A sejtmag szerkezete s mkdse I Dr habil
A sejtmag szerkezete és működése I. Dr. habil. Kőhidai László SE, Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet 2017. szeptember 21.
A sejttan megalkotói (1838 -39) A sejtmag leírója (1833) Matthias Schleiden (1804 -1881) Robert Brown (1773 -1858) Theodor Schwann (1773 -1858)
A sejtmag – nucleus - kialakulása Karyogén elmélet Endokaryotikus elmélet
Genom méretének változása az evolúció során
Kompartmentalizáció § Transzkripció és transzláció elkülönül § Bonyolult és időben jobban elválasztott szabályozó mechanizmusok kialakulása
A sejtmag szerkezete 1. Helyzete: - sejt centrumában - sejt funkcióját követően (ld. mirigyek, hcs. izom) Száma: - 1 – 2 - sok Alakja: - gömb - lapított - pálcika - karéjozott - füzér Mérete: 5 -10 mm
A sejtmag szerkezete 2. Maghártya Kromatin állomány (DNS+fehérje) § heterokromatin § eukromatin Interkromtain állomány § mag mátrix-fibrilláris elemek § magnedv (nukleoplazma) § magváz § makromolekula komplexek Magvacska Magpórus
Sejtmagmembrán § kettős membrán § eltérő összetétel § külső membrán d. ER (riboszómák) § perinuklearis tér § belső membrán váz elemek kromatin
Magpórusok cytochemistry. net/cell-biology/Medical/03_005. jpg (TEM) (fagyasztva törés)
Magpórusok Csatornák: 1 db centrális 8 db perifériás
Magpórus szerkezete Több mint 100 nukleoporin fehérje (Nups) Gyűrűs szerkezet § citoplazmatikus gyűrű § nukleáris gyűrű § (+ belső küllő gyűrű § és luminális gyűrű) Magi oldalon § ketrec ill. kosárszerű struktúra Citoplazmatikus oldalon §filametumok és partikulumok
A magpórusok molekuláris összetétele Kb. 50 -100 féle Nup = nukleoporin
A nuklearis transzport jellemzése Méret és kémiai jelleg szerinti szelektív kapu-transzport • <5 k. Da – gyors bejutás • 17 k. Da – kb. 2 min. • >60 k. Da – nem jut be AZONBAN Bejut: RNS polimeraáz, DNS polimeráz (300 k. Da), kb. 100 hiszton /min /per pórus Kijut: riboszóma alegységek (30 nm) 10 min/ pórus. Egyes molekulák komplex szerkezeti formában, mások elongáltan kerülnek ki/be. A transzport résztvevői: § Szállítómolekulák- karioferinek § Szállított molekulákon felismerő szignál § NLS vagy NES) § a magpórus nukleoporin fehérjéi § Ran fehérje
Anyagok transzportja a magmembránon keresztül Riboszóma t. RNS m. RNS Proteinek – riboszóma alkotórészei Proteinek – transzkripció Proteinek – replikáció
Nuklearis lamina (fibrosus lamina, lamina fibrosa) www. med. cam. ac. uk/. . . /principles/cs/cs. htm 1. jpg
A nuklearis lamina felépítése
A laminok szerepe a nukleáris lamina felépítésében Lamin A B C Perinukleáris heterokromatin
Nuklearis lamina és a magmembrán ciklus
Kromatin állomány és szerveződése Emberi sejtmagban kb. 2 m hosszú DNS
Kromatin állomány szerveződése Eukromatin Heterokromatin § Laza szerkezet § Aktív § átíródik § Kompakt szerkezet § Inaktív § Perinukleáris h. k. § Fakultatív - átiródhat § Konstitútív - nem íródik át
Kromatin alapszerkezet: nukleoszóma § DNS kettős spirál és a hisztonok alkotják § Hisztonok: bázikus fehérjék (arginin és lizingazdag) § 5 osztályuk van: H 1, H 1 H 2 A, H 2 B, H 3 és H 4 nukleoszomális hisztonok Hiszton korong(oktamer): 8 hiszton molekulából álló (2*4) § 2 csavarulatban § 146 bázispárnyi DNS tekeredik rá 2 korong között kb. 60 bp linker régió + H 1 molekula 1 sejtmagban kb. 25 millió nukleoszóma van
Kromatin állomány szerveződése nukleoszóma szolenoid hurok struktúra kromatin köteg kromoszóma
Hiszton-szintű Hiszton szabályozás Histone acetyl transferase= HAT Acetilálás
Hiszton-szintű szabályozás 2. Nukleoszóma szerkezet átalakítása és helyreállítása Hiszton acetiláció (HAT) - Hiszton deacetiláció (HDA = histone deacetylase)
Hiszton-szintű szabályozás 3 § Metiláció – hiszton vagy DNS esetében rendszerint kikapcsolás § Acetiláció – hiszton esetében rendszerint a gént bekapcsolja § Foszforiláció – gének esetében nem egyértelmű a hatása
Nucleolus = Sejtmagvacska
Magvacska FC/ pars amorpha Kevéssé elektrondenz fibrilláris centrum r. DNS: több kópia, átírás DFK/ pars fibrosa Erősen elektrondenz fibrilláris komponens Pre-r. RNS módosítás DGK/ pars granulosa Közepesen elektrondenz granuláris komponens r. RNS és riboszómális fehérjék összeszerelése Nac = nukleolusz asszociált kromatin (PCh = pars chromosoma)
Kromoszóma territóriumok kialakulása telomer „szigetelő” protein komplex kromatin-szál organizáló multiprotein komplex
Nuklearis matrix www. umanitoba. ca/. . . /Research_fig 6. jpg
Kromoszóma territóriumok a sejtmagban
Kromoszóma territórium - egy adott kromoszóma a sejtmag egy adott régiójában található
Kromoszóma territóriumok kapcsolódása a sejtmag egyes részeihez
Kromoszóma territóriumok belső szerkezete
Kromoszóma territóriumok belső szerkezete
Kromoszóma territóriumok A belső szerkezet és az aktivitás viszonya
Kromatin helyzetének változásai
Kromatin átrendeződés - remodelling 1. Nukleoszóma szerkezet megbontása történhet • • olyan fehérjékkel amelyek letekerik a hurkokat Pl. HMG proteinek (HMG= high motility group) olyan transzkripciós faktorokkal, amelyek ezeket a helyeket ismerik fel és bekötődnek 2. Transzkripció 3. Nukleoszóma szerkezet helyreállítása Hiszton acetiláció (HAT) Hