Cellskelettet

Question 1

Vad är cytoskelettet och dess funktion?

Answer 1

Cytoskelettet är ett dynamiskt nätverk av aktinfilament, mikrotubuli och intermediärfilament som konstant byggs upp och bryts ned och är högst reglerad via fosforylering och nukleotidhydrolys. Dess funktioner är att ge cellen:

• struktur
• stabilitet
• transport
• migration
• kontraktion
• adhesion

Question 2

Vad består aktinfilament av och vad är dess funktion i cytoskelettet?

Answer 2

• Aktinfilament är det tunnaste filamentet i cytoskelettet.
• Finns i alla celler
• Aktin är ett globulärt protein, och aktinfilament är därmed polymer av aktin.
• Aktin finns i hela cellen men mest innanför plasmamembranet och bygger upp nätverk som har som funktion:
  
  • migration
  • omslutning (endocytos)
  • Celldelning
  • muskelkontraktion
  • motalitet

Question 3

Hur byggs aktinfilament upp?

Answer 3

G-aktin—> dimer—>trimer av G-aktin—> Filament, F-aktin
F-aktin är ett filament bestående utav monomerer (trimers av G-aktin) där ena ände polariseras (byggs upp) snabbare än den depolariseras (barbed end,+) pga av monomerernas asymmetriska struktur. Att de byggs och bryts ned i olika takt ger aktinfilamentet en polaritet, som möjliggör transport längs filament.
(+) barbed end —> snabbare polymerisering
(-) pointed end —> långsammare polymerisering

Aktin binder in till ATP och ADP. Beroende på vad den binder in till kommer antingen polymerisering eller depolymerisering prioriteras.

ATP-bindande främjar polymerisering, ADP-bindande främjar depolymerisering.

ATP-bundet i polymeren kommer att hydrolyseras till ADP-bundet.

Allt detta gör att tillväxt sker i barbed end (+) och minskning i pointed end (-). (Pointed end binder ADP i filamentet)

Question 4

Vilka proteiner är delaktiga i uppbyggnad av F-aktin?

Answer 4

• Forminer - hjälper till i polariseringsprocessen genom att bygga på från barbed end—> skapar långa linjära filament
• Arp2/3-komplex - binder nära barbed end på ett redan existerande aktinfilament och skapar ett nytt filaments pointed end. Genererar förgrenade aktin-strukturer

Question 5

Vilken effekt av ADF/cofilin och profilin på aktinfilament-bildning?

Answer 5

ADF/cofilin-proteiner:
• främjar dissociation från pointed end
• kapar aktinfilament och skapar nya
ändar

Profilin:
• dissocierar ADF/cofilin från aktin
• främjar utbyte av ADP mot ATP hos G-aktin

Question 6

Vad är det för skillnad mellan aktin-buntar och aktin-nätverk ?

Answer 6

Organisation av aktinfilament görs antingen i buntar eller nätverk.
•I aktin-buntar är aktinfilamenten sammanfogade med varandra mha cross-linking proteins (typ tegelstensmönster)

•I aktin-nätverk är aktinfilamenten sammanfogade tredimensionellt till ett slags gel (typ spindelnät)

Question 7

Vilka två typer av aktinbuntar finns och vad avgör dess struktur?

Answer 7

Aktinbuntar kan antingen vara parallella eller kontraktila buntar. Det är tvärbindande proteiner som avgör vilken struktur.

• Fimbrin skapar parallella buntar med kort avstånd mellan aktinbindnings-sites vilket ger täta buntar —> styva
• a-actinin skapar kontraktila buntar med lång spacer-domän mellan aktinbindande domäner vilket gör att Motorproteinet myosin får plats att binda.

Question 8

Vad är mikrovilli?

Answer 8

Ystruktur på apikala ytan av celler (oftast epitel) för att öka adsorptionsyta. Mikrovilli består utav parallella aktinbuntar

Question 9

Hur interagerar myosin med aktinfilament?

Answer 9

Myosin interagerar med kontraktila aktinbuntar genom att förflyttade antiparallella aktinfilament så deras inbördes läge förskjuts—>kontraktion

Question 10

Vad är stressfibrer?

Answer 10

Stressfibrer är aktinstruktur av kontraktila buntar som sammankopplar plasmamembranet och ECM mha cell-Adhesiner. Integriner är dels kopplade till stressfibrerna, plasmamembranet och dels till ECM

Question 11

Vad är cytokinesis?

Answer 11

Cytokinesis är när cellen delar sig pga kontraktila buntar av aktin + myosin byggs upp som en ring runt cellen —> avknoppning pga depolymerisering och kontraktion.

Question 12

Hur förbinds celler till andra celler?

Answer 12

Via kadheriner som binder in till aktinfilament som löper runt cellerna.

Question 13

Vilka två proteiner bidrar till bildandet av aktinnätverk?

Answer 13

• Formin: tvärbinder aktin via lång flexibel spacer. Främjar bildning av aktin-nätverk när filamenten kan flytta sig i förhållande till varandra. Exempel på struktur: cellcortex
• Arp2/3: främjar förgrenade nätverk som är stelare. Exempel på struktur: Lamellipodier —> cellmigration

Question 14

Vad är cellcortex?

Answer 14

Cellcortex: nätverk av aktinfilament och associerade proteiner på insidan av plasmamembranet som förankrar cellkortex och plasmamembran.
Bestämmer cellstruktur mm. Cellkortex drar i plasmamembranet via integrala protein.

Question 15

Vad är synctium?

Answer 15

En synctium är när flera stora muskelceller har smälts ihop och bildar en muskelfiber

Question 16

Vad är myofibrill?

Answer 16

En organell i muskelceller/muskelfibrer som består av repeterande enheter av sarkomerer

Question 17

Vad är sarkomerer?

Answer 17

Kontraktil enhet av cylindriska buntar av dels tunna aktinfilament och dels tjocka filament med myosin. Sarkomerer ger ett strimmigt utseende i muskler.

Question 18

Hur går en muskelkontraktion till?

Answer 18

Glidande filament-modellen: myosinet ”kittlar”sig mot Z-disc—>kontraktion när aktinfilament närmas.

ATP binder in—> myosin släpper aktin —> omedelbar hydrolys av ATP till ADP—> konformationsändring av myosin, myosinhuvudet böjs—> fosfatet (Pi) släpps—> myosin binder in till aktin—> ADP måsts släppas—> konformationsförändring, myosinhuvud böjs tillbaka—> drar hårt i aktinfilament—>kontraktion.

Question 19

Vad är rigor mortis?

Answer 19

Likstelhet som inträffar när ATP ej är tillgängligt. Då kommer inte myosin kunna släppas från aktinet vilket gör att den är i kontraktilt läge. Sker dock inte vid enbart ATPbrist utan beror på högt Ca2+ .

Question 20

Hur går relaxion till?

Answer 20

Relaxion är när bindningen mellan myosin och aktin hindras. Runt aktinfilamentet finns tropomyosin med troponinkomplex. När Ca2+ binds in till troponinkomplexet sker en konformationsförändring hos tropomyosinet vilket gör att myosinbindande- sites exponeras och därmed kan myosin binda in —> kontraktion. Ca2+ släpper dock fort, och för att kontraktion ska ske igen behövs Ca2+ åter igen bindas in. Relaxion sker då när Ca2+ inte binds in, som vid Ca2+halter. I muskelcellen finns SR-sarkplasmatiska retiklet , organell som liknar ER och som lagrar kalciumjoner. Vid signalering kommer jonkanaler öppnas och släppa ut Ca2+ så att myosin kan binda in. Genom att inte släppa ut Ca2+ fås relaxion.

Question 21

Vad är mikrotubuli?

Answer 21

Mikrotubuli är cytoskelettets tjockaste filament som är ihåligt och med polaritet. De är mycket dynamiska och har funktion i transport, celldelning, form, utskott.

Tubulin-dimerer (aB) bygger upp MT
• GTP-bindande – B-tubulin hydrolyserar GTP—>depolymeriseras i par
• Funktion analog med ATP hos aktin
• Snabbväxande “plus-ände” och långsamväxande “minus-ände”

Dynamisk instabilitet
• Kapplöpning mellan polymerisering och GTP-hydrolys i (+)änden
• “Katastrof” – snabb krympning
• “Räddning” (rescue) – snabb återuppbyggnad
• Viktig för cellens funktion
Så länge som nya diameter binder in snabbare än GTP-hydrolys sker kommer MT behålla en GTP(+)cap och fortsätta växa.

Question 22

Hur organiseras mikrotubuli intracellulärt?

Answer 22

MT utgår från Centrosomen - organell nära kärnan som skyddar MT:s minusändar.
• MT växer ut från centrosomen med hjälp av g-tubulin
• Plusändarna mot plasmamembranet—>“Vägnät” för cellen

Vid mitos dupliceras centrosomen och organiserar kromosomernas rörelser

Question 23

Hur sker transporten med MT?

Answer 23

Kinesiner: motorproteiner som strukturellt liknar myosin II. De flesta kinesiner går mot MT:s plusände (ut mot plasmamembranet).

Dynein: motorprotein som går mot MT:s minusände (mot centrosomen, in mot kärnan och golgi).

Både kinesiner och dynein är ATP-drivna.
Motorproteinerna drar i ERs och Golgis membran—> Dynein trycker tillbaka Golgi och Kinesin drar ut ER:
Proteiner, vesiklar, organeller, kronmosomer m.m. kan transporteras längs MT med hjälp av
motorproteiner

Question 24

Nämn två typer av mikrotubuli utskott och dess funktion

Answer 24

Cilier och flageller är mikrotubuli-baserade utskott av plasmamembranet som är
ansvarigt för rörelse av olika sorts eukaryota celler. Cilier är korta utskott på epitelceller medan flageller är större, som spermiens svans. Båda består utav att MT har gjort ett utskott (axonem) från plasmamembranet.

Ciliers och flagellers rörelser orsakas av dynein-motorer som förskjuter angränsande mikrotubuli i axonemet (en struktur med MT och dess associerade proteiner) i förhållande till varandra, tänk speldosa.

Primära cilier (1 cilium) finns på alla celler, speciellt involverar i signalering och är ej rörliga. Motila cillier finns framförallt på epitelceller och är rörliga, många/cell och ej alla celler.

Question 25

Vad sker med MT vid mitos?

Answer 25

Interfas: centrosomen med MT dupliceras och separeras

Profas: centrosomen rör sig till motsatta sidor

Metafas: MT omorganiseras till astral MT, kinetochore MT, Polär MT, Kromosomal MT.

Anafas A: Kinetokorer binder till (+) änden på MT och kinesiner depolymeriserar MT—> kromosomer dras isär

Anafas B: Polära MT polymeriseras, vilket leder till ett överlapp som gör att MT kommer att tryckas ifrån varandra —> cellen expanderas. Dynein som binder med cellkortex drar och hjälper till de astrala MT att depolymeriseras —> delning

Question 26

Hur får cilier och flageller sin motalitet?

Answer 26

Ciliers och flagellers rörelser fås av dynein-motorer som förskjuter angränsande mikrotubuli i axonemet i förhållande till varandra, dvs dynein går mot (-)änden på B-tubuli vilket leder till att den böjs.

Question 27

Vilket cytoskelettfilament finns det medicinsk manipulation för?

Answer 27

Mikrotubuli.

• Taxol—>stabiliserar MT,hindrar celldelning och används vid cancer
• Madagasgar rosenvintergröna (Vincristine och vinblastine)—> depolymeriserar mikrotubuli, hämmar mitos och används som kemoterapi vid cancer
• Tidlösa (Colchicine och colcemid)—> inhiberar mikrotubulis polymerisering, vilket i sin tur blockerar mitos. Känt gift sedan 1500-talet f Kr. Används mot inflammatoriska tillstånd och hjärt-kärlsjukdomar

Question 28

Vad är intermediära filament?

Answer 28

Intermediära filament är filament som ger cellen och vävnaden mekanisk styrka. De medverkar inte till cellrörelser. De är stabila och ej dynamiska. Exempel på intermediära filament är Lamina som ger cellkärnan sin form. En central alfa-helix domän (ca 35 kD) är nödvändig för dimerisering och filamentbildning

Question 29

Hur sker uppbyggnad av IF?

Answer 29

Vid filamentbildning behövs det först att centrala alfahelixdomänet på 35 kDa dimeriseras med en likadan.

N-Alfahelix-C byggs ihop med en annan N-alfahelix-C—> Dimer
Dimer byggs ihop med en annan dimer—>Tetramer
Tetramer byggs ihop med andra tetrameter—>Protofilament
Protofilament byggs ihop med andra protofilament—> Intermediär filament

Question 30

Vad är desmosomer och vad är dess anknytning till cellskelettet?

Answer 30

Desmosomer är ställen där cell-cell-kontakt bildats. De förankras av intermediärfilament. Cell-cell-interaktionerna mediernas av transmembrana protein som är relaterade till cadheriner.