו קדימה בעזרת כיווץ אחורי
73
תנועה ומיגרציה תאית- חלבוני rho:
אמרנו שפולריות תאית דרושה לשם מיגרציה , אך לא רק, פולריות זו , אסימטריה אם תרצו , דרושה גם כן לתהליכים נוספים כגון חלוקת התא לשני תאי בת ועוד תהליכים תאיים כאמור ביצירת פולריות בתא , לשלד התא תפקיד מכרע ומרכזי , כך שמרבית המרכיבים המולקולריים שיוצרים את הפולריות הזאת הינם שמורים אבולוציונית היצירה של סוגים שונים של פולריות בתוך התא תלויים בבקרה מקומית של שחד האקטין ע״י סיגנלים חיצוניים או פנימיים. סיגנלים אלו מתכנסים בתוך התא לקבוצה של חלבוני GTPase קטנים , שנקראים rho proteins
74
פולריות תאית: חלבוני rho-
חלבונים אלה משתתפים ביצירת סיגנלים תאיים , שנשפיעה על שלד האקטין בתא וגורמת לו לייצר פולריות תאית שנחוצה לתהליכים תאיים רבים , כגון מיגרציה חברי משפחת rho proteins הם חלבונים ממשפחת ה GTPase , הם כולם מונומרים , ומתפקדים כמתגים מולקולריים , וכולם פעילים במצב קושר גטפ ולא גדפ חברי המשפחה הם: Rho Rac Cdc42
75
פולריות תאית: משפחת חלבוני rho-
כאמור חלבוני rho הם מתגים מולקולריים ממשפחת ה GTPase שנעים בין מצב פעיל קושר גטפ למצב בלתי פעיל קושר גדפ **תפקידם זה לייצר פוליריזציה בתא** , הם משפיעים על סיבי אקטין בתא וגורמים להם לעבור שינויים מבניים שמביאים ליצירת פולריות בתא שחיונית לפעולות תאיות רבות. 1) **הפעלה של Cdc42:** מניעה פולימריזציה של סיבי אקטין בפריפריית התא (מקדימה) ומובילה להיווצרות של שלוחות **פילופודיות** דו מימדיות ארוכות ורובות , (נזכור שפילופודיום הינו bundles) 2) הפעלה של Rac: מקדמת פלמור אקטין בפריפריה ליצירת רשת **למליפודיום** נרחבות , (נזכור שאלו הם גם כן שלוחות דו מימדיות , אך מסועפות) 3) הפעלה של rho: גורמת להיווצרות של צרורות סיבי אקטין עם מיוזין 2 לקבלת סיבי סטרס ו- focal adhesion , זה קורה בצד האחורי של התא. שלשת החלבונים האלה מבוקרים ע״י חלבון שנקרא GDI , חלבון זה יכול לקשור חלבוני G במצב הלא פעיל שלהם (קושרי גדפ) ולמנוע גישה של GEF אליהם כך שהם נשארים במצב לא פעיל לכל אחד מחברי המשפחה , יש מטרות רבות במורד הזרם המשפיעים על ארגון סיבי האקטין
76
פולריות ומיגרציה תאית, משפחת חלבוני rho: Cdc42 , Rac
שני החלבונים האלה פועלים בקדמת התא , ומקדמים פולריזציה ופולימיריזציה של סיבי אקטין תחילת התנועה התאית דורשת פולריזציה ראשונית בתא כדי שהתא יתכוונן לכיוון תנועה ספיציפי , **פה Cdc42** הינו קריטי , מפני שהוא מגדיר את כיוון התנועה !! החלבון Cdc42 אינו פועל לבד , אלא יש איתו מספר אפקטורים , כגון PAR3, אפקטורים אלה מסייעים ביצירת **הפילופודיה** ובכך יוצרים פולריות בתא (עקב סיגנל חיצוני). אחרי שהתרחשה פוליריזציה ראשונית של התא , סיבי אקטין עוברים נוקליאיזציה על ידי **Arp2/3 ופרופילין** שמופעלים בעקיפין ע״י **Rac** (שקושר גטפ) חלבון Rac מפעיל חלבון בשם WAVE (ששיך למשפחת ה NPFs) ומגייס אותו לממברנה הפלסמטית , WAVE בצורתו הפעילה (הפתוחה) מפעיל Arp2/3 שמתחיל נוקליאציה , ולאחר מכן נקשר אליו profilin שמקדם פולימיריזציה של אקטין כך נוצר בקדמת התא מבנה של lamellipodium שמוביל לתנועה
77
חלבון WAVE
בצורתו הסגורה אינו פעיל , ובצורתו הפתוחה הוא פעיל
78
פולריות ומיגרציה תאית, משפחת חלבוני rho: Rho-
חלבון rho-GTP , כלומר בצורתו הפעילה , חשוב גם הוא לנדידה תאית , ובעל חלבוני מטרה ואפקטורים שונים חלבון רהו פועל בחלק האחורי של התא , ועושה שני דברים: 1) הוא מגייס את החלבון פורמין , פקטור נוקליאציה , שיוצר צרורות אקטין פרללים ויציבים (לא מסועפים) (האפקט של רהו על פורמין דומה לאפקט של rac על wave , הוא שומר עליו יציב ופעיל) 2) רהו - גטפ (מצב פעיל) , מפעיל חלבון נוסף שנקרא ROCK , שבתורו מפעיל קינאז בשם LIM , lim מזרחן את החלבון cofilin , שהוא חלבון חיתוך של אקטין וגורם לדה-סטביליזציה שלו , ומשבית את פעילותו , כך נוצר בטוסיק של התא מבנה אקטין יציב וליניארי , שיכול כעת לקשור מיוזין 2 , הקישור בין אקטין למיוזין מאפשר כיווץ של האחורה של התא שדוחף אותו קדימה ומביא למיגרציה מלבד הפעלת הקינאז לים , ROCK מפעיל גם את מיוזין 2 בצורה עקיפה , על ידי עיכוב פוספורילציה בשרשת הקלה שלו , ריכוז מיוזין פעיל שעולה גורם ליצירת מבנים כמו סיבי סטרס ו focal adhesions שחיונים במיגרציה תאית
79
חלבון formin
פורמין נשמר בתא במצב לא פעיל ע״י אוטואינהיביציה. באינטראקציה עם Rho-GTP הםורמין נפתח ונחשף אתר קישור לקצה פלוס של אקטין ואתר קישור לפרופילין
80
פולריות ומיגרציה תאית: סיגנלים חוץ תאיים-
סיגנלים חוץ תאיים יכולים להכתיב את הכיוון של הגירת התא , כימוטקסיס היא תנועה של התא לכיוון / או הרחק מכימיקל מסיס כלשהו שמופרש בסביבתו אם כך , הכימיקל הזה הינו סיגנל חוץ תאי , הוא משפיע על חלבוני Rho וגורם לשינויים בקוטביות התא נויטרופילים נעים לכיוון פתוגנים עקב גירוי כימוטקטי , החיידק מפריש ריכוזים נמוכים מאד של פפטיד עם פורמיל N-formylated peptides שנקלטים ברצפטורים של הנויטרופיל ומושכים אותו לכיוון החיידק
81
המטריקס החוץ תאי: ECM-
ישנם 3 מרכיבים עיקריים שבונים את המטריקס החוץ תאי: 1) פוליסכרידים גדולים וטעונים שנקראים GAGs המחוברים קוולנטית לחלבונים ליצירת **פרוטאוגליקנים**. נוכחות פרוטאוגליקנים יוצרת רקמת חיבור מימית , דמויית ג׳ל GAGs: glycosaminoglycans 2) **חלבונים סיביים** כדוגמת קולגן ואלסטין. נוכחות קולגן ברקמת החיבור מקשיחה אותה , בעוד אלסטין יוצר גמישות 3) **גליקופרוטאינים** הנושאים אוליגוסכרידים המחוברים לשיירי אספרגין , עוזרים בתהליכי נדידה והתמיינות של תאים ההרכבים השונים של שלשת המרכיבים האלה קובעים את ייחודיות הרקמה גאגס מקנים לרקמת החיבור יכולת לעמוד בלחצי דחיסה קולגן לעומת זאת , מקנים יכולת לעמוד בכוחות מתיחה
82
המטריקס החוץ תאי - ביונקים
ביונקים יש 300 חלבוני מטריקס כולל כ 36 סוגי פרוטואוגליקנים , 40 סוגי קולגן ויותר מ 200 גליקופרוטאינים
83
המטריקס החוץ תאי - פרוטאוגליקנים ו GAG
שרשראות GAGs סופחות מים , ולכן הן תופסות שטח ויוצרות מרקם ג׳לי נזכיר ש GAGs הם דיסכרידים שמתחברים לחלבונים ליצירת פרוטאוגליקנים , יש 4 קבוצות עיקריות של GAGs , אשר נבדלות על פי סוגי הסוכר שבהם , סוג החיבור בין שני הסוכרים ומיקום קבוצת הסולפט שקף 126 , אותנו מעניין hyaluronan
84
המטריקס החוץ תאי - פרוטאוגליקנים ו GAG
כבר אמרנו מקודם ש GAGs תופסים שטח רב , וסופחים מים , כיצד זה קורה ? 1) מבחינת שטח: נוכחות קבוצות שליליות על גאג (סולפט וקרבוקסיל) הופכת את המולקולה למאד מאד הידרופילית , ולכן בתווך המימי שבו תאים חיים גאג מקבל מבנה פרוס ופתוח (אין לו סיבה ליצור מבנה גלובולרי כי אינו מנסה להסתיר ליבה הידרופובית) אי לכך גאגס תופסים נפח גדול מאד יחסית למסתם וכך הם יוצרים מרקם של ג׳ל גם בריכוזים נמוכים מבחינת מסה לעומת נפח , משקלם ברקמת החיבור נמוך מ 10% מהמשקל של חלבונים , אל הן ממלאות את רוב החלל החוץ תאי 2) מבחינת ספיחת מים: צפיפות גבוהה של מטענים שליליים מושכת ענן של קטיונים (בעיקר נתרן) , מים הולכים בעקבות נתרן , ולכן גאגס סופחים המון מים אל המטריקס פגמים בייצור כאגס גורמים למחלות אצל בני אדם , למשל פגיעה בייצור של dermatan sulfate תגרום לאנשים להיות נמוכים , נראים זקנים בגיל צעיר , בעיות עור ומפרקים
85
GAGS פרוטאוגליקנים ו חומצה היאלורונית , תכונות -
חומצה היאלרונית מתפקדת כתופסת חלל במהלך יצירת הרקמות (בהתפתחות עוברית) ואיחוי פצעים מדובר בעצם בגאג הפשוט ביותר גדולה מאד , מורכבת מחזרות של כ 25000 דיסכרידים בננגוד לשאר הגאגס אינה מכילה קבוצת סולפט כל היחידות הדיסכרידיות שבה זהות לרוב אינה מתחברת קוולנטית לחלבון בניגוד לגאגס אחרים שמיוצרים בתא ואז מופרשים ל ECM , חומצה היאלרונית נטווית ישירות החוצה מהתא ע״י קומפלקס אינזימטי שקשור לממברנת התא
86
פרוטאוגליקנים ו GAGS: חומצה היאלרונית , תפקידים:
תאי אפיתל מפרישים מהצד הבזאלי חומצה היאלרונית , זאת יוצרת חלל נטול תאים שאז כל מיני תאים אחרים יוכלו להגר אל תוכו בלב המתפתח , חומצה היאלרונית מניעה יצירה של מסתמים ומחיצה בין חדרית חומצה החאלרונית הינה מרכיב חשוב בנוזל המפרקים , שם היא מתפקדת כחומר סיכה בעלת תפקיד באיחוי פצעים עודפים של חומצה היאלרונית שהגוף לא צריך אותם מפורקים ע״י אנזים שנקרא hyaluronidase
87
פרוטאוגליקנים מורכבים משרשראות GAGs שמחוברות קוולנטית ל core protein
**חוץ מחומצה היאלרונית** , כל סוגי ה GAGs מחוברים לחלבוני הליבה בצורה קוולנטית וכך נוצרים פרוטאוגליקנים פרוטאוגליקנים מיוצרים ע״י מרבית תאי בעלי החיים על פי הגדרה , לפחות אחד משיירי הסוכר הצדדיים של פרוטאוגליקן חייב להיות GAG כיצד נוצרים פרוטאוגליקנים ? ריבוזומים המעוגנים לממברנת ה ER מסנתזים אל תוך הלומן שלו חלבונים , אלה הם חלבוני הליבה , מה ER החלבונים האלה עוברים בטרנספורט וזיקולרי אל הגולג׳י , שם מתווספת השרשרת הסכרידית בתהליך של O-glycozilation
88
תהליך העיבוד שעוברים פרוטאוגליקנים בגולג׳י:
בגולג׳י מתווספים שיירי הסכריד לחלבונים שהגיעו מה ER לקבלת פרוטאוגליקן 1) תחילה על שייר **סרין** בחלבון הליבה מתווסף טטראסכריד , שמהווה מעין פריימר עליו מתווסף ה GAG 2) ה GAG מתווסף בהדרגה **מונומר מונומר** ע״י glycosyl transferase ספיציפיים רוב ה GAGs שמתווספים לחלבון בגולג׳י עוברים מספר מודיפיקציות לפני כן כגון סולפציה להגדלת מטען שלילי או לחילופין אפימיריזציה לשינוי קונפיגורציה שקף 133
89
פרוטאוגליקנים מורכבים משרשראות GAGs המחוברים קוולנטית לcore protein פרוטאוגליקנים מיוחדים:
הפרוטאוגליקן **aggrecan** , מרכיב עיקרי של סחוס , בנוי מכ 100 שרשראות של GAG , ויש לו משקל של 10^6*3 דלתון. שקף 135 מתאר מבנה של אגריקן מרבית הפרוטאוגליקנים האחרים הם קטנים בהרבה , עם 1 - 10 גאגס בלבד כמו הפרוטאוגליקן decorin המופרש ע״י פיברובלסטים ובעל שרשרת GAG אחת בלבד דקורין נקשר לסיבי קולגן ומווסת את יכולת המתיחה שלהם עכברים ללא דקורין הם בעלי עור שברירי ויכולת מתיחה ירודה פרוטאוגליקנים וגאגסנמסוגלים להיקשר לחלבונים סיביים כמו קולגן (אולי כחלק מה ECM) , עם הלאמינה הבזאלית ועם מרכיבי מטריקס נוספים אסוציאציות: אגריקן גדול וכבד ולכן שוקע , יוצר אגרגט דקורין , דקורציה , קטן וסימפטי
90
מטריקס חוץ תאי: חלבונים סיביים , קולגן ואלסטין -
שני החלבונים הסיביים העיקריים שאנחנו דנים בהם בהקשר של מטריקס חוץ תאי הם קולגן ואלסטין. **קולגן**: משפחה של חלבונים סיביים הקיימים בכל בעלי החיים הרב תאיים , קולגן מקנה למבנים שהוא נמצא בהם קשיחות. מרכיב של העור והעצמות החלבון הנפוץ ביותר ביונקים , 25% מהמסה החלבונית בגוף מבנה של טריפל הליקס: שלש שרשראות קולגן שנקראות alpha chains נכרכות זו סביב זו ליצירת סופרהליקס ביובי 1.5 ננומטר , בפיתול ימני מולקולת הקולגן עשירה בח״א מסוג פרולים וגליצין
91
מטריקס חוץ תאי: חלבונים סיביים, קולגן ואלסטין -
שני החלבונים הסיביים העיקריים שאנחנו דנים בהם בהקשר של מטריקס חוץ תאי הם קולגן ואלסטין. **אלסטין**: מרכיב ב ECM של רקמות רבות , הוא בונה בהם סיבים אלסטיים שחיוניים לתפקודם של רקמות כאלה שדורשות מידה של אלסטיות לשם תפקוד תקין כגון עור , כל״ד וריאות מקנה לרקמות שהוא נמצא בהם אלסטיות , וזה נותן לרקמות יכולת לחזור לצורתם הטבעית ולהתאושש לאחר מתיחה המרכיב העיקרי של הסיבים האלה הוא החלבון אלסטין , שהוא חלבון הידרופובי מאד , **שדומה לקולגן בכך שהוא עשיר בשיירי פרולין וגליצין , אך שונה ממנו בכך שאינו עובר גליקוזילציה!!** בתא מיוצר חומר בשם tropo elastin , שאז מופרש מהתא החוצה אל החלל החוץ תאי , בחלל נוצרים קשרי צילוב קוולנטיים בין יחידות של טרופו אלסטין , וכך נוצרים סיבים של אלסטין קרוב לממברנת התא
92
מטריקס חוץ תאי: קולגן לעומת אלסטין:
שניהם עשירים בשיירי פרולין וגליצין קולגן עובר גליקוזילציה , אך אלסטין לא! קולגן נותן קשיחות , אלסטין נותן גמישות! סיבי קולגן ארוכים ולא גמישים נשזרים בתוך סיבי האלסטין על מנת להגביל את המידה בה הם יכולים להתמתח ועל מנת למנוע את קריעת הרקמה שניהם עוברים מחוץ לתא , בחלל החוץ תאי , קשרי צילוב ליצירת המבנה הסיבי , **קשרי הצילוב הם בין ח״א מסוג ליזין** שקף 140
93
אלסטין , תכונות ומאפיינים:
חלבון האלסטין מורכב משני סוגי סגמנטים החוזרים על עצמם לאורך השרשרת החלבונית , **לציין ששני הסגמנטים מתורגמים משני אקסונים נפרדים** 1) סגמנטים הידרופוביים החשובים למאפיינים האלסטיים של המולקולה 2) סגמנטי אלפא הליקס העשירים באלאנין וליזין ואחראיים על יצירת קשרי צילוב עם מולקולות שכנות על ידי קשרים קוולנטיים בין שיירי ליזין קרובים במצב הרפוי שלו , הסיב מקבל צורה אקראית random coil , שככל הנראה מאפשרת למולקולה להימתח ולחזור לצורתה המקורית כמו רצועות גומי שקף 141 חלבון האלסטין הוא החלבון הנפוץ ביותר ב ECM של עורקים ומהווה 50% מהמשקל היבש של אבי העורקים , פגם בייצור האחסטין עלול להוביל למבנה מוצר של אבי העורקים ולחלוקה מוגברת בתאים של השריר החלק שבונה אותו (פיצוי)
94
סיבים אלסטיים לא מורכבים רק מאלסטין: Microfibrils-
מיקרופיברילות הן סיבים שבנויים מגליקופרוטאינים שונים , הן **יריעות אלסטית** שמכסות את ליבת האלסטין ויש להן עובי של 10 ננומטר המיקרופיברילות מופיעות לפני אלסטין ברקמות מתפתחות ולכן הסברה היא שהן מהוות סוג של פיגום עליו נבנה ומתארגן האלסטין עצמו ישנם רקמות בהן מיקרופיברילות קיימות ללא אלסטין , והן מקנות לרקמה את הגמישות הנחוצה , כגון בעיניים , שם הם אחראים על להחזיק את העדשה במקומה הנכון אחד הגליקופרוטאינים שבונים מיקרופיברילות הוא fibrillin שנקשר לאלסטין והינו חיוני לשלמותם פגיעה בפיברילין תגרום למחלה בשם marfan’s syndrome , במחלה זו: דופן אבי העורקים אינה תקינה ועולה הסיכון לקריעה שלה (חוסר באלסטיות ?) המיקום של עדשת העין אינו נכון פגיעה בשלד ובמפרקים אנשים כאלה הם בדרך כלל גבוהים ורזים - אברהם לינקולן
95
המטריקס החוץ תאי: גליקופרוטאינים-
הקבוצה השלישית שבונה את המטריקס החוץ תאי , בקבוצה הזאת החלבון הוא הקובע מאפיין בולט של גליקופרוטאינים הוא שהם מכילים מספר דומיינים , כל דומיין מכיל אתרי קשירה ספיציפיים למקרומולקולות אחרות **של המטריקס** ולרצפטורים על פני שטח התאים **ועל כן התפקיד של גליקופרוטאינים הוא לארגן את המטריקס דרך קשירת מרכיבי מטריקס שונים , וכן להוות אתרי עיגון של תאים אליו** ישנם מעל 200 סוגים של גליקופרוטאינים בתאים יונקים
96
פיברונקטין וגליקופרוטאינים מסייעים בארגון ה ECM
הם מכווינים תנועה של התאים (תפקיד שגם פרוטאוגליקנים עושים) גליקופרוטאינים יוצרים מסילות עליהם תאים נעים , וכן יוצרים מחסומים סביב אזורים בגוף שמונעים מתאים לא נכונים להגיע אליהם פיברונקטין fibronectin הוא גליקופרוטאין גדול הקיים בכל החולייתנים וחיוני לאינטראקציות בין **תא ל ECM** פגיעה בפיברונקטין גורמת לתאי אנדותל לייצר כלי דם לא תקינים , עכברים עם פגיעה בפיברונקטין למשל מתים מוקדם.
97
פיברונקטין וגליקופרוטאינים נוספים מסייעים בארגון ה ECM: Fibronectin-
פיברונקטין fibronectin הוא דימר , בנוי משתי תת יחידות גדולות המחוברות זו לזו ע״י קשרים דיסולפידיים בקצה ה C טרמינלי שלהם כל תת יחידה מכילה דומיינים החוזרים על עצמם- סדרה שנקראת module , הסדרות האלה מופרדות זו מזו ע״י שרשרת פפטידית קצרה וגמישה **שקף 147** כל דומיין מתמחה בקשירה של מולקולה אחרת , דפוס קישור נפוץ של פיברונקטין הוא: * בדומיין אחד הוא קושר קולגן * בדומיין אחר הוא קושר פרוטאוגליקנים * בדומיין נוסף הוא קושר אינטגרינים על פני שטח התא דרך הקישור הזה שמצד אחד קושר מרכיבי מטריקס ומצד שני תאים (דרך אינטגרינים) , פיברונקטין מחבר תאים עם המטריקס שמסביבם ומעגן אותם אליו. הקישור של פיברינוקטין לאינטגרינים על פני שטח התא מתרחש דרך רצף של 3 ח״א RGD (ארג, גלצין, אספרטט) פפטידים קצרים , עם רצף RGD יכולים להתחרות עם פיברונקטין על קישור לאנטגרינים על פני שטח התא , ובזה לעכב את חיבור התאים למטריקס
98
גליקופרוטאינים ופרוטאוגליקנים הם שניהם מרכיבים של ה ECM:
פרוטאוגליקנים נבדלים מגליקופרוטאינים על פי הטבע שלהם , הכמות והסידור של שיירי הסוכר על פי הגדרה , לפחות אחד משיירי הסוכר הצדדיים של פרוטאוגליקן חייב להיות GAG כליקופרוטאינים מכילים לרוב אוליגוסכרידים קצרים ומסועפים , בפרוטאוגליקנים המרכיב הסוכרי הוא לרוב שרשראות GAG ארוכות ולא מסועפות (לרוב כל שרשרת גאג היא בת 80 סוכרים) בגליקופרוטאינים הסחלק הסוכרי מהווה חלק קטן יחסית מסך הגליקופרוטאין. בפרוטאוגליקן , החלק הסוכרי הוא העיקר , והוא יכול להגיע לכדי 95% מסך כל המבנה **לפרוטאוגליקנים יש את הפוטנציאל להטרוגניות בלתי מוגבלת** , סוג אחד של חלבון ליבה יכול לשאת מספר משתנה של שרשראות גאג , וסוגים שונים של גאגס , והגאג עצמו יכול לעבור דפוסים משתנים של סולפציה
99
ממברנת הבסיס , basal lamina היא צורה מיוחדת של ECM
היא יריעה דקה , מהווה חלק מהמטריקס החוץ תאי , קיימת מתחת **לכל** רקמת תאי אפיתל , ולכן מפרידה בין שכבת תאי האפיתל לבין רקמת החיבור סיבי הקולגן במטריקס יכולים להתחבר אליה לממברנת הבסיס מספר תפקידים: * היא כאמור מפרידה בין תאי אפיתל לרקמת החיבור מתחתיהם * היא קובעת את הפולריות של רקמת האפיתל (בזאלי - אפיקלי) * משפיעה על המטבוליזם של התא * משמשת כמסלול להגירת תאים * מקדמת הישרדות או התמיינות של תאים * קובעת את ארגון החלבונים בממברנות הפלסמטיות השכנות
100
ממברנת הבסיס או basal lamina היא צורה מיוחדת של ECM: התפקיד המכני של הממברנה-
ממברנת הבסיס היא בעלת , כאמור , מספר תפקידים , בין היתר , תפקיד מכני , ממברנת הבסיס מחזיקה את שתי שכבות העור , הדרמיס והאפידרמיס מחוברות יחדיו. פגמם בממברנת הבסיס , או בקולגנים שמחברים אותה לרקמת החיבור מתחתיה , יגרמו למחלה קשה ולטאלית בשם Junctional eoidermolysis bullosa שבה שכבת האפידרמיס מתנתקת משכבת הדרמיס שקף 151 מראה שרקמת החיבור שמתחת לממברנת הבסיס כוללת בתוכה את רכיבי ה ECM (שמורכב מ 3 מחלקות) בנוסף אליו יש תאים ועוד מרכיבים ברקמת החיבור
101
ממברנת הבסיס , basal lamina : תכונות-
השכבה מוקפת בתאי אפיתל מעליה , וברקמת החיבור מתחתיה , בפועל היא מסונתזת ע״י שני סוגי התאים , תאי האפיתל תורמים סט אחד של מרכיבים , בזמן שתאי רקמת החיבור מתחתיה תורמים את החלק השני ההרכב המדויק של ממברנת הבסיס משתנה בין רקמות שונות , ואף בין אזורים שונים של אותה ממברנה ממברנת הבסיס אינה מכילה תאים , והיא לרוב מורכבת מ: גליקופרוטאינים: **laminin** , **nidogen** ,fibronectin פרוטאוגליקן: perlecan קולגן: **קולגן 4 בעיקר** , קולגן 18 כחלק מחלבון ליבה של פרוטאוגליקנים !!! אני מבין מפה שפיברונקטין הוא מאד חשוב ונפוץ ב ECM שבתוך רקמת החיבור , אך פחות בממברנת הבסיס ? !!! המרכיבים העיקריים של ממברנת הבסיס הם laminin ו- קולגן 4
102
ממברנת הבסיס , basal lamina : למינין וקולגן 4 הם המרכיבים העיקריים של הממברנה-
למינין (laminin) הוא המארגן העיקרי של היריעה , ממברנת הבסיס מכילה בעיקר מולקולות למינין מוקדם בהתפתחות **למינין הוא סוג של גליקופרוטאין** מורכב מ 3 שרשראות פפטידיות , אלפא , בטא , וגאמא המוחזקות ביחד ע״י **קשרים דיסולפידיים** המבנה של למינין הינו אסימטרי שקף 155 למינין וקולגן 4 קושרים ביחד מרכיבי ECM נוספים , וכן את ממברנת התא (נראה לי של האפיתל הסמוך) דרך אנטגרינים , וכך מייצרים רשת מצולבת של חלבונים וסוכרים. הקישור לממברנת התא דרך אינטגרין הוא אך ורק ע״י למינין שקף 156
103
