Cytoskelet Flashcards
Wat zijn de 3 belangrijkste functies van actine?
+ 2 bonus functies
- Geeft vorm aan het celoppervlak
- Spiercontractie
- Celmigratie
De vormgeving door actine is terug te zien bij microvilli in de darm, hierbij zorgt actine voor oppervlakte vergroting.
Naast de bovengenoemde functies spelen actine filamenten ook een rol bij de celdeling. Ze vormen samen met myosine de contractiele ring bij de cytokinese, hierbij wordt het cytoplasma van één cel opgesplitst in twee dochtercellen (zie HC celcyclus en figuur 16-2 op blz. 892).
Actine is tevens betrokken bij transport door de cel, actine dient hierbij als rails met myosine als motoreiwit (Figuur 16-41, blz. 924).
Wat zijn de 3 belangrijkste functies van microtubuli?
- Intracellulair transport
- Mitotische spoel bij celdeling
- Maakt beweging van de cel mogelijk via cilia en flagellae
Bij intracellulair transport lopen er dyneine of kinesine motoren over microtubuli om cargo of andere cel elementen te transporteren.
Tijdens de celdeling in de M-fase wordt een mitotische spoel gevormd door microtubuli, deze zorgt voor het uit elkaar drijven van de gedupliceerde chromosomen zodat deze in twee nieuwe dochtercellen terecht komen.
Microtubuli zorgen hiernaast voor beweging van trilharen (cilia) wat dient voor de beweging van vloeistof en de vorming van flagella waardoor o.a. zaadcellen kunnen zwemmen.
Belangrijkste functie van intermediaire filamenten?
Mechanische sterkte
Intermediaire filamenten geven vooral stevigheid, zowel aan het cytoskelet als aan de kern. Ze beschermen bijvoorbeeld het DNA door de vorming van de nucleaire enveloppe.
T/F: Filapodia, Lamellipodia en Invadopodia zijn allemaal protrusieve structuren die actine filamenten bevatten.
True
T/F: De goede volgorde van de stappen van cel migratie zijn: protrusie, attachment en tractie.
Juist, bij protrusie wordt het plasmamembraan aan de voorkant naar voren getrokken door actine polymerisatie, bij attachment gaat het actine cytoskelet interactie aan met het substratum door het plasmamembraan heen en bij tractie zal vervolgens de bulk van cytoplasma naar voren worden getrokken.
Tijdens protrusie bindt cofiline aan de actine filamenten in de lamellipodia van de migrerende cel en zorgt daar voor polymerisatie van actine.
T/F: Rac1 verhoogt myosine activiteit en bevordert vorming van stress fibers (contractiele bundels van actine en myosine).
Onjuist, dit wordt gestimuleerd door Rho en niet door Rac1. Stress fibers zijn belangrijk bij de celmigratie (blz. 955-957, 923, Figuur 16-21)
T/F: Rho (waaronder RhoA) A stimuleert actine polymerisatie aan de voorkant van een migrerende cel.
Onjuist, RhoA is een GTPase en is wel betrokken bij cel migratie maar stimuleert hierbij actine-myosine contractie aan de achterkant van de migrerende cel (samen met PTEN), waardoor de cel opschuift naar voren (blz. 956-957 en Figuur 16-86 en Figuur 16-75).
Een andere functie van RhoA is de regulatie van de positionering van de contractiele ring tijdens celdeling, hierop wordt verder in gegaan bij het HC ‘celcyclus’ en dit is te vinden op blz. 997-999.
Andere leden van de Rho familie (zoals CDC42 en Rac) zijn wel betrokken bij actine polymerisatie aan de voorkant van de migrerende cel (blz. 956 – 959).
T/F: GTPase activiteit van Rac1 stimuleert afbraak van microtubuli door GTP af te breken.
Onjuist, Rac1 is een GTPase en een belangrijke actine regulator, het stimuleert actine polymerisatie aan de voorkant van de cel, wat zorgt voor de vorming van lamellipodia extensies. CDC42 en fosfolipide PIP3 zijn hierbij ook actief aan de voorkant van de cel (blz. 956 – 959 en figuur 16-86)
T/F: Tijdens protrusie bindt cofiline aan de actine filamenten in de lamellipodia van de migrerende cel en zorgt daar voor polymerisatie van actine.
Onjuist, cofiline zorgt voor netto depolymerisatie van actine, dit vindt plaats achterin de lamellipodia. Voorin de lamellipodia zorgt het Arp 2/3 complex voor netto polymerisatie van actine filamenten. Op deze manier kruipt het actine filament netwerk in de lamellipodia als het ware naar voren (Figuur 16-80 op blz. 954). Cofiline zorgt dus in principe wel voor het naar voren bewegen van de cel.
Bij welke procesen is ATPase activiteit van myosine direct betrokken?
A) Transport van cargo via motoreiwitten langs actine
B) Spiercelcontractie
C) Depolymerisatie microtubuli
D) Membraanprotrusie aan de voorkant van een migrerende cel
A en B
Naast spiercelcontractie en transport van cargo is myosine activiteit ook betrokken bij de cytokinese in de laatste stappen van de celdeling, dit wordt verder behandeld in het hoorcollege ‘celcyclus’.
Transport van cargo hoeft niet altijd alleen via de motoreiwitten dyneine en kinesine over microtubuli te gebeuren. Transport gebeurt ook via myosine 5 en actine, dit werkt op dezelfde manier als met de andere motoreiwitten. Deze manier van transport zie je vooral in gisten bij membraantransport in de cel.
Bij de afbraak van microtubuli is geen ATP betrokken maar GTP.
