Cellkärnan Flashcards
Varför cellkärna?
Cellkärnan är kännemärket för den euakryota cellen, där bla DNA-syntes, genreglering, RNA-procession, syntes av ribosomer sker. Det finns en tydlig barriär iform av ett kärnmembran som möliggör för cellen att avskilja processer åt. I cytoplasman sker bla proteinsyntes, energimetabolism, nukleotidsyntes..
Beskriv Cellkärnans arkitektur?
- Dubbelt membran som vars utsida är kontinuerligt med ER
- Porer och transportproteiner reglerar transport in och ut ur kärnan
- Proteinfilament lamina upprätthåller kärnans struktur
- DNA är tätpackat i flera nivåer mha protein-stomme och är kompartmentaliserat
- Kärnan har särskilda kärnkompartment som ex nukleoler
Vad är kärnhölje?
Med kärnhölje menas membran+porer+lamina
Vad är lamina och dess funktion?
Lamina är polymer av protein som bildar nätverk som stöttar kärnmembranet. Lamina är tätt flätat nätverk omedelbart innanför membranet och har lösare struktur längrein i kärnan. Den ser till så att kärnan inte kollapser, så dess funktion är dels att upprätthålla kärnans form men även dels att reglera genexpression. Lamina är separata nätverk av lamin A/C resp B1/B2 och de flätas och därmed överlappas aldrig. Vid profas upplöses lamina genom att CDK fosforylerar lamina. Vid uppbyggnad i Telofas defosforyleras lamina.
Hur interagerar lamina med kärnmembran och kromatin?
Lamina är bundet till integrala membranprotein som har förmåga att koppla samman lamina med cytoskelett filament (ex LINC komplexet), detta möjliggör att lamina kan bestämma vilken form cellkärnan ska ha. Lamina binder även in till kromatin och därmed kopplar lamina kromatin till ECM i ett nätverk av nätverk. När cellen utsätts för mekanisk belastning kommer kromatin även uppleva denna mekaniska belastning vilket leder till förändring av genuttryck.
Utöver detta binder även Lamina faktorer (som HAT, histodeacetylas) som främjar bildning av heterokromatin.
Kromatin som är hårt bundet till lamina —> hårt packat heterokromatin —> Transkriberas ej
Löst kromatin (eukromatin) som inte är hårt bundet till lamina transkriberas oftare.
Hur sker transport in och ut genom kärnmembranet?
Karyopheriner (Kaps) lotsar proteiner genom poren. Kärnporen har många FG-motiv som fungerar som nät av trassel som gör det ogenomtränglig för större molekyler. Kaps som ex importin och exporten binder till FG-motiven och kommer därmed lotsa sig igenom dessa och transportera in/ut lastproteinet. Det är oklart hur interaktionen med FG främjar transport.
Hur vet Kaps vad som ska transporteras in resp ut?
De protein som ska in till kärnan har en NLS på en räcka basiska aminosyror (ex lys, Pro,Arg, Val) . NLS känns igen av importinet och kommer då binda in och transportera in proteinet i kärnan.
Om ett protein ska ut ur kärnan har den NES, nuclear export signal) som binds av exportiner
Beskriv hur trafiken genom kärnporen och vad som styr den
Ran-proteinet styr riktningen på transporten,dvskoncentrationsgradienten av Ran-GTP riktar trafiken genom kärnporen.
- Ran-GTP (aktivt) binder importin och bryter importin-last-bindning i kärnan
- Ran-GTP följer importin ut ur kärnan
- Ran-GTP omvandlas av RanGAP (som finns,binds in till kärnporens trådar i cytosolen) till Ran-GDP i cytosolenoch släpper importin
- Ran-GDP återförs av NTF2 till kärnan
- I kärnan omvandlas Ran-GDP (inaktivt) till Ran-GTP av RanGEF (som även binder till kromatin)
Hur sker exporten av protein från kärnan?
Exporten av proteiner ut ur kärnan styrs av Kaps och Ran.
- Exportiner (särskilda export-kaps) binder in till en exportsignal (NES)
- Ran-GTP stärker bindningen mellan exporten och lastprotein
- RanGAP-förmedlad hydrolys till RanGDP dissocierar exporten från last och Ran i cytoplasma
Exempel på exporterad last—> Ribosomenheter
Hur kan reglering av genuttryck ske via kärntransport?
Genom att utestänga transkriptionsfaktorer ur kärnan kommer de inte kunna att verka på kromatinet. Dvs kärnporer reglerar genuttryck genom att tillåta TFs och inhibitorer att transporteras in resp ut.
Vad händer med transport till cytoplasman med GTPsanalog GTPyS som inte kan hydrolyseras till GDP?
Om GTPyS inte kan hydrolyseras till GDP kommer detta leda till:
* Kaps inte kan släppa från RAN
* Importiner kan släppa från last
* Exportiner kan binda till last
* Exportiner kommer inte kunna släppa från last
—> Mer Ran hamnar cytoplasman.
Vad finns inuti kärnan?
Domäner, territorier och kompartment i kärnan finns.
Kromosomer har egna ”revir”, även i interfas. Inaktiva kromosomregioner (ex telomerer) finns mest vid lamina. Det är en låg grad av blandning av DNA från olika kromosomer
Hur kan DNA/RNA syntes och reglering av genuttryck effektiviseras?
I kärnan, nukleosomen, finns många ”fabriker” för replikation/transkription. Dessa ”fabriker” är koncentrerade kooperativ av många replikernander eller transkriberande polymerasenzyme med kofaktorer som samarbetar genom att dela på vissa proteiner tex initierande TF vilket sparar tid. TId är viktigt och genom dessa fabriker fås mer ”produkter” på samma tid vilket då effektiviserar processerna.
Vad är nukleolen och vad sker där?
Nukleolen är ett kompartment i kärnan där rRNA-syntes sker. Den syns i mikroskop då den är en stor fabrik. I nukleolen sker transkription och modifiering av rRNA (katalyserade av snoRNA från bortklippta introner) samt associering med ribosomens proteiner.
Nämn tre övriga komparments i kärnan och vad som sker där.
Gemensamt för alla kompartments i cellkärnan är att de saknar egna membran, dvs ej organeller. Utöver nukleol finns bla:
- Polycomb Bodies: metylerar lysin 27 i histon H3 vilket bidrar till att upprätthålla heterkromatin
- Cajal bodies: Modifiering av snRNA (involverat i mRNA-splicing. SnRNA utgör spliceosomen.
- Nuclear speckles: en lagringsenhet av splicingfaktorer.