לתאים יש את היכולת לפרק את המטריקס , כמו שיש להם גם יכולת לבנות אותו: פירוק המטריקס נקרא ״matrix degradation״
פירוק המטריקס נדרש במקרים כמו תיקון רקמות מפציעות ונזקים המטריקס אינו יציב וסטטי , אלא שישו לו turnover , כלומר שחלוף מתמיד של מרכיבי המטריקס וסינתזה מחדש שלהם תהליך ה remodeling של עצמות הוא גודמה של turnover עבור תאים בודדים שנמצאים ברקמת החיבור ומוקפים במטריקס , או כאלה שנודדים דרכה כמו תאי מערכת החיסון או גרורות סרטניות היכולת לפרק את המטריקס הינה חיונית והכרחית אחרת הם פשוט היו נתקעים שם תאים אלה מפרישים אנזימים פרוטאוליטיים (פרוטאזות) בסביבתם שמפרקים את המרכיבים החלבוניים של המטריקס: קולגן , למינין , ו- פיברונקטין. אנזימים אחה שייכים לשתי משפחות: אנזימי matrix metalliprotease שמשתמשים בסידן או אבץ לפעילותם אנזימי serine protesse שבאתר הפעיל שלהם יש סרין ריאקטיבי
104
צמתים תאיים:
צמתים תאיים מתחלקים לשני סוגים: **צמתי תא - תא:** כוללים tight junctions (תפקיד באטימה) צמתי gap junctions (תפקיד בתקשורת) צמתי anchoring junctions (תפקיד בעגינה) **צמתי תא - ECM:** פה יש רק anchoring junctions, שיש להם תפקיד אחד , והוא עגינה! שקף 162
105
צמתים תאיים: צמתי אטימה , tight junctions-
אלה צמתים מסוג תא-תא המטרה שלהם היא לאטום **באופן חלקי** את המעבר בין תאים סמוכים ,כדי שמולקולות לא יוכלו לנדוד באופן חופשי בין שני הצדדים. האטימה שהם עושים **איננה הרמטית** כאמור , אלא מאפשרת מעבר סלקטיבי של כל מיני מומסים ונוזלים. תאי אפיתל פולריים עושים שימוש נרחב בצמתים אלה , תאי האפיתל חייבים לשמור **בצורה פסיבית ואקטיבית** על אסימטריה בין הצד האפיקלי לצד הבזאלי שלהם , האסימטריה הזאת קיימת גם בין שני המדורים שהם מפרידים בינהם (הפרדת נוזלים בעלי הרכב כימי שונה) וגם בהרכב הממברנות שלהם (הרכב חלבונים ושומנים שונה), וצמתים אלה משרתים את שתי המטרות האלה. ״לכל תאי האפיתל תפקיד אחד משותף , הם מתפקדים כמחסום חדיר סלקטיבית ע״י הפרדה בין הנוזלים בשני צידי התא , שהם בעלי הרכבים כימיים (מומסים) שונים״ **צמתי אטימה בד״כ נמצאים אפיקלית לצמתים אחרים** המערך השלם של 3 הצמתים הראשונים נקרא junctional complex שקף 164
106
צמתים תאיים: צמתי אטימה , tight junctions- Claudin , occludin , tricellulin
צמתים אלה בנויים מ 3 מרכיבים חלבוניים, קלאודין , אוקלודין , טריצלולין החלבונים האלה הם חלבונים טרנסממברנליים **עם 4 דומיינים שחוצים את הממברנה** גם ה N טרמינל וגם ה C טרמינל פונים לצד הציטופלסמטי של הממברנה , שם הם מתחברים לשלד התא דרך אינטראקציה עם אקטין, החלק החיצוני שלהם שפונה לסביבה נקשר לחלק החיצוני של חלבונים דומים על תא אחר , וכך נוצרת צומת אטימה שקף 165
107
צמתים תאיים: צמתי אטימה , tight junctions- Claudin , occludin , tricellulin
**קלאודין:** זהו החלבון החשוב ביותר **ל assembly** של צמתי האטימה **ולמבנה** התקין שלהם , פגיעה בגן לקלאודין תפגע ביכולת התאמלייצר צמתי אטימה , מה שיכול להיות פטאלי עבור האורגניזם. החדרת הגן באופן מלאכותי לתאים תקנה להם יכולת לייצר את הגן! בבני אדם ישנם 24 גנים לקלאודין שמבוטאים ברקמות שונות , קלאודין ספיציפי בכליה מאפשר מעבר מגנזיום חזרה לדם (ספיגה חוזרת), פגיעה בגן תגרום לאובדן מגנזיום רב בשתן. **אוקלודין:** חלבון נוסף שקיים בצמתי אטימה , אינו חשוב ליצירה של הצמתים , אך חשוב לשם הגבלת החדירות של הצומת , הוא החלבון המבני העיקרי **טריצלולין:** חלבון טרנסממברנלי נוסף שקיים בצמתי האטימה, דרוש לאטימת הממברנות , מונע דליפה בנקודות בהן שלשה תאים נפגשים אמרנו מקודם שהאטימה בצמתי אטימה אינה הרמטית , שלשת החלבונים הנ״ל יוצרים מה שנקרא paracellular pores שהם תעלות סלקטיביות המאפשרות את המעבר של יונים ספיציפיים בין שני תאים (טרנספורט פאראצלולרי)
108
צמתים תאיים: צמתי אטימה , tight junctions-
חלבוני קלאודין חיוניים ביותר ליצירה של הצמתים חלבוני אוקלודין הם החלבונים המבניים העיקריים בצמתים אנחנו קוראים לחלבוני **האוקלידין** zonula occludens (zo) שלשת החלבונים העיקריים במשפחה הם ZO1, ZO2, ZO3 שמהווים את חלבוני הפיגום שעליהם נבנית צומת האטימה משפחת חלבוני ה ZO , היא משפחה של חלבונים תוך תאיים הכוללים דומיינים רבים במבנה שלהם , נקראים PDZ domains, דרך דומיינים אלה חלבוני ZO עושים אינטראקציות חלבון-חלבון עם חלבונים אחרים **בקצה ה C טרמינלי שלהם** בשקף 167 יש סכמה של ה PDZ domains שעל חלבוני ZO , דרכם הם עושים אינטראקציות חלבון-חלבון עם קלאודינים , אוקלודינים אחרים ואקטין , בשקף לא מצויין אינטראקציות עם טריצלולינים.
