Dinamika Žnidaršič Flashcards
Kakšne so PREDNOSTI, OMEJITVE in kakšne informacije pridobimo pri PRESEVNI ELEKTRONSKI
MIKROSKOPIJI?
PREDNOSTI
Boljša ločljivost, višja zmožnost razločevanja
Omogoča slikanje veliko manjših objektov (virusi, proteini, do nivoja
atomov)
OMEJITVE
Ločljivost odvisna od valovne dolžine svetlobe
PRIDOBLJENE INFO
2D in 3D informacije o strukture
Informacije o kemijski sestavi
Lahko lokaliziramo strukture
IMERZIJA omogoča, da se žarki ne lomijo, ampak gredo v objektiv
Katere vrste elektronske mikroskopije ločujemo?
Ločimo PRESEVNO in VRSTIČNO ELEKTRONSKO MIKROSKOPIJO.
Pri PRESEVNI grejo elektroni skozi ultratanek vzorec (10 nm) in
detektiramo signal, ko grejo elektroni skozi.
Je mikroskopijo z najboljšo prostorsko ločljivostjo, lahko nam poda
informacije o kemijski sestavi (EDXS, EELS) ter omogoča lokalizacijo
izbranih makromolekul v celici (in situ).
Pri VRSTIČNI mikroskopiji elektrone pošiljamo na vzorec in slikamo
površino vzorca. Elektroni pri vrstični mikroskopiji imajo višjo hitrost,
zato potujejo globlje.
GLEJ PRIMERJAVO SEM TEM
Kaj predstavlja VIR ELEKTRONOV in kako dosežemo LOKALIZACIJO?
Najbolj ENOSTAVEN VIR ELEKTORONOV predstavlja VOLFRAMOVA NITKA, snop elektronov pa moramo usmerjati s kondenzorsko lečo.
LOKALIZACIJO v svetlobni mikroskopiji dosežemo z: barvanjem, fluorescenco ali protitelesi.
Kakšne so slike v elektronskem mikroskopu?
SLIKE v ELEKTRONSKEM MIKROSKOPU so črno-bele, sivinske in so odraz tega, kako so oz. niso elektroni prehajali
skozi vzorec – prehajanje je odvisno od gostote vzorca.
Kjer elektroni prehajajo so vidna bolj svetla območja, kjer pa ne, so ta področja temnejša. Biološki vzorci iz lahkih
elektronov pa so slabo kontrastni.
Priprava vzorcev
VZORCE skušamo pripraviti tako, da ohranimo ultrastrukture in preprečimo izgubo celičnih komponent. Rezina
mora biti tehnično ustrezna. Paziti moramo, da ne uničimo epitopov, proteinov in da ohranimo vezavna mesta.
ALDEHIDI zamrežijo proteine, OSMIJ, URANILNE SOLI pa zamrežijo lipide.
Vzorce infiltriramo z nepolarnimi smolami in tako pripravimo trden vzorec za rezanje.
Kaj je ELEKTRONSKA TOMOGRAFIJA?
ELEKTRONSKA TOMOGRAFIJA je metoda za 3D rekonstrukcijo objektov v nanometrskem območju iz
serije projekcijskih slik, ki jih posnamemo s presevnim elektronskim mikroskopom.
Ločimo:
⁻ ET klasično pripravljenih vzorcev (tanke rezine vzorcev v plastiki, negativno kontrastirani vzorci suspenzij),
⁻ krio ET.
Analiza KEMIJSKE SESTAVE BIOLOŠKIH VZORCEV s
presevno elektronsko mikroskopijo – Analizna EM
ANALIZNA EM je analiza kemijske sestave bioloških vzorcev z
nanometrsko ločljivostjo
Poznamo:
⁻ energijska spektroskopija rentgenskih žarkov (EDXS) in
⁻ spektroskopija energijskih izgub elektronov (EELS -
electron energy loss spectroscopy)
LOKALIZACIJA CELIČNIH KOMPONENT s PRESEVNO ELEKTRONSKO MIKROSKOPIJO.
Za lokalizacijo potrebujemo specifičen ligand za molekulo, ki nas zanima, npr.:
⁻ LEKTINI –> proteini, ki se specifično vežejo na določene sladkorje (monosaharide, oligosaharide),
⁻ PROTITELESA –> so zelo specifičen ligand, uporabljamo za lokalizacijo proteinov,
⁻ GFP – označimo tarčni protein z molekulo, ki jo lahko vizualiziramo
TOKUYASU METODA.
TOKUYASU METODA imunolokalizacije makromolekul v rezinah zamrznjenih bioloških vzorcev velja za optimalno
tehniko, ker hkrati omogoča ustrezno kvaliteto imunske reakcije in ustrezno ohranitev ultrastrukture.
Njene prednosti so, da je struktura dobro ohranjena, prav tako se dobro ohranijo vezavna mesta.
Omejitve predstavljajo omejitve pri kemijski fiksaciji in to, da je zahtevna glede dela in opreme.
KORELATIVNA MIKROSKOPIJA.
KORELATIVNA MIKROSKOPIJA je analiza istih celic ali celo istih rezin z dvema tehnikama - fluorescenčno
mikroskopijo in (imuno) elektronsko mikroskopijo.
Poberemo najboljše iz obeh tehnik in to združimo. Pri tem je pomembno dobro poznavanje prednosti in slabosti
obeh uporabljenih metod.
IMUNO EM.
IMUNOELEKTRONSKA MIKROSKOPIJA se uporablja za lokalizacijo molekul na ultrastrukturni ravni z označevanjem s specifičnimi protitelesi.
Protitelesa vizualizirajo elektronsko neprozorni markerji (koloidni zlati delci), pritrjeni nanje.
Med antigenom in protitelesom pride do reakcije, zaradi česar ta oznaka postane vidna pod mikroskopom.
Imunoelektronska mikroskopija uporablja protitelesa za odkrivanje znotrajcelične lokacije struktur določenih
proteinov pri visoki ločljivosti z elektronsko mikroskopijo.
Protitelesa proti zahtevanemu antigenu označimo z zlatimi delci in nato nanesemo na ultratanke dele, ki jih nato
pregledamo s transmisijskim elektronskim mikroskopom.
Protitelesa, označena z zlatimi delci različnih premerov, omogočajo preučevanje dveh ali več proteinov hkrati.
Težava pri tej tehniki je ustrezno obarvanje ultratankega dela, saj je v vsakem delu prisotnih nekaj molekul antigena.
CITOSKELETNI ELEMENTI.
Med CITOSKELETNE ELEMENTE uvrščamo:
⁻ aktinske filamente,
⁻ mikrotubule,
⁻ intermediarne filamente in
⁻ septine.
Vsem citoskeletnim elementom je skupno, da so to proteinski polimeri nitaste oblike, ki se povezujejo v
supramolekularne komplekse, kar se odraža tudi v njihovih mehanskih lastnostih. So dinamične strukture, ki se
formirajo in deformirajo ter se med seboj povezujejo v urejene komplekse (niso izolirani v citoplazmi).
Med seboj se razlikujejo po različnih mehanskih lastnostih – fleksibilnosti, togosti.
CITOSKELETNI ELEMENTI v celici ne delujejo posamično, temveč povezano med sabo s povezovalnimi – LINKER PROTEINI, in skupaj tvorijo citoskelet.
INTERMEDIARNI FILAMENTI
INTERMEDIARNI FILAMENTI so simetrični elementi, ki nimajo informacije o smeri (oba konca sta enaka). Povezujejo se v supramolekularne strukture ali pa v omrežja kot je npr. jedrna lamina. Monomer tvori dimer, dva dimera se
asocirata v tetramer itd.
Na njihovo sestavljanje oz. dinamiko vpliva fosforilacija in defosforilacija proteinov. V različnih celicah se nahajajo
različni proteini, ki predstavljajo komponente intramediarnih filamentov.
Kot že pove samo ime (»intra«), se po velikosti nahajajo med aktinskimi filamenti in mikrotubuli – merijo 10 nm.
V nekaterih celicah jih lahko najdemo več (npr. epitel, živčne celice), v drugih manj. Veliko jih je v mehansko obremenjenih celicah, saj jih povezujemo z mehansko trdnostjo.
LAMINI V JEDRU - jedrni skelet
DEZMINI - mišice
KERATINI - keratinski filamenti, epitel
PLAKINI - povezave z ostalimi elementi CS in medceličnimi stiki
MIKROTUBULI
MIKROTUBULI imajo informacije o smeri, so asimetrični oz. polarizirani (+ in – konec). So ključni za pozicioniranje
organelov in znotrajcelični transport. So najbolj rigidni citoskeletni elementi.
Osnovni gradniki mikrotubulov so tubulinski dimeri – α in β – tubulini. Že sam gradnik je asimetričen in po zlaganju
le-teh v polimer, ostane tudi mikrotubul asimetričen. Dodajanje novih dimerov poteka na + koncu, posledica česar
je podaljševanje strukture. Ta proces je odvisen od GTP-ja, ki je vezan v tubulinski dimer.
CENTER TVORBE mikrotubulov je centrosom.
V primeru, da pride do hidrolize GTP, se spremeni struktura in oslabi struktura med sosednjimi dimeri, kar vodi v
preferiranje odcepljanja in razpadanja. Različni proteini lahko pospešujejo rast ali pa spodbujajo razpad in s tem
vplivajo na dinamiko mikrotubulov.
MAPs proteini so z mikrotubuli asociirani proteini, ki modulirajo organizacijo in dinamiko mikrotubulov.
Mikrotubuli se povezujejo s številnimi proteini, ki so odgovorni za povezovanje mikrotubulov v različne 3D strukture. Vsi citoskeletni elementi ne delujejo sami v celici, ampak se povezujejo s številnimi proteini, ki regulirajo funkcije – npr. poznamo proteine, ki razcepljajo mikrotubule, proteine, ki stabilizirajo mikrotubule.
MIKROTUBULI imajo tudi mehanske funkcije in sodelujejo pri transportu.
⁻ INTERAKCIJE z MOTORIČNIMI PROTEINI so ključne za transport in pozicioniranje membranskih organelov:
> KINEZIN: transport proti periferiji, od - konca k + koncu
> DINEIN: transport proti centru + proti -
Pozitivni konci mikrotubulov so obrnjeni na periferijo, negativni konec je zasidran v centrosom.
Mikrotubuli generirajo sile (vlečne in porivne), ki:
⁻ regulirajo pozicijo jedra,
⁻ vplivajo na razporeditev membranskih organelov,
⁻ tvorijo delitveno vreteno.
DELITVENO VRETENO
DELITVENO VRETENO je izjemno kompleksno in omogoča vlek sestrskih kromatid na svoj pol – generirajo mehanske sile.
Mikrotubuli se prek KINETOHORJA pritrdijo na kromatide (KINETOHORNI MIKROTUBULI).
ASTRALNI MIKROTUBULI se povezujejo s plazmalemo.
INTERPOLARNI MIKROTUBUL se ne povežejo kinetohorom, s ampak potiskajo nastajajoči celici
narazen.
REORGANIZACIJA MIKROTUBULOV v KERATINOCITAH.
KERATINOCITI bazalnega sloja – zvezdasto razporejeni mikrotubuli.
SUPRABAZALNI KERATINOCITI – mikrotubuli so razporejeni vzporedno s plazmalemo.
Razporeditev mikrotubulov je vedno v skladno s funkcijo celice – med diferenciacijo pa se bistveno preoblikuje tudi
citoskelet
CITOSKELET IN MEDCELIČNI STIKI.
Mikrotubuli so prek proteinov povezani s transmembranskimi proteini, ki gradijo medcelične stike.
Povezave mikrotubulov z medceličnimi stiki (tesni stiki, adherentni stiki, dezmosomi) so dinamične in se prilagajajo
fiziološkim procesom.
Mikrotubuli so usmerjenimi z minus koncema apikalno in s plus koncem bazalno.
Omrežje keratinskih filamentov se povezuje z medceličnimi stiki – dezmosomi – tako je celoten epitel povezan med
sabo v eno strukturo.
PLAKINI so proteini, ki povezujejo citoskeletne elemente med seboj pa tudi citoskeletne elemente s celičnimi stiki.
Napake v teh povezavah so se izkazale za ključne pri razvoju številnih bolezni. Terapije tumorjev vplivajo tudi na
citoskeletne elemente, predvsem mikrotubule, zato je pomembno, da poznamo osnovne procese.
Asociacije aktinskih filamentov s tesnimi stiki (preko klavdinov).
AKTINSKI FILAMENTI
Poznamo α-aktin (krčenje mišic), β-aktin (lokomocija celic z polimerizacijo filamentov) in 𝜸-aktin. Največ aktinskih
filamentov se nahaja pod membrano (mikrovili…)
AKTINSKI FILAMENTI so polarizirani oz. asimetrični. Na + koncu poteka dodajanje monomerov, ki je odvisno od
proteinov, kateri uravnavajo razpoložljivost monomerov.
Na – koncu poteka odvzemanje monomerov.
Hidroliza ATP > ADP oslabi povezavo med aktinskimi filamenti zaradi spremembe strukture.
Njihov premer je 5-7 nm.
Njegova osnovna molekula je globularni aktin (G-aktin), ki se poveže v dve nitki in tvori F-aktin.
F-aktin ima štiri proteinske domene, dva žepa: v enem je vezavno mesto za ATP, drugi pa je hidrofobni žepek –
povezava med zaporednimi aktini, za asociacije aktina z akcesorinimi proteini. Povezava med aktini torej poteka
preko hidrofobnih žepkov.
Aktinski filamenti se lahko nahajajo v snopih ali v razvejanih omrežjih, vpliva na njihovo
funkcijo.
Arp 2/3 complex usmerja polimerizacijo tako, da dobimo razvejana omrežja, formin pa tako, da dobimo snope.
Njihovo dinamiko regulirajo AKCESORNI PROTEINI (fascin, fimbrin, α-actinin, spectrin …).
Membranski fosfoinozitidi lahko nadzorujejo prostorsko in časovno sestavo različnih mrež aktinskih filamentov z uravnavanjem aktivnosti PROFILINA.
Pomemben vidik funkcije aktinskih filamentov je sodelovanje pri procesu ENDOCITOZE.
Pri fagocitozi, makropinocitozi ali transportu s kaltrinskimi elementi pride do preoblikovanja aktinsko-miozinskega citoskeleta na celičnem korteksu.
Aktinski citoskelet je pomemben za migracije celic – oblikuje filopodije na sprednji strani migrirajoče celice.
AKTIN pri CITOKINEZI
CITOKINEZA = delitev citoplazme
KONTRAKTILNI OBROČ med hčerinskima celicama je iz aktina in miozina.
Zaradi mehanskih sil, ki jih ustvarjata, pride do preoblikovanja arhitekture citoskeleta (reorganizacija).
SEPTINI
SEPTINI predstavljajo četrto komponento citoskeleta. Niso polarizirani (so simetrični) in so najtanjši filamenti od vseh, njihov premer meri 4 – 5 nm.
So skupina proteinov s skupnimi lastnostmi in vsi imajo vezavna mesta za GTP (so GTPaze).
Kombinirajo se v oligomere ali heksamere oz. se povezujejo v strukture višjega reda in tvorijo palindromska zaporedja (vedno prideta po dva). Lahko se povezujejo v snope,
cirkularne strukture ali omrežja. Med seboj se povezujejo z ovitimi vijačnicami (coild-coil).
SEPTINI imajo polibazično domeno, ki je pomembna za povezovanje z membrano.
Pri ljudeh septine lahko razdelimo v štiri skupine, poimenovane septini 2, 6, 7 in 3.
SEPTINI kot OGRODJE
SEPTINI se povezujejo z membranami, mikrotubuli in aktinskimi filamenti.
FUNKCIJE takšnih povezav septinov so:
⁻ preprečevanje lateralne difuzije, delujejo kot difuzijske ovire,
⁻ vpliv na mehansko strukturo membrane,
⁻ razporeditev aktina se prekriva z razporeditvijo septinov
⁻ interakcije z membrano,
⁻ celice, ki se ne delijo imajo na plazemski membrani sklope septina, ki zagotavlja togost celice in delujejo kot ogrodje za vzdrževanje proteinov (receptorji, transporterji) vezanih na membrano,
⁻ septinski obroč tvori difuzijsko pregrado na dnu migetalk, kar je pomembno pri njihovi tvorbi
SEPTINI zaznavajo tudi ukrivljenost membran.
SEPTINI vplivajo na asimetrijo v membrani. Načini, s katerimi lahko septinski filamenti vplivajo na organizacijo in
obliko bioloških membran so:
⁻ septini blokirajo lateralno difuzijo membranskih proteinov
⁻ membranski predeli se upogibajo pod togo mrežo upognjenih septinskih filamentov, ki deformirajo celično
membrano,
⁻ področja membranskega dvosloja, vezana na septin, so otrdela, kar omejuje protruzivno aktivnost na bolj
elastična področja membrane.
INTERAKCIJE SEPTINOV Z MIKROTUBULI
SEPTINI so ključni za prostorsko organizacijo omrežja mikrotubulov. So kot navigacijski mehanizem, saj usmerjajo
polarizacijo mikrotubulov.
S septini povezani mikrotubuli so večinoma organizirani v svežnje in so poliglutaminirani.
Kolokalizacija septinov in mikrotubulov v različnih celičnih tipih in v različnih organizmih.
Septini zavirajo depolimerizacijo mikrotubulov in zagotavljajo prostorsko usmerjanje za formiranje svežnjev
mikrotubulov v polarnih epitelih – septini zagotavljajo ‘navigacijski mehanizem’ za rast in pozicioniranje MT vzolž osi apikalno-bazalne polarnosti v epitelnih celicah.
Septini vplivajo na dinamično stabilnost mikrotubulov – zavirajo depolimerizacijo in vzdržujejo mikrotubule v fazi
rasti. Terminalni deli mikrotubulov sledijo linijam, ki jih določajo septinski filamenti.
VLOGA SEPTINOV pri INTRACELULARNIH OKUŽBAH
Patogeni sprožijo polimerizacijo aktina, da jih ta »poriva« naprej po celici.
Temu se zoperstavijo septini, tako da se polarizirajo okoli patogena in tvorijo
septinsko kletko in uničijo patogen.
CITOSKELET in MEHANOTRANSDUKCIJA
Citoskelet sodeluje pri odzivih celic na mehanske sile, je mehanosenzitivna struktura.
MEHANOTRANSDUKCIJA pomeni pretvorbo mehanske sile v relavanten celičen odziv.
Mehanski faktorji – sile in rigidnost ZCM – ključno vplivajo na obliko in funkcijo celic in organizmov.
Celični stiki, plazmalema, citoskeletni elementi so pomembni pri generiranju, prenosu signala …
Celice so mehansko integrirane strukture, v katerih sta EMC in aktinski citoskelet povezana z integrini in fokalnimi adhezijskimi (FA) proteini. V to mrežo so vključeni tudi mikrotubuli in številni ionski kanali. Sile se lahko uporabljajo neposredno prek EMC ali pa se prenašajo skozi citoskelet na mehansko občutljive komponente, kot so FA, da posredujejo celični odziv na sile.
INTEGRINI so transmembranski elementi, družina
transmembranskih glikoproteinov, preko katerih se celice pritrdijo na celični matriks ali izjemoma na druge celice in omogočajo signalizacijo med celicami in ekstracelularnim matriksom.
SILE v celici se lahko prenašajo preko citoskeletnih elementov, v celico pa prihajajo prek medceličnih stikov ali ZCM. Za mehanotransdukcijo potrebujemo neke
molekule – to so MEHANOSENZIBILNE PROTEINE, ki spremenijo konformacijo, kar vodi v sprožitev biološkega efekta.
Mehanska transdukcija pretvori mehanske dražljaje kot je togost substrata, raztezanje ali »shear stress«, v kemične
signale za uravnavanje vedenja in delovanja celic. Običajno pot vključuje receptorje na fokalnih adhezijah ali
medceličnih stikih (integrini, kadherini), mehanosenzorje (talin, p130CAS) in jedrske signalne faktorje.
TALIN je mehanosenzitiven protein, ki deluje tako, da odkrije vezavna mesta , ki so bila prej skrita.
KADHERINI so celične adhezijske molekule, ki so pomembne pri oblikovanju adherentnih stikov , ki omogočajo, da
se celice medsebojno sprimejo. So razred transmembranskih proteinov, njihovo delovanje pa je odvisno od Ca 2+ ionov. Nekaj časa je veljalo, da je njihova primarna funkcija odpornost celic na zunanje mehanske obremenitve. Nedavne študije pa kažejo, da kadherini povezujejo aktomiozinske citoskelete sosednjih celic in služijo kot močni regulatorji aktomiozinskega citoskeleta in aktivirajo različne signalne poti kot odziv na obremenitev.
JEDRNI SKELET
JEDRNI OVOJ obdaja jedro in ga sestavljata dve membrani z značilnim kompleksom jedrnih por. Pod njim leži JEDRNA LAMINA – proteinsko omrežje iz laminov A in B. Razmerje laminov je različno, kar vpliva na mehansko strukturo – ob prisotnosti več lamina A, je slednja bolj toga.
LAMINI tvorijo nitasto mrežo pod notranjo jedrno membrano in so v tesnem stiku s kromatinom. LAMINI A in LAMINI B tvorijo ločeni mreži in so povezani z jedrnimi porami.
JEDRNE PORE predstavljajo ogromen proteinski kompleks, igra pomembno vlogo v zgodbi mehanotransdukcije.
Gradijo jih nukeloporini (poznamo 30 različnih), povezujejo se z jedrno lamino in so ključne strukture za transport v
jedru. NUKLEPORINI se izražajo različno v različnih tkivih (heterogenost), mutacije nukleoporinov pa vodijo v različne
fiziološke spremembe.
DNA je natančno organizirana in vezana s histonskimi proteini. HISTONSKI KOMPLEKS je dinamičen kompleks, zato
je DNA dostopna. EVKROMATIN je manj zgoščen in zato bolj aktiven in dostopen, HETEROKROMATIN pa za razliko
od njega bolj zgoščen in manj aktiven. Pomembno za izražanje genov
POVEZAVE JEDRNEGA SKELETA in CITOSKELETA
Proteinski kompleksi SUN-KASH povezujejo jedro in citoplazmo skozi jedrno ovojnico.
Citoplazemski citoskelet je preko jedrske ovojnice neposredno povezan z jedrno lamino ali kromosomi prek
proteinov SUN in KASH. Domeni SUN in KASH teh proteinov se vežeta znotraj lumna jedrske ovojnice.
SUN domene se nahajajo v notranji membrani in se povežejo z jedrno lamino ali kromosomi.
Medtem ko se domene KASH nahajajo v zunanji membrani in se povežejo s citoplazemskim citoskeletom tako, da
vežejo motorične proteine mikrotubulov, aktinske filamente ali plektin.
PROTEINI JEDRSKE OVOJNICE, ki sodelujejo pri prenosu sile na jedro
Prenos sile na jedro vključuje interakcijo citoskeletnih elementov (aktinskih filamentov, intermediarnih filamenotv,
mikrotubulov) s proteini NESPRINI (znani po svojih povezovalnih funkcijah kompleksa nukleoskeleta in citoskeleta pri povezovanju jedrske ovojnice s komponentami citoskeleta) na ONM, ki prenašajo silo prek proteinske domene SUN na INM na jedrno lamino in v notranjost.
ORGANIZACIJA CITOSKELETA v MIŠIČNIH CELICAH
Mehanske sile so pomemben regulator celičnih procesov.
Organizacija citoskeletnega omrežja znotraj mišičnih celic, vključno z visoko urejenimi strukturami aktin-miozin, ki
tvorijo kontraktilne sarkomere in miofibrile.
V skeletnih celicah so jedra nameščena ob membranah na obrobju celice, kjer medsebojno delujejo z mišično
specifičnima proteinoma DISTROFINOM (prek aktinskih filamentov) in DESMINOM.
DISTROFIN je paličast citoplazemski protein in vitalni del proteinskega kompleksa, ki povezuje citoskelet mišičnega
vlakna z okoliškim ZCM preko celične membrane.
DESMIN je protein, ki ima ključno vlogo pri vzdrževanju strukturne in mehanske celovitosti kontraktilnega aparata v
mišičnih tkivih.
Dodatni proteini kot so proteini LINC kompleksa in lamini, so lahko vključeni v sidranje mionukleousa ter ustvarjanje
in prenos sil med jedrom in citoskeletom.
MEHANSKA SILA
Mehanske sile so pomemben regulator celičnih procesov.
Zunanje sile se prenašajo preko plazemske membrane prek integrinov pritrjenih na ZMC ali kadherinov na stičiščih
med celicami. Te sile inducirajo vrsto lokalnih citoplazemskih mehanotransdukcijskih poti.
MEHANSKA SILA lahko:
⁻ vpliva na mehanosenzbilne proteine v jedru
> EMERIN je protein, ki pospešuje ali zavira fosforilacijo in posledično vpliva na lamine – rezultat je bolj togo jedro
⁻ spremeni mehaniko jedrnih por
> sprememba v strukturi por -> spremenjena permeabilnost -> spremenjen transport
⁻ vpliva na nukleoporine ali signalno sekvenco in tako povzroči spremembe pri prehodu v jedro
> npr. JAP proteini gredo v jedro zaradi signalnih sekvenc
⁻ vpliva na preoblikovanje kromatina
> kromatin je ključen pri regulaciji izražanja genov
> lahko pride do odvijanja kromatina in posledično izražanja genov
DEFORMACIJA plazemske ali jedrne membrane spremeni prepustnost ionskega kanala in kompleksa jedrnih por
(NPC), kar olajša uvoz in izvoz različnih signalnih molekul.
MEMBRANSKI ORGANELI
Membranski organeli so zelo dinamični, v celici pa je precejšnja je gneča.
Celični organeli v celici niso izolirani, temveč so funkcijsko in strukturno povezani med sabo. Organizacija v organele
omogoča povečano membranska površino.
Različne faze istega procesa so lahko locirane v različnih organelih in delih v celici.
Membranski organeli so v celicah med sabo povezani – citoskelet je za transport mešičkov (vezikli), GA, ER, lizosomi,
endosomi in plazmalema z vezikli prenašajo med sabo snovi.
Mitohondriji pa ne sodelujejo v vezikularnem transportu. Vezikularni transport predstavlja način prenosa snovi med organeli in zunanjostjo. Prenašata se membrana in vsebina vezikla.
Mitohondrij sam sintetizira samo del proteinov, ostali proteini pa pridejo v mitohondrij. V mitohondrijski membrani imamo različne translokatorje, ki zaznajo signalne sekvence proteinov, ki transportirajo snovi skozi membrano.
Membranska kontaktna mesta: regije med različnima membranskima organeloma. V teh regijah so specifični
proteini, ki sidrajo eno membrano ob drugo. Ne prihaja do zlivanja membran.
Za analiziranje membranskih kontaktnih mest, mora analiza potekati in vivo. Časovna resolucija poleg resolucije igra pomembno vlogo pri takšnih analizah. Za zelo hitre pojave se uporablja mikro. tehnika, ki je hitra in sledi tem pojavom ter omogoča visoko časovno resolucijo.
Primer: spremljanje vala kalcija po oploditvi – uporaba FRET je za sledenje hitrim spremembam in tudi
konformacijskim spremembam proteinov.
ENDOPLAZEMSKI RETUKULUM.
ENDOPLAZEMSKI RETIKULUM je največji membranski organel. Ločujemo gladkega in zrnatega, na katerega so vezani ribosomi.
ER je direktno vezan z jedrnim ovojem.
Obstajajo subregije ER glede na diferenciranost, sicer pa se razprostira po celotni celici, po celotni citoplazmi.
Po strukturi ločimo regije ER: cisterne in tubuli. Tubuli so bolj na periferiji celici, centralno pa so skladovnice, cisterne. Tubuli so dinamični in se preoblikujejo.
Deli ER, ki so oblikovani v cisterne, so naprej organizirani v skladovnice cistern, so pravilne strukture.
Lumen je podobnih dimenzij v cisterni in lumnu tubula. Samo ukrivljenost je pri tubulu večja. Membrane cistern so
bolj planarne.
