Kapitel 2 Cytoskelett Flashcards
Aus welchen Filamenten ist das Cytoskelett aufgebaut und wie gross ist deren jeweiliger Durchmesser?
Mirkotubuli (25nm)
Intermediärfilamente (10nm)
Actinfilamente (7nm, werden auch Mikrofilaemnte genannt)
Nennte Funktionen des Cytoskeletts
Transportweg Kraftgenerator Kraftsensor Stabilisator Zellformgeber Baugerüst Signaltransduktion
Woraus besteht ein Actin-Filament und wie wird es aufgebaut?
Actinfilamente sind zweisträngige helikale Strukturen aus Actin-Monomeren (G-Actin). Acitn-Monomere können nur zu Filamenten (F-Actin) polymerisieren, wenn sie ATP gebunden haben. Als Ausgangspunkt der Polymerisation dient ein sogenannter Keim (ein spontan gebildetes Aggregat aus Actin-Monomeren). Durch Addition von ATP-gebundenen Actin-Monosomeren kann daraus ein (polares!) Polymer entstehen. Das Gleichgewicht der Polymerisation ist erreicht, wenn sich Zerfall und Anlagerung der Untereinheiten die Waage halten.
Wie kommt der Tretmühlenmechanismus von Actin zu Stande?
Am (-) Ende läuft die ATP-Hydrolyse schneller ab als die strukturell ungünstige Addition neuer ATP-Hydrolyse die Bindung zu den benachbarten Actinen abgeschwächt wird, zerfällt das (-) Ende langsam. Am (+) Ende verläuft die Anlagerung neuer ATP-Actine schneller als der Zerfall durch die ATP-Hydrolyse, folglich findet dort ein Wachstum statt. Durch das schrumpfende (-) Ende und das wachsende (+) bleibt der Actin-Strang gelich lang, bewegt sich aber Tretmühlen-artig fort.
Wie sind Mirkotubeli aufgebaut?
Mirkotubuli sind lange, recht rigide, polare Hohlzylinder aus obligaten Heterodimeren aus alpha- und Beta-Tubulin, welche sich längsgerichtet zu Protofilamenten zusammenlagern (nur wenn beide ein GTP gebunden haben); 13 Protofilamente bilden dann durch laterale Kontakte ein Mirkotubeli-Filament. Das (+) Ende wird stets durch ein Beta-Tubulin gebildet, das (-) Ende durch ein alpha-Tubulin. Das Wachstum findet v.a am (+) Ende statt.
Wie unterscheiden sich alpha- und Beta-Untereinheiten eines Tubulin-Heterodimers?
Beta-Tubulin ist eine GTPase, während GTP beim alpha-Tubulin eine konstitutive Komponente darstellt.
Wodurch wird das Wachstum eines Mirkotubeli-Filaments limitiert?
Die Konzentration an freien Untereinheiten ist beschränkt, weshalb irgendwann deren kritische Konzentration erreicht wird.
Was versteht man unter der dynmaischen Instabilität von Mirkotubuli-Filamenten?
Welches Ende ist instabiler?
Geht das GTP-Cap eines Mirkotubeli-Filaments durche eine Katsprophe verloren, so findet eine rapide Depolymerisation statt. Das Filament wächst erst wieder, wenn ein neues GTP-Cap ausgebildet wird (Rettung). Diese dynamsiche Instabilität ermöglicht den Mirkotubeli räumlich-zeitlich Flexibilität. Weil das (-) Ende langsamer wächst als das (+) Ende wird es eher von der Hydrolyse eingeholt (=> Katastrophe) und ist deshalb instabiler.
Wieso können Substanzen, welche die Polymerisation von Mirkotubeli verhindern, chemotherapeutisch zur Krebsbehandlung eingesetzt werden?
Krebszellen befinden sich häufiger in der Meisose als andere Zellen und sind deshalb mehr auf die aus Mirkotubeli bestehenden mitotischen Spindeln angewiesen.
Wie sieht de Assemblierungsmechanismus von Intermediärfilamenten aus?
Zwei monomere intermediäre Filamentproteine lagern sich parallel zu einem Coiled-Coil-Dimer zusammen. Zwei solche Dimere können sich anitparallel zu einem Tetramer zusammenlagern. Dieses ist aufgrund seiner Symmetrie nicht mehr polar! Acht Tetramere können sich schliesslich zu einem seilartigen Filament umwinden.
Vergleiche die mechanischen Eigenschaften der cytoskelettalen Filamente.
Intermediärfilamente weisen eine seilartige Festigkeit bei guter Deformierbarkeit auf und somit von den drei Filamenttypen des Cytosskeletts die besten mechanischen Eigenschaften, um Kräften zu widerstehen. Actin-Filamente sind relativ flexibel und elastisch, Mirkotubuli sind eher rigide.
In welche Kategorien werden Intermediärefilamente unterteilt? Nenne je ein Beispiel
Epitheliale: Keration (Haut, Haare, Nägel; Quervernetzung durch Disulfidbrücken sorgt für Robustheit)
Vimentinartige: Vimentin (kommt in allen Zellen mesenchymalen Ursprungs vor)
Neuronale: Neurofilamente (kleiden Innenseite der Axonmembranen aus)
Nukleäre: Kernlamine (bilden die innere Auskleidung der Zellkernmemebran, die Lamina)
Wie beeinflussen Profilin und Thymosin die Actinpolymerisierung?
Beide binden an freies G-Actin. Thymosin verhindert dadurch deren Assemblierung, Profilin dagegen verschnellert die Filamente-Elongation.
Welcher Komplex ermöglicht die Bildung von verzweigten F-Actin-Netzwerken?
Der Arp2/3-Komplex. Dieser bindet an bestehende F-Actin-Filamente und initiiert als Keim die Bildung eines neuen, vom bestehenden Filament ausgehenden Filaments.
Nenne zwei Proteine, die bei einem Mirkotubeli-Filament eine Katastrophe auslösen können.
Kinesin 13: Induziert durch Bindung ans GTP-Cap eine Katastrophe am (+) Ende
Katanin: Schneidet Mirkotubeli in der Mitte durch, woraufhin die Fragmente rapide depolymerisieren.