109
צמתים תאיים: צמתי עגינה , anchoring junctions-
צמתי עגינה קיימים בין תא לתא אחר , וכן קיימים בין התא למצע ! בצומת עגינה בין תא לתא ישנם שני סוגים: - צמתי היצמדות שמערבים קדהרינים קלאסיים classic cadherin ואקטין - דסמוזומים שמערבים קדהרינים לא קלאסיים וביבי ביניים בצומת עגינה בין תא למצע (ECM) , החיבור הוא דרך חלבון אינטגרין על פני התא (integrin) בין אם מדובר בקדהרין קלאסי או לא קלאסי או אינטגרין , כל החלבונים הם טרנסממברנליים , והם מתחברים , בתוך התא , לשלד התא דרך חלבון אדפטור. שקף 168
110
צמתים תאיים: צמתי עגינה adherens בין תא לתא-
נקראים גם צמתי הצמדה , Adherence junctions צמתים אלו קושרים בין שני תאים סמוכים דרך אינטראקציית חלבון-חלבון , בד״כ מדובר בקדהרין שקושר בין שני תאים סמוכים. בתוך התא הם קושרים סיבי **אקטין** דרך חלבון אדפטור , כך הם מעגנים תאים סמוכים אחד לשני. צמתים אלה אינם קשורים למעבר חומרים סלקטיבי , אלא שהם תורמים לקאורדינציה בין תאים שכנים ומקנים חוזק וגמישות לרקמה צמתי הצמדה מבוססים כל קדהרין קלאסי שנקרא גם Ca adherin , ישנם 3 סוגי קדהרין קלאסי עיקריים: * p cadherin * E cadherin * N cadherin חלבונים אלה יוצרים adhesion belt סביב התאים שהם קושרים “Encircling each of the interacting cells”
111
צמתים תאיים: צמתי עגינה , adherens- חלבוני catenin אחראים על קישור של קדהרינים קלאסיים לסיבי אקטין
בצמתי הצמדה בין תא לתא , החלבונים העיקריים הם חלבוני קדהרין , מתוך משפחת הקדהרינים , 3 עיקריים שקיימים בצמתי הצמדה: PEN חלבוני קדהרין הם חלבונים טרנסממברנליים , החלקים שפונים כלפי חוץ , ה N טרמינל הם אלה שקושרים שני תאים סמוכים זה לזה דרך אינטראקציה חלבון-חלבון (קדהרין-קדהרין) החלקים הציטוזוליים , C טרמינל , נקשרים לסיבי אקטין בשלד התא , דרך חלבון אדפטור , שנקרא catenin קיימים שלשה חלבונים אדפטוריים מסוג catenin: Beta catenin P120 catenin alpha catenin בטא ו p120 נקשרים ישירות לחלק הציטוזולי של חלבון קדהרין , אולם אלפא נקשר לבטא ומגייס חלבונים נוספים על מנת לספק חיבור דינמי לסיבי האקטין שקף 170
112
צמתים תאיים: צמתי עגינה - קדהרינים יוצרים היצמדות הומופילית
**צמתי עגינה בין תאים** הם בדרך כלל סימטריים , אם הקישור בצד אחד הוא לאקטין , אז גם בצד השני יהיה קישור לצומת אקטין קדהרינים אינם יוצאים מן הכלל בהקשר זה והם יוצרים צמתים סימטריים , או מה שנקרא קישור הומופילי המרווח בין תאים שכנים יקבע לפי סוג הקדהרינים שמשתתפים ביצירת הצומת ״קדהרינים בדרך כלל נקשרים בצורה הומופילית ומולקולות אדהזיה אחרות יכולות להיקשר הטרופילית״
113
צמתים תאיים: צמתי עגינה בין תאים-
אמרנו שקדהרין הוא חלבון טרנסממברנלי , החלק ה C טרמינלי שלו מופנה כלפי הציטוזול שם הוא קושר סיבי אקטין , והחלק ה N טרמינלי שלו כלפי חוץ שם הוא קושר קדהרין אחר , החלק החוץ תאי של קדהרין , מכיל המון דומיינים , נקראים EC domains extracellular cadherin domains כל דומיין יוצר יחידה מבנית קשיחה יחסית המחוברת לדומיין הבא בעזרת hinge , יוני סידן נקשרים לאתרים ליד ה hinge ומגבילים את הגמישות והתנועתיות שלו כך שהשרשרת השלמה של דומייני הקדהרין יתנהגו כיחידה אחת קשיחה ומעט מעוקלת כאשר יוני סידן מוסרים , ה hinges עוברים כיפוף ונהיים רפויים , וכן האפיניות של הקדהרין לקדהרין השני יורדת , מה שמחליש (אפילו מנתק ?) את הקשר בינהם הקשירה ההומופילית בין שני קדהרינים מתרחשת בקצה ה N טרמינלי של דומיין הקדהרין הרחוק ביותר מהממברנה! שקף 172
114
צמתים תאיים: צמצי עגינה - Velcro effect
בשונה מרצפטור הקושר את הליגנד שלו באפיניות גבוהה יחסית , הקשר קדהרין-קדהרין בצומת היצמדות בין תאית נעשה באפיניות נמוכה יחסית החוזק של הצומת מתקבל הודות לריבוי אינטראקציות קדהרין-קדהרין , כמו כן , כאשר הן נקשרות לשותף בתא השני , מולקולות קדהרין לרוב מתאגדות יחד אחת ליד השניה כך שהקשר הכולל המתקבל בצומת שכזה חזק בהרבה מהקשרים הבודדים המרכיבים אותו המנגנון הזה של ריבוי קשרים והתאגדות הקדהרינים זה לצד זה , מאפשר חוזק יחסי של הצומת , אך מנגד גם מאפשר פירוק שלה במידת הצורך , מה שנקרא אפקט הסקוטץ׳ לקשרי קדהרין - קדהרין יש אווידיות גבוהה אך אפיניות נמוכה Avidity vs affinity
115
צמתים תאיים: צמתי עגינה- צומת דסמוזום בין תא לתא
כמו שבצומת הצמדה קדהרינים קלאסיים נקשרים זה לזה בצד אחד ולסיבי אקטין דרך catenin מצד שני בדסמוזום , חלבוני קדהרין לא קלאסיים נקשרים זה לזה מצד אחד , ולסיבי ביניים דרך חלבוני אדפטור מצד שני.
116
צמתים תאיים: צמתי עגינה בין תא לתא , דסמוזום- תכונות
תפקידם העיקרי של הדסמוזומים הוא לספק חוזק מכני , ולכן נמצא אותם ברקמות שנתונות לעומסים מכניים כבדים כגון שרירי הלב והאפידרמיס דסמוזומים חשובים מאד בחולייתנים , אך לא נמצא אותם בדרוזופילה למשל הם מתחברים לשלד התא דרך סיבי ביניים , ספיציפית דרך keratin filaments במרבית תאי האפיתל ו- Desmin filaments בתאי שריר הלב. מבחינה מורפולוגית, דסמוזום נראים כמו כפתורים שמהדקים תאים סמוכים יחדיו, בתוך התא נראה צרורות של סיבי ביניים שנראים כמו חבלים שנמתחים מהדסמוזום פנימה , החיבור בין תאים שכנים דרך קדהרינים דסמוזומליים מייצר רשת שנמתחת לאורך כל הרקמה. מורפולוגיה זו מאפשרת לרקמה לעמוד בכח מתיחה גדול.
117
צמתים תאיים: צמתי עגינה בין תא לתא , דסמוזום- החלבונים המשתתפים ביצירת הצומת
אמרנו שדסמוזום בנוי מקדהרינים לא קלאסיים שקושרים שני תאים סמוכים יחדיו , כלפי פנים , החלק הציטוזולי של הקדהרין קושר סיבי ביניים (קרטין / דסמין) דרך חלבוני אדפטור. שני סוגי הקדהרין הלא קלאסי העיקריים בדסמוזום: **Desmocollin ו desmoglein** שני קדהרינים אלא גם כן תלויים בסידן (ולכן ככל הנראה כל המוטיב המבני של הדומיינים וה hinge תקף גם פה) חלבוני האדפטור שקושרים בין קדהרינים לסיבי ביניים הם: פלקוגלובין plakoglobin פלקופילין plakophilin דסמופלקין desmoplakin הם נמצאים סמוך לחלק הציטוזולי של הממברנה , שם הם יוצרים פלאק אחיו נקשרים סיבי הביניים Dense plaque of adaptor proteins שקף 176 פלקוגחובין גם נקרא gana catenin פלקופילין הוא ררוב משפחה של p120 catenin
118
צמתים תאיים: צמתי תקשורת gap junctions
חור בין תא לתא שמחבר בין הציטופלסמות של התאים , ומאפשר מעבר חומרים בינהם , צמתים מסוג gap junctions מצמדים תאים חשמלית ומטבולית מבנה זה נפוץ מאד במרבית רקמותיהם של בעלי חיים , בעיקר ברקמות אפיתל , לב , וחיבור 1) קונקסין - חלבון טרנסממברנלי שמהווה את המרכיב הבסיסי של צמצי תקשורת, בבני אדם קיימים 21 איזופורמים 2) 6 קונקסינים מתחברים יחדיו ליצירת קונקסון , 3) שני קונקסונים משני תאים צמודים מתחברים ליצירת תעלה שמחברת את הציטופלסמות שלהם , תעלה זו היא בעצם ה gap junction שמורכבת משני קונקסונים או 12 קונקסינים בחסרי חוליות במקום קונקסין יש innexin בצמחים במקום gap יש plasmodesmata קוטר התעחה הוא 1.4 ננומטר תעלות מסוג gap יכולות להיות הומוטיפיות ויכולות להיות הטרוטיפיות. שקף 180
119
צמתים תאיים: צמתי תקשורת gap juncti
אמרנו שצמציםמאחה עושים גם צימוד מיטבוחימוגם צימוד חשמלי זרם חשמלי (יונים) המוזרק לתא אחד , יגיע לתא איר שמחובר אליו ב gap דרך מעבר יונים בתעלה תאי שריר הלב , ותאי שריר חלק במעיים מצומדים חשמלית דרך תעלות gap מה שמאפשר לתאים לעבוד בצורה מסונכרנת תעלות gap קיימות גם ברקמות שאינן יכולות לעבור עירור חשמלי (לא אקסיטביליים) ע״י פלורסנסיה הצליחו לקבוע את גודל המולקולות שיכולות לעבור דרך תעלות gap , נמצא כי מולקולות מ 1000 דלתון ומטה (ח״א , נוקליאוטידים , יונים, סוכרים , cAMP , IP3, ויטמינים) מצליחות לחצות את התעלה , אולם הפולימרים שלהם לא (חלבונים , חומצות גרעין וכו׳).
120
צמתים תאיים : צמתי תא ECM -
יש להם שני תפקידים עיקריים: עיגון פיזי של התא למטריקס המקיף אותם העברת סיגנלים ותקשורת בין תא לסביבתו בעצם דרך צמתי עגינה אלו מרכיבי המוריקס משפיעים על על כל אספקט של התנהגות התא ישנן הרבה מולקולות שיכולות לתפקג כרצפטורים למטריקס או כקו רצפטורים , אך הרצפטור העיקרי לקישור לחלבונים ב ECM הוא אינטגרין