Khung và sự vận động của tế bào

Khung tế bào: là mạng lưới protein dạng sợi có cấu trúc ba chiều nhằm duy trì hình dạng càc tính phân cực của tế bào. Khung tế bào phát triển khắp tế bào và được gắn với màng plasma và các cơ quan tử nội bào và vì thế cung cấp bộ khung cho tổ chức tế bào. Khung tế bào không cứng nhắc như một bộ khung xương mà thực tế là rất linh động với những thành phần có khả năng tái tổ chức lại chỉ trong vòng vài chục giây hoặc cũng có thể rất ổn định trong vài giờ. Kết quả là chiều dài cũng như độ linh động của các sợi protein là khác nhau rất lớn, các cấu trúc sợi có thể lắp ráp thành rất nhiều loại cấu trúc khác nhau và có thể điều hoà tại các vị trí khác nhau trong tế bào.

Chương IV

Khung và sự vận động của tế bào

Khung t bào ế : là m ng lạ ướ i protein d ng s i có c u trúc ba chi u ạ ợ ấ ề

nh m duy trì hình d ng càc tính phân c c c a t bào ằ ạ ự ủ ế

Khung t bào phát tri n kh p t bào và ế ể ắ ế đượ c g n v i màng ắ ớ

plasma và các c quan t n i bào và vì th cung c p b khung ơ ử ộ ế ấ ộ

l p ráp thành r t nhi u lo i c u trúc khác nhau và có th i u hoà ắ ấ ề ạ ấ ể đ ề

t i các v trí khác nhau trong t bào.ạ ị ế

Các thành ph n c a cytoskeleton ầ ủ

* Có m t s trao ộ ố đổ thông tin gi a 3 thành ph n nh i ữ ầ ưng chúng ch y u là ủ ế độ l p v i nhau c ậ ớ

T ch c khung t bào có ch c n ổ ứ ế ứ ăng áp đ tr các tín hi u môi tr ả ệ ườ ng

*Microfilaments and microtubules are highly dynamic, but intermediate filaments are not.

*Simple example of signaling: trypsinizing cultured cells -> they round up

(therefore dramatic change in cytoskeleton) in seconds to minutes.

Ví d v các c u trúc có ch a các vi s i microfilament ụ ề ấ ứ ợ

Microfilaments là chu i polymer c a phân t actin ỗ ủ ử

G-actin= globular actin, là protein đơn phân tử

F-actin= filamentous actin, có c u trúc ấ đa phân tử

Actin g n ch t ch v i ATP Phân t này ắ ặ ẽ ớ ử đượ th y phân hóa d n thành ADP trong F- c ủ ầ actin ATP/ADP đi u khi n ề ể độ h c c a quá trình polymer hóa và ng ng ọ ủ ượ l i nh c ạ ưng không ph i là thi t y u cho các quá trình này x y ra ả ế ế ả

Actin là phân t protein có nhi u nh t trong h u h t các lo i t bào, vd ~ 5% trong ử ề ấ ầ ế ạ ế nguyên bào s i fibroblast ợ

Actin có tính b o t n cao: >80% aa gi ng nhau t t c eukaryote ả ồ ố ở ấ ả

Eukaryote đơn gi n (n m men) có 1 gen actin, V có ~ 6, các isoforrm khác nhau có ả ấ Đ

ch c n ứ ăng khác nhau, m t s bi u hi n có tính ộ ố ể ệ đặ hi u c ệ đố v i lo i t bào i ớ ạ ế

Tính phân c c c a vi s i ự ủ ợ

M t s ộ ố đo n có tính phân gi i protein c a myosin (g i là S1 fragment) bám ạ ả ủ ọ

không đố x ng vào các s i ứ ơi actin cho phép quan sát tính phân c c c a vi s i ự ủ ợ

b ng EM (decorating actin filament) ằ

u + c a vi s i (c ng nh

Đầ ủ ợ ũ ư c a vi ng microtubules) ủ ố đượ xác nh c đị là đầ mà u

t c ố độ t ăng tr ng ưở (polymer hóa di n ra nhanh h ễ ơn

Ba giai đo n c a quá trình polymer hóa ạ ủ

N ng ồ độ t i h n (critical concentration) c a quá trình polymer hóa ớ ạ ủ

Sơ đồ này minh h a 1 ọ đầ c a vi s i và th hi n giai u ủ ợ ể ệ đo n n ạ ổ đị h n

N ng ồ độ t i h n (ng ớ ạ ượ v i h ng s phân ly) là khác nhau 2 hai c ớ ằ ố đầ khác nhau u xác

