5. Cytoszkielet

• Kształt

• Transportowanie i rozmieszczenie organelli i makromolekuł

• Wewnętrzna organizacja

• Ruch

• Skurcz

• Podział

• Fagocytoza

• Zjawisko adhezji komórkowej

Mikrotubule (25nm)

Polaryzacja mikrotubul związana jest z hydrolizą GTP i przyłączaniem α i β tubuliny. Koniec + ma większe powinowactwo do GTP, niż koniec -, dlatego polaryzacja MT jest wyraźnie uprzywilejowana na końcu +.

MT zakotwiczone są w Microtubule Organisation Center - głównym jego składnikiem jest γ tubulina; występuje w kinetochorach, ciałkach podstawowych rzęsek i wici.

Centrosom zwierzęcy - 2 centriole ustawione pod kątem 90^o

	Komórka zwierzęca	Komórka roślinna
Interfaza	1 MTOC	Sieć kortykalna (MTOC b. liczne - przy jądrze, plastydach, błonie...)
Preprofaza	-	Pierścień PPB
Podział	Budują wrzeciono	Budują wrzeciono
Cytokineza	-	Fragmoplast

Białka Microtubule Associated Proteins:

• MAP stabilizujące - łączące sie z bocznymi powierzchniami mikrotubul w miejscu acetylacji lub fosforylacji tubuliny α

• Białka tau - w większości komórek, w aksonach łączy mikrotubule w pęczki. Jego brak zaburza tworzenie aksonów.

• MAP2 - utrzymują uporządkowaną strukturę MT w dendrytach i aksonach.

• Kateniny - łączą MT z innymi elementami cytoszkieletu

• MAP łączące koniec + z innymi strukturami

• Białka oczapkowujące - białka kompleksu Tip Attachement Complex (TAP); przyczepiają MT do ER.

• MAP umożliwiające ruch na MT; białka motoryczne

• Kinezyna - zbudowane z 2 łańcuchów ciężkich (zdolność hydrolizy ATP) i lekkich (zdolność przyłączania ładunku). Transport od - do +; sekrecja. Razem z dyneiną bierze udział w segregacji chromosomów.

• Dyneina - zbudowana z łańcuchów ciężkich, pośrednich i lekkich. Transport od + do -; wchłanianie, zakotwiczają Ap. Golgiego; motor molekularny rzęsek i wici.

• Dynamina - Kieruje aktywnym ruchem ślizgowym jednej MT po drugiej; zaangażowana w endocytozę.

• KAR3 i NCD

W komórce roślinnej:

• MAP65 - łączy 2 równolegle nachodzące na siebie MT

• MAP190 - występują we wrzecionie kariokinetycznym

Związki zaburzające organizacje MT:

• Kolchicyna - wiąże się z wolnymi heterodimerami α tubuliny i uniemożliwia powstanie MT; przeważają procesy depolimeryzacji.

• Winkrystyna i Winblastyna - strącają MT

• Taksol - stabilizuje MT; wiąże MT uniemożliwiając ich rozpad, ale nie przeszkadza w polimeryzacji.

• D₂O - Stabilizuje MT

Mikrofilamenty (filamenty Aktynowe 5-8 nm)

Filamenty aktynowe, zbudowane z monomerów aktyny G, stanowią do 20% wszystkich białek w komórce eukariotycznej. Są zlokalizowane jedynie pod błoną plazmatyczną i stanowią część korową cytoplazmy określając jej kształt i mechaniczne właściwości.

Polimeryzacja aktyny wymaga:

• ATP, które przy każdorazowym dołączeniu podjednostki do filamentu jest hydrolizowane do ADP

• Jonów K⁺ i Mg²⁺

Koniec + (lotkowy) filamentu polimeryzuje 10 razy szybciej niż koniec - (grotowy)

Filamenty aktynowe tworzą różne formy organizacji:

• Mikrokosmki

• Włókna naprężeniowe - Jeden koniec tych włókien umieszczony w płytce przylegania, w której komórka jest przytwierdzona do macierzy zewnątrzkomórkowej. Drugi koniec może być przyłączony do innej płytki przylegania bądź, do filamentów pośrednich otaczających jądro.

• Lamellipodia - wypustki wysuwane z powierzchni komórki będące gęsta siecią filamentów aktynowych. Filamenty aktynowe mają swoje końce + skierowane do krawędzi błony komórkowej. Marszczenie błony komórkowej występuje wtedy, gdy lamellipodium nie może przymocować się do podłoża.

