Лекция 11 ЦИТОСКЕЛЕТ Реснички Цитоскелет Кольцов

Лекция 11 ЦИТОСКЕЛЕТ Реснички

«Цитоскелет» (Кольцов Н. К. ) «немембранная» органелла состоит из трех основных типов белковых нитей, организованных в три системы: - микрофиламенты - микротрубочки - промежуточные филаменты Цитоскелет - система белковых нитей, наполняющих цитоплазму, и ответственных за подвижную архитектуру клетки, за ее движения, перемещение органоидов и форму

Важное свойство цитоскелета – способность быстро менять свою пространственную организацию за счет полимеризации и деполимеризации нитей, без синтеза новых молекул. Микрофиламенты состоят из белка актина У млекопитающих известно 6 типов актина 4 типа актина содержатся в разных типах мышечных клеток 2 типа – в остальных клетках В мышечных клетках актин составляет около 20% от массы всего белка. В других типах клеток эукариот актин составляет 5 -10% всего клеточного белка.

(-) конец Сайт связывания АТФ G-актин димер тример (-) конец _ C N (+) конец Актин. АТФ (+) конец G-актин – глобулярный (мономер) G-актин + G-актин = димер ИЛИ G-актин + G-актин = тример (сайт нуклеации) +

Каждый мономер повернут на 166 о, что задает формирование двойной спиральной структуры. Волокно актина представляет собой длинную двойную спираль. Диаметр волокна - 6 - 7 нм. При полимеризации мономеры актина выстраиваются в ряд, поэтому образованная цепь имеет полярность – (+) и (–) концы. Сборка актинового микрофиламента

Соединения, влияющие на состояние актина: Цитохалазин – связывается с +концом актиновой цепи и блокирует ее удлинение. Фаллоидин – плотно связывается с актиновыми филаментами и блокирует их деполимеризацию. Не взаимодействует с мономерной формой актина. Наиболее распространенный маркер актиновых филаментов. Латрункулин (Latrunculin) - связывает G-актин и блокирует его присоединение к филаменту.

филамин Пучки и сети, актин

актин фимбрин Альфа-актинин

Актиновый кортекс актин анкирин спектрин

Нити натяжения (скелетные нити) актин талин ПЛАЗМАЛЕММА Внеклеточный матрикс интегрины

Актин в клетке Эндоцитоз Перемещение вдоль пучков актина Цитокинез Движение клеток

Актиновые филаменты в клетках монослоя культуры CV-1 Выявление фаллоидином, меченым родамином Актиновые микрофиламенты- зеленые Оранжевые – митохондрии Иммунофлуоресценция

Перемещение клеток – одна из важнейших функций актина Выросты на поверхности клетки, формирующиеся при участии актина Микроворсинки – стабильные выросты клеточной поверхности Псевдоподии, филлоподии и ламеллоподии формируются в ответ на внешние стимулы

Строение микроворсинки плазмалемма актиновые филаменты виллин и фимбрин терминальная сеть гликокаликс

гликокаликс Микроворсинки кишечника «Щёточная кайма» Около 1000 микроворсинок на одной клетке

Клетка в культуре Псевдоподии Филоподии Ламеллоподии Выросты Амеба Макрофаг, фагоцитирующий опухолевую клетку

ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ФИЛАМЕНТЫ Диаметр промежуточных филаментов – около 10 нм Белки промежуточных филаментов I. Кислые кератины (~ 15 белков) II. Основные и нейтральные III. кератины (~15 белков) Виментин Десмин IV. Нейрофиламенты V. Ламины ядра VI. Нестин - эпителий - фибробласты, лейкоциты, и др. - мышечные клетки - нейроны - ядра -стволовые клетки центральной нервной системы

Структура промежуточных филаментов Центральный домен Головка N-конец димер Тетрамер Протофиламент Мономер хвост С-конец

Виментиновые промежуточные филаменты Кератиновые промежуточные филаменты Криоэлектронная микроскопия.

Волокна коллагена Локализуются вне клеток

Микротрубочки Тубулин – димер, образованный альфа- и бетта-тубулином. Диаметр микротрубочек – 25 нм Время полужизни – около 5 минут Микротрубочки собираются с одного конца, разбираются - с другого

Микротрубочки Стабильные и нестабильные микротрубочки

Вариант 1 Вариант 2 Перемещение аутофагосомы вдоль микротрубочки

Перемещение структур вдоль микротрубочек Молекулярные моторы Кинезин Динеин

Стабильные и нестабильные микротрубочки Нестабильные микротрубочки свободно расположены в цитоплазме «Растут» из ЦОМТ Обеспечивают перенос органоидов Стабильные микротрубочки локализуются внутри жгутиков и ресничек Имеют постоянную длину Колхицин, колцемид, винбластин блокируют рост нестабильных микротрубочек Таксол препятствуют деполимеризации трубочек, они становятся «стабильными»

Центры, организующие микротрубочки Система микротрубочек, в отличие от актинового кортекса, в большинстве клеток строго централизована: есть 1 - 2 центра полимеризации на клетку. Варианты ЦОМТ: центросомы, из которых растет митотическое веретено и "звезды" микротрубочек во многих клетках; базальные тельца, из которых растут микротрубочки жгутиков и ресничек

Центриоли

Утеря даже одного из белков сателлитов приводит к дисфункции центриолей. Схема центриолей и их сателлитов в норме (А) и при удалении белка сателлитов PCM-1 (В).

Центриоли Исчерченные корешки

Реснички Динеин Жгутики нексин 9+1 Первичные и подвижные реснички

Микротрубочки взаимодействуют между собой и образуют синглет, дублет и триплет. МТ А дублета или триплета состоит из 13 протофиламентов. Трубочки B и C состоят из меньшего числа протофиламентов, обычно из 10 Компьютерная реконструкция микротрубочки Негативное контрастирование

базальное тельце ресничка центриоль

Подвижные реснички эпителиальных клеток бронха Первичная ресничка эпителия дистального канальца почки

А Б В Г Подвижная ресничка А – первичная ресничка пигментного эпителия сетчатки глаза Б – первичные реснички (зеленые) в клетках эпителия собирательных канальцев, красные – плотные контакты между клетками В - первичные реснички в сканирующем микроскопе Г – подвижные реснички эпителия трахеи, сканирующая микроскопия

Схематическое представление современной модели транспорта внутри первичной реснички.

Первичные реснички различных тканей позвоночных. (А) Первичная ресничка клетки эпителия радиальной глии желудочка мозга канарейки (Б) Первичные реснички клеток эмбрионального узелка мыши (В) Видоизмененная ресничка палочки сетчатки глаза человека

Кишечная палочка на «пьедестале» . Кишечный эпителий Сканирующая ЭМ. Актиновые «хвосты» в клетках, Перемещающие листерию (слева) и риккетсию

Актиновые «хвосты» , перемещающие вирус осповакцины

Связь вируса осповакцины и микротрубочек