Myosine is niet betrokken bij protrusie want protrusie is de polymerisatie van actine filamenten aan de voorkant van de cel. Maar myosine II is wel betrokken bij cel migratie, waarbij het zorgt voor het terug trekken van de actine filamenten aan de achterkant van de cel. Myosine II bindt ook aan actine filamenten in de lamellipodia en veroorzaakt daar contractie waardoor de actine filamenten georiënteerd worden.
Kinesine
Motoreiwit die over microtubuli naar het plus-einde loopt (meestal) en daarmee cargo transporteert.
Bedenk bij kinesine en dyneine dat aan één organel (dat getransporteerd moet worden) ook zowel een kinesine als een dyneine kan zitten en ze dus kunnen samenwerken en er van richting veranderd kan worden.
Dyneïne
Motoreiwit die over microtubuli naar het min-einde loopt en daarmee cargo transporteert.
Bedenk bij kinesine en dyneine dat aan één organel (dat getransporteerd moet worden) ook zowel een kinesine als een dyneine kan zitten en ze dus kunnen samenwerken en er van richting veranderd kan worden.
Profiline
Bindt aan actine subunits en versnelt daarmee de groei van actine filamenten aan het plus-einde.
Fimbrine
Bindt aan actine filamenten en zorgt voor een dicht gepakt actine netwerk, dit geeft stabiliteit.
Tau
Bindt aan microtubuli en zorgt voor een op elkaar gepakt en stabiel netwerk.
Als tau zijn functie verliest dan kan het betrokken zijn bij het ontstaan van Alzheimer.
Kinesine-13
Destabiliseert microtubuli (catastrofe factor)
Welke beschrijvingen horen bij microtubuli?
A) De protofilamenten vormen holle structuren met meerdere laterale interacties
B) De microtubuli kunnen dynamische instabiliteit ondergaan
C) De microtubuli vormen sterke structuren die goed tegen mechanische krachten kunnen (zoals buigen en strekken) omdat ze elastischer zijn dan de andere twee cytoskelet filamenten
D) De microtubuli vormen coiled-coil structuren
A en B
Microtubuli zijn niet de meest elastische filamenten en vormen geen coiled-coil structuren.
Microtubuli ondergaan wel dynamische instabiliteit, dit geldt ook voor actine filamenten alleen hierbij binden de subunits ATP in plaats van GTP
Welke 3 fasen zijn er in de polymerisatie van actine filamenten of microtubuli vanuit hun subunits?
Lag fase (= nucleatie): wanneer er nog geen groei optreedt (het is de snelheidsbeperkte nucleatie stap), snelheid beperkend vanwege de instabiliteit van de kleine aggregaten van subunits. Slechts een paar van deze aggregaten zal verder gaan groeien en filamenten vormen. De lag-fase verdwijnt als je begint met deels voorgevormde filamenten (ipv losse subunits), lag-fase is dus nucleatie (het bij elkaar komen van subunits).
Elongatie / groei fase: de fase waarin de filamenten groeien.
Steady state/equilibrium fase: een ander fase in de polymerisatie van de filamenten. In deze fase is de dissociatie van de subunits gelijk aan de associatie van subunits aan de filamenten. Hier ligt de kritische concentratie.
Welke beschrijvingen horen bij intermediaire filamenten?
A) De protofilamenten vormen holle structuren met meerdere laterale interacties
B) De filamenten kunnen dynamische instabiliteit ondergaan
C) De filamenten vormen sterke structuren die goed tegen mechanische krachten kunnen (zoals buigen en strekken) omdat ze elastischer zijn dan de andere twee cytoskelet filamenten
D) De filamenten vormen coiled-coil structuren
C en D
De intermediaire filamenten zijn steviger en elastischer dan actine en microtubuli waardoor ze meer mechanische stress kunnen tolereren. Elasticiteit is dus iets anders dan dynamisch zijn. Microtubuli en actine zijn dynamisch en intermediaire filamenten niet, wat betekent dat ze snel op en afgebroken kunnen worden en dus geen statische structuren zijn.
Treadmilling
Treadmilling is de netto additie van subunits aan het plus-einde (ATP gebonden vorm) en dissociatie van subunits aan het min-einde van het filament (ADP gebonden vorm), bij polymerisatie van filamenten vanuit subunits.
Wat gebeurt er met de elongatie snelheid van zuivere actine filamenten uitgezet tegen de actine subunit concentratie en met de kritische concentratie als er een plus-eind capping eiwit, zoals CapZ, wordt toegevoegd?
Capping eiwit niet te verwarren met de GTP-cap (is iets anders). Bij het toevoegen van een plus-eind capping eiwit, zal actine niet meer gepolymeriseerd of gedepolymeriseerd kunnen worden aan het plus-einde. Dit leidt tot een langzamere groei van het actinefilament en een hogere kritische concentratie die nu dichterbij de kritische concentratie van het min-einde ligt.
Het gamma-tubuline complex voor microtubuli is vergelijkbaar met _______ voor actine filamenten.
Het Arp 2/3 complex
Het Arp 2/3 complex
Actine nucleatie wordt gekatalyseerd door Arp 2/3 complex aan het min-einde, waardoor snelle groei aan het plus einde kan optreden. Het Arp 2/3 complex zorgt voor een vertakt actine netwerk, doordat het aan twee actine filamenten tegelijk kan binden.
Waardoor wordt microtubuli nucleatie gekatalyseerd?
Door het gamma-tubuline ring complex. Dit complex hecht ook aan het min-einde, vervolgens kan spiraalsgewijs de microtubulus worden opgebouwd.
