ביולוגיה של התא- שיעור 2 Flashcards
Actin filaments
סיבי אקטין משמשים בעיקר לתנועה.
8 nm
זקוקים לאקטין בעיקר עבור צורה, תנועה והתפתחות.
Intermediate filaments
10 nm סיבי ביניים. משמשים בעיקר לתמיכה מכאנית.
הודות למבנה דמוי חבל יוצרות תתי היחידות מבנה חזק אשר עמיד למתיחה וכיפוף הרבה יותר מסיבי האקטין וסיבי המיקרוטובולי.
לא קיימים בכל האוקריוטים (פרוקי רגליים בעלי שלד חיצוני קשיח)
Microtubules
מיקרוטובולי. משמשים בעיקר לתובלה.
25 nm
משותף לשלושת סוגי הציטוסקלטון
תתי היחידות יוצרות פולימר על ידי קשרים לא קוולנטיים. כך הבנייה והפירוק של הפולימרים נעשים מהר.
מערכת השלד התאית היא דינאמית ומסתגלת לתנאים משתנים, ודומה יותר לסידור של שבילי נמלים מאשר לכבישים.
מבנה האקטין
פלימנט האקטין נקרא F- אקטין.
כל תת יחידה בו נקראת G אקטין.
G אקטין הוא חלבון גלובלרי שבנוי מ-357 חומצות אמינו.
כל G אקטין נושא ADP/ATP שנמצא עמוק במרכז החלבון.
תת היחידות של ה- G אקטין יוצרות פילמנו סלילי מסוג הליקס ימני.
העובי של הפילמנט הוא 8nm.
הסיב מכיל 2 פרוטופילמנטים שמחוזקים יחד בקשרים לטרלים, ומתפחים ליצירת טוויסט כל 37 nm.
שמור היטב באוקריוטים.
איזופורמים של אקטין בבעלי 3
חוליות
α-Actin- מבוטא רק בתאי שריר.
β ו- γ-actins-מצויים בתאים שאינם תאי שריר.
תתי היחידות של G אקטין
הן א- סימטריות ומתווספות כך שכולן פונות לאותו הכיוון: נוצר פלימנט שהוא פולרי ובעל שתי קצוות- קצה פלוס וקצה מינוס.
קצה פלוס מתארך מהר וקצה מינוס מתארך לאט.
תתי היחידות של ה- G אקטין ממוקמות כך שה-ATP פונה לקצה המינוס.
קצה מינוס של אקטין
(חץ) pointed end. יעבור פולימרזציה לאט
ה-ATP פונה לכיוונו.
קצה הפלוס של אקטין
barbed end (כמו של חץ)
קצב ההוספה (Kon) וקצב ההסרה (Koff) הם גדולים יותר בקצה הפלוס.
יעבור פולימרזציה מהר.
שלב הנוקלאציה בהיווצרות סיבי אקטין (שלב ה- Lag )
כדי שפילמנט חדש של אקטין יווצר, יחידות אקטין רבות צריכות להיקשר וליצור אגרגט התחלתי או גרעין שבו תתי היחידות מיוצבות ע”י קשרים רבים בין תתי היחידות השכנות.
זהו השלב המגביל בבניית סיבי אקטין.
בתאים יש שימוש בחלבונים מיוחדים שמזרזים את הנוקלאציה של הסיב באתרים ספציפיים בתא.
חוסר היציבות של אגרגט האקטין יוצר מחסום קינטי לנוקלאציה.
המחסום מתייצג כשלב LAG
בו טרם רואים סיבים.
מספר קטן לא יציב של אגרגטים מתחיל ליצור תבנית יציבה יותר שזה בעצם יצירת הנוקלאציה.
זה השלב קובע המהירות (מעכב) בפילמור סיבי אקטין.
שלב ה-אלונגציה בהיווצרות סיבי אקטין
לאחר יצירת הגרעין סיב זה יכול להתארך במהירות ע”י הוספה של תתי יחידות נוספות.
שלב ה-Steady State בהיווצרות סיבי אקטין
כאשר ריכוז יחידות האקטין החופשיות יורד, המערכת מגיעה ל-Steady State בו יש איזון בין קצב ההוספה לקצב ההסרה של תתי היחידות.
Steady State מצב מאזן בתא שכן צורך אנרגיה.
critical concentration (Cc)
הריכוז של יח’ חופשיות של מונומרים שנותרו בתמיסה נקרא הריכוז הקריטי:
Cc- critical concentration.
שווה ערך ל-Koff (קבוע הקצב לאיבוד יחידות) חלקי
Kon (קבוע הקצב להוספת יחידות).
וזה שווה ערך לקבוע הדיסוציאציה= Kd.
Kd הופכי לקבוע שיווי המשקל (kd= 1 / k)
ככל ש-Kd גבוה יותר , קצב ההסרה גבוה יותר= הריכוז הקריטי= הריכוז של תת היחידות החופשיות של האקטין שיש בתמיסה.
במבחנה הריכוז הקריטי הוא 0.2 מיקרו מולר.
בתא הריכוז יותר גבוה, והתא פיתח מנגנונים שימנעו מכל תתי היחידות להתפלמר.
מה שאומר שבתא יש יותר תתי יחידות ופחות סיב בתמיסה.
מתי תתרחש אלונגציה של סיב האקטין?
האלונגציה תקרה באופן ספונטי כאשר האנ’ החופשית היא קטנה מאפס. זה קורה כאשר ריכוז המונומרים החופשיים בתמיסה הוא גדול מהריכוז הקריטי.
היחס בין הקבועים Koff ו-Kon בקצוות המינוס והפלוס של האקטין
זהה עבור שני הקצוות באקטין למרות שהערכים המוחלטים שונים בכל קצה.
למרות שבכל קצה יש הבדל בין Koff ו-Kon, היחס Koff/Kon ששווה ל-Cc זהה בין שני הקצוות.
אם ריכוז המונומריים החופשיים גדול מהריכוז הקריטי שני הקצוות יעברו פולימריזציה.
אם הריכוז קטן מהריכוז הקריטי שני הקצוות יעבור דה- פולימריזציה.
הידרוליזת ATP בסיבי אקטין
כל תת יחידה של אקטין מכילה ATP ועוברת הידרוליזה אחרי שתת היחידה מתווספת לסיב.
הידרוליזת ATP מפחיתה את האפיניות של תת היחידה ומגבירה את הסיכוי שלה לעבור דיסוציאציה.
ברוב התאים, מרבית תתי יחידות האקטין החופשיות הן בצורת T, מאחר והריכוז החופשי של ATP בתאים גבוה פי 10 מהריכוז של ADP.
עם זאת, ככל שתתי היחידות של האקטין קשורות יותר זמן לסיב האקטין, כך עולה קשורות יותר זמן לסיב האקטין, כך עולה הסיכוי שתתרחש הידרוליזה של ה ATP.
Cc ATP קטן מ- Cc ADP.
הרצון של ה-ADP לעבור דיסאסוציאציה, גדול יותר.
Cc (D) > Cc(T)z
זה גורם לקצה D להתכווץ ולקצה T להתארך.
treadmilling (הליכון)
הוספה של תתי יחידות בקצה אחד ופירוק בקצה השני
Filopodium
בליטות תאיות (protrusions) דינאמיות, שמייסעות לתא לנוע בסביבתו.
מכילות אקטין ב-Tight parallel Bundle.
צרור מקביל.
מעין ספייקים של ממברנה פלזמטית שמאפשרת לתא לחוש את סביבתן.
Stereocilia
סיבים במבנה קבוע על פני תאי cilia באוזן הפנימית שנעים בתגובה לקול.
מכילה אקטין
Microvilli
סיבים במבנה קבוע על פני שטח של תאי אפיתל במעי ותפקידים להגדיל את פני שטח התא כדי להגביר ספיגה.
מכילה אקטין
טבעת כיווץ(contractile ring/bundle)
שמשמשת במיטוזה.מכילה אקטין.
סיבי לחץ
בעלי יכולות כיווץ ומקנים מתח לתא.
Contractile Bundle
קשורים לתנועה תאית.
מכילים אקטין.
מבנה האקטין בעל יכולת הכיווץ האפקטיבית ביותר.
Lamellipodium
בליטות תאיות (protrusions) דינאמיות, שמייסעות לתא לנוע בסביבתו.
מכילות אקטין בצורת רשת דנדריטית. Dendritic Network
שרירים
מכילים אקטין.
הסיבים יציבים ומאפשרים כיווץ.
קורטקס התא
הקורטקס מאקטין מצוי מתחת לממברנה הפלזמטית ומורכב מרשתות דמויות ג’ל
מבנה Gel like Network.
Thymosin
חלבון עזר של אקטין- שליטה בזמינות תתי יחידות
חלבון שמשפיע על זמינות המונומרים.
מעכב התארכות/ התפלמרות של קצה פלוס.
תימוזין “נועל” תתי יחידות של אקטין כך שאקטין לא יכול להתווסף לא לקצה המינוס ולא לקצה הפלוס, כמו כן האקטין לא יכול לעבור הידרוליזה ולא להחליף ADP.
שד טזמני מעכב התארכות
Profilin
חלבון עזר של אקטין- שליטה בזמינות תתי יחידות
חלבון שמשפיע על זמינות המונומרים.
מעודד התארכות של קצה פלוס.
נקשר למונמר אקטין בצד ההפוך ל-ATP וחוסם את הצד שיעבור אסוציאציה עם קצה המינוס ומשאיר חשוף את הצד שנקשר לקצה הפלוס.
פרו- זה טוב זה מקדם התארכות
Arp 2/3
חלבון עזר של אקטין- גורמי התגרענות
חלבון שכולל שני חלבונים מסוג -(actin related proteins) ARPs.
עוזר להתגרענות מקצה המינוס ולכן להתארכות מהירה של הסיב בקצה הפלוס.
עוזר ליצור רשת מסועפת של אקטין (רשת דנדריטית). ב- Lamellipodium.
הוא עושה זאת ע”י כך שנקשר לצידי הסיב ב-70 מעלות.
Formin
חלבון עזר של אקטין- גורמי התגרענות.
טבעת שבנויה כדימר, קושרת של מונומרים שלאקטין ונשאר בקצה הפלוס. מעודדת את התארכות קצה הסיב.
הפורמין מסייעת ביצירת מבנים ישרים ולא מסועפים של אקטין מסוג צרורות (Bundles).
הנוקליאציה של אקטין ע”י פורמין קורית בממברנת התא, ולכן הצפיפות הגבווה ביותר של סיבי אקטין נמצאת בפריפריית התא.
נמצא במבני Tight Parallel Bundle (Filopodium) וב- (סיבי לחץ) Contractile Bundle.
חלבוני Capping (יוצרים פקק)
חלבון עזר של אקטין- שעושים Capping(יוצרים פקק)
מונעים התארכות בקצה הפלוס.
חלבונים שנקשרים לצידי האקטין צריכים לכסות את כל הסיב כדי לייצב אותו, לכן הם צרייכם להימצא בכמות גבוהה.
לעומת זאת חלבונים שנקשרים לקצוות יכולים להימצא בכמות נמוכה בתא.
משום שחלבון אחד שעושה capping מספיק לסיב של 200-500 תתי יחדות של אקטין.
Tropmayosin
חלבון עזר של אקטין- מייצבים את סיב האקטין.
חלבון מוארך שנקשר לצידי הסיב.
נקשר בו זמנית ל-6-7 תתי יחדות של אקטין, כך הוא מייצב את הסיב ומנע קישור שלו לחלבונים אחרים.
קשור לשרירים
CapZ
חלבון עזר של אקטין- מייצבים את סיב האקטין.
חלבון שעושה Capping.
נקשר לקצה פלוס של הסיב ומונע התארכות/ התקצרות שלו.
קשור לשרירים.
צמוד ל-Cap Z. (קצה הפלוס)
Tropomodulin
חלבון עזר של אקטין- מייצבים את סיב האקטין.
חלבון שעושה Capping
נקשר לקצה המינוס ומונע התארכות/ התקצרות שלו.
קשור לשרירים (קצה המינוס).
מה ההבדל בין גמא אקטין לגמא טובולין
גמא טובולין הוא חלבון בתוך מבנה הגמאטוסק שממנו מתחיל בניית הפרוטופילמנט של המיקרו טובולין ואילו גמא אקטין הוא איזופורם של חלבון האקטין כאשר אלפא אקטין נמצא בשריר ובטא וגמא נמצא ברקמות אחרות
כמה פרוטופילמט של מיקרוטובולין יהיו בצנטרוזום
כאשר מדובר על מיקרוטובולין היוצא מהגמא טורק בצנטרוזום יהיה 13 פרוטופילמנט בכל סיב ואילו כאשר זה יצא מהצנטריולה זה יהיה 33*9
Cofilin
(actin-severing protein)
חלבון עזר של אקטין- חותכי אקטין.
חלבון שגורם לחוסר יציבות של הסיב.
נקשר לאורך הסיב וגורם לליפוף חזק של הסיב. (סחיטה).
הליפוף מחליש את הקשר בין יחידות האקטין, והסיב יהיה רגיש יותר לתנודות תרמיות מה שיוביל לפירוק של הסיב.
ה-Cofilin יקשר בעדיפות גבוהה יותר לאיזור בסיב שמכיל ADP. (קצה המינוס).
לכן ה-Cofilin נוטה יותר לפרק את הסיבים הישנים יותר בתא, וזה קריטי לתנועה של התא.
סיבי האקטין יכולים להיות מוגנים מפני Cofilin ע”י טרופומיוזין.
אסוציאציה- קפה על הבוקר סוחט אותי.
Gelsolin
חלבון שמאוקטב ע”י רמות גבוהות של סידן בציטוזול.
נקשר לצידי הסיב וגורם להפרדה בין תתי היחידות, ולאחר ההפרדה הוא פוקק (Cap) את קצה הפלוס.
מזכיר גלאס (זכוכית), שובר את האקטין.
Fimbrin
אחראי לאריזה הצפופה של אקטינים מקבילים בפילופודיום (שלוחות של התא). Tight Parallel Bundle.
יוצר צרור צפוץ.
אסוציאציה- פיבר צפוץ.
מקביל ל-tau במיקרוטבולי
α actinin
עושה קשרי צילוב של אקטין עם פולריזציה מנוגדת ליצירת צרורות רופפים שלהם ב- contractile bundle בסיבי לחץ.
יוצר צרור מרווח.
אסוציאציה- אלפא היא מנוגדת כמו כיווון הסיבים במבנים.
מקביל ל-Map2 במיקרוטובולי.
Filamin
יוצר רשת ג’ילית.
חשוב ליצירת למליפודיום.
(כנראה שה- למליפודיום גם יכול להיראות כרשת דינדריטית- Arp 2/3 וגם בצורה של ג’יל- פילמין).
ספקטרין
(Spectrin)
יוצר רשת של אקטין זוהה לראשונה בתאי דם אדומים.
חלבון ארוך, גמיש שמורכב מ 4- שרשראות פוליפפטידיות (2 אלפא ו2 בטא).
הוא מגיע לאורך של 200nm, כך ששני אתרי הקישור לאקטין הם במרחק 200nm זה מזה. (הרבה יותר גדול מהאקטין עצמו).
בתא דם אדום, הספקטרין מרוכז בצמוד לחלקה הפנימי של הממברנה הציטופזלמטית שם הוא יוצר רשת דו מימדית המוחזקת ע”י סיבי אקטין קצרים. ספקטרין מחבר את רשת זו למבברנת התא ע”י קישורו הנוסף לחלבונים ממברנליים.
המבנה שנוצר הוא רשת חזקה וגמישה של Cell Cortex המספקת תמיכה מכנית לממברנה ומאפשרת לתא האדום לחזור למבנה המקורי שלו לאחר שנדחס בקפילרה.
Filopodium
Tight parallel Bundle
נוצר ע”י Fimbrin.
Lamellipodium
Dendritic Network
נוצר באמצעות Arp2/3
מבנה הג’ילי שלו נוצר ע”י Filamin
Cell Cortex
Gel like network
נוצר ע”י Filamin
Stress Fiber
Contractile Bundle
נוצר ע”י אלפא Actinin
Phalloidins
תרכובת המשפיעה על ייצוב סיבי אקטין.
מקורם בפטריות Amanita. נקשר לאורך הסיבים.
אסוציאציה- פלאפל שמייצב אותנו.
Cytochalasins B
תרכובת המשפיעה על דה פולימריזציה של סיבי אקטין.
עושה Cap לקצה הפלוס.
מקורם בפטריות..
אסוציאציה- חלאס מספיק עם ההתפלמרות