Để đị l ng nh ượ actin trong vi s i, ti n hành quay ly tâm t c ợ ế ở ố độ cao và tách

ph n n i phía trên t c n l ng, ph n n i phía trên chính là actin ầ ổ ừ ặ ắ ầ ổ đơn phân t (G- ử

actin) và c n l ng là các s i (F actin) Ph ặ ắ ợ ương pháp phân tích khác i đố v i qua ớ

trình polymer hóa là đo độ nh t ớ

Actin –ATP đượ thêm c ở đầ + nhanh hơn so v i u ớ đầ - u

G-actin h u h t d ng ATP d ng F-actin, ATP ầ ế ở ạ Ở ạ đượ th y phân thành ADP c ủ

F-actin (d ng ADP) depolymer hóa nhanh h ạ ơn F-actin (d ng ATP) ạ

Thí nghi m ch ng minh s t ệ ứ ự ăng tr ng ưở c a vi s i có tính phân c c ủ ợ ự

B t ắ đầ v i u ớ đo n ng n ạ ắ đượ g n v i myosin S1 c ắ ớ để ánh đ d u v t li u ban ấ ậ ệ đầ u

B sung các actin ổ đơn phân t và ử để s i phát tri n ợ ể

Quan sát b ng EM ằ

Các d ượ ph m nh h c ẩ ả ưở n ng đế s polymer và depolymer hóa vi s i ự ợ

•Phalloidin bám vào và làm n ổ đị F-actin, c n tr quá trình nh ả ở

depolymer hóa Phalloidin có th ể ánhđ d u b ng ch t hu nh ấ ằ ấ ỳ

quang và vì th r t ti n l i ế ấ ệ ợ để quan sát khung t bào Phalloidin là ế

m t ọ độ t t n m amanita phalloides, c ng là ngu n cung c p c ố ừ ấ ũ ồ ấ

anpha-amanitin, là m t ch t c ch RNA polymerase II.ộ ấ ứ ế

• Cytochalasin bám vào uđầ “+” để ngăn c n s kéo dài c a s i ả ự ủ ợ

=> depolymerization ở đầ “-”u

• latrunculin bám vào G actin, cu n s i này l i và chuy n cân ố ợ ạ ể

b ng v phía depolymer hóa.ằ ề

Các protein Cytosolic đi u hòa khung t bào actin ề ế

•N i song song (parallel crosslinking –bunding: s t o thành bó ố ự ạ

•N i ngang ố để t o m ng l ạ ạ ướ (gel) i

•M hóa hai ũ đầ vi s i (kích thích s polymer ho c depolymer hóa u ợ ự ặ

•Severing (các s i ợ đượ sever th c ườ ng đượ m hóa m t c ũ ở ộ đầ u

•Sequestering G-actin (gây ra s de-polymer hóa F-actin) ự

•Hình thành v trí h t nhân (nucleating) (có ị ạ độ h c polymer hóa ng ọ

nhanh hơn

Vai trò c a cofilin, profilin và thymosin B4 trong ủ đi u hòa s ề ự polymer hóa actin in vivo

*Cofilin bám vào ti u ể đơn

G-tách ra t s i ừ ợ

Ho t ạ độ c a các protein m c n s s l p ráp và phân rã actin ng ủ ũ ả ở ự ắ

2

ở đầ u

S t o h t nhân actin b i vùng FH2 c a formin ự ạ ạ ở ủ

i u hòa c a formin b i t

Đ ề ủ ở ương tác n i phân t ộ ử

S ho t hóa hình thành actin b i Arp2/3 ự ạ ở

Cơ ch chuy n ế ể độ : ví d v keratinocyte ng ụ ề

Chu k s ng c a Listeria moncytogenes ỳ ố ủ

i u hòa ph c h

Khung actin c a t bào: s polymer hóa actin trong chuy n ủ ế ự ở ể ng

độ c a Listeria ủ

Khung actin c a t bào: s polymer hóa actin trong chuy n ủ ế ự ở ể ng

độ c a Listeria ủ

M t s protein cytosolic tham gia t ch uc nên khung t bào actin ộ ố ổ ứ ế

S g n c a vi s i vào màng ự ắ ủ ợ