ER je tudi ZALOGA KALCIJA v celicah. V lumnu so proteini, ki vežejo kalcij, ki se nato sprošča. Intracelularna koncentracija kalcija je regulirana - kalcij je sekundarni sporočevalec. ER lahko kalcij sprošča ali spravlja.
Tubul ER je pritrjen na motorični protein, ki se po MT premika in na ta način se tubul premika proti periferiji ali centru celice. Proteini, ki se specifično vežejo z membrano ER in MT - polimerizacija MT. Dolžina MT se spreminja.
ER je dinamičen organel. Namestitev tubulov je povezana z namestitvijo MT. Posledično se poruši struktura ER, če
MT porušimo. Organizacija citoskeleta je povezana z ER.
MEMBRANSKI KONTAKTI ER
Membranski kontakti tubulov ER z vsemi ostalimi organeli.
Razlikujejo pa se proteini, ki tvorijo membranska kontaktna mesta. Funkcija takšnih struktur je transport lipidov ali kalcija ali holesterola.
Npr.: mitohondrij prejme lipide iz ER (sintetizirajo se v ER - fosfolipidi) - transport preko membranskega kontakta (ne
z vezikli).
Stik membrane ER in plazmaleme je pomemben za prenos lipidov med obema membranama (npr. fosfoinozitidov).
ER in endosomi so povezani preko membran. Na tem mestu
prihaja do prenosa holesterola. Prenašalni protein do
membranskega proteina prinese holesterol in če sta membrani dovolj skupaj zasidrani, prenese drug protein v membrani ER, holesterol gre naprej.
Kontaktna mesta vplivajo na cepljenje tarčnega organela.
Endosomi (celica sprejme nekaj) se tvorijo pri plazmalemi. Zgodnji endosomi, ki zorijo > Zgodnji endosom pošilja reciklirane vezikle nazaj na plazmalemo > Postaja pozni endosom > Odcepljajo se določene komponente tekom zoritve endosoma > Kaj gre nazaj na plazmalemo in kaj bo zorelo naprej. Kontaktno mesto ER z membrano ensodoma definira kje bo na koncu prišlo do
cepitve.
Preko membranskih kontaktnih mest poteka transport lipidov.
Pri membranskih kontaktnih mestih ne prihaja do zlivanja membran, pride samo do sidranja ene blizu druge. Poleg sidrnih proteinov so na membranah tudi lipidi, ki med organeloma prenašajo lipide. Ti lipidi imajo hidrofobno notranjost. Tako sintetizirane lipide ER spravi do mitohondrija.
Tvorba lipidnih kapelj zaradi ER. Lipidne kaplje so obdane s fosfolipidnim monoslojem. V notranjosti skladiščijo
nevtralne lipide (hidrofobna sredica). Hidrofobni repi v sredico. Proti citosolu molijo glave.
MEMBRANSKI KONTAKTI: ER-MITOHONDRIJ
Cepitev mitohondrija poteka pod vplivom membanskega stika z ER. Povezava z reguliranjem cepitve membranskih struktur. S cepljenjem nastajajo novi MITOHONDRIJI.
Membrane tubulov ER so ovite okoli zožanih delov mitohondrijev. Kjer je kontakt ER in mitohondrija nastane razcep. Še vseeno ostane tubul v stiku s tem membranskim kontaktnim mestom. Z vsakim koncem MH ostane tubul v stiku. Sodelujejo tudi mikrotubuli, ki razporejajo organele po celici.
ER in TVORBA PEROKSISOMOV
ER je organel ključen za tvorbo preoksisomov, ki opravljajo oksidacije MK (beta oksidacije), razstrupljanje,
detoksifikacijo, spreminjajo netopne v topne snovi …
Posebne regije ER tvorijo posebne strukture, prekurzorske vezikle za peroksisome - že imajo specifične membranske
komponente, pa tudi komponente lumna - v peroksisome se vgradijo tudi proteini iz citosola. Peroksisomi se lahko cepijo.
CELIČNA DELITEV in ER
Kadar se oblika, velikost celice spreminja, se spreminja tudi organizacija membran ER. Tako pride do preoblikovanja
in sprememb tudi med celično delitvijo. Dinamika ER je povezana z dinamiko celice kot celote.
Med citokinezo se razporeja nazaj v prvotno strukturo.