• Filopodia - stożek wzrostowy rozwijającego się aksonu komórki nerwowej.

• Pierścień kurczliwy - złożony z filamentów aktyny i miozyny, rozdziela 2 komórki siostrzane w trakcie cytokinezy (zależny od [Ca²⁺]).

Actin Binding Proteins - białka wiążące aktynę:

• Tropomiozyna - białka przełączające kontrolujące skurcz mięśnia.

• Profilina - rodzina białek wiążących monomery aktynowe; często związana z błoną, wiąże się w stosunku 1:1, reguluje poziom aktyny włókienkowatej.

• Tymozyna β4 - potencjalny inhibitor polimeryzacji aktyny. W niektórych komórkach (np. płytki krwi człowieka) całkowicie blokuje polimeryzacje monomerycznej aktyny poprzez wiązanie się z nią.

• Spektryna - związana z błoną erytrocytów i stanowi grotowy koniec białka wiążącego. W tych komórkach błona jest podtrzymywana przez sieć tetramerów spektryny.

• Fibryna - łączą filamenty aktynowe w równoległe szeregi (pęczki).

• α-aktynina - wiąże filamenty, pomaga zakotwiczyć końce włókienek naprężeniowych w obszarze błony zwanym płytką przylegania, gdzie komórka łączy się z macierzą zewnątrzkomórkową.

• Filamina - białko tworzące żel, które przyczynia się do tworzenia gęstej, lepkiej sieci przez sieciowanie filamentów aktynowych.

Związki zaburzające polimeryzację filamentów aktynowych:

Cytochalazyny - wydzielane przez śluzowce wiążą się z końcem + filamentu aktynowego, nowe monomery nie mogą być dołączane - w efekcie depolimeryzacja.

Falloidyna - wydzielana przez muchomor sromotnikowy. Stabilizuje filamenty aktynowe hamując depolimeryzację. Zjedzenie surowego mięsa neutralizuje.

Aktyna jest zaangażowana w fagocytozę.

Filamenty pośrednie (10nm)

• Trwała, włóknista struktura, odporna na rozciąganie - nadaje komórce wytrzymałości.

• Brak polaryzacji

• Występują w jądrze komórkowym tworząc laminę jądrową otoczki jądrowej.

• Pełnią funkcje podporowe

Struktura filamentów pośrednich:

Monomery →α-helikalnie zwinięte dimery →tetramer (2 dimery zwinięte antyrównolegle)→protofilament (7 lub 8 splecionych kompleksów tetramerycznych).

Wytrzymałość na rozciąganie zależy w dużej mierze od naprzemiennego ułożenia dimerów każdego tetrameru.

Białka filamentów pośrednich:

• Keratyny - u człowieka, co najmniej 20 różnych. Występują w komórkach nabłonka, skóry. Ciężkie keratyny są swoiste dla włosów i paznokci. Tworzy heteropolimery.

• Wimentyna i białka pokrewne - najczęściej występujące filamenty pośrednie. Obecne w fibroblastach i komórkach śródbłonka (tkanka łączna). W odróżnieniu od keratyn mogą tworzyć polimery z jednego rodzaju białka, homopolimery.

• Białka NeuroFilamentów - rozciągają się wzdłuż neuronu. Nadają długim wypustkom komórek nerwowych odporność na rozciąganie. Odgrywają istotną rolę w mocowaniu komórek nabłonkowych do:

1. Połączeń komórkowych nazywanych desmosomami, kotwiczących przylegające komórki.

2. Hemidesmosomów, które wiążą komórki do blaszki podstawnej.

• Laminy jądrowe - 3 rodzaje A, B i C. Lamina jądrowa lub lamina włóknista składa się z sieci filamentów pośrednich na wewnętrznej powierzchni błony jądrowej i jest związana z porami jądrowymi. W odróżnieniu od innych filamentów laminy są demontowane (fosforylacja reszt serynowych umożliwia rozpuszczanie) podczas mitozy.

Typ III - zawierające wimentynę, desminę, białko tk. glejowej, peryferynę.

Typ IV - w neurofilamentach

Typ V - filamenty jądrowe/laminy

Typ VI filamenty nestyny (w rozwijajacych sieneuronach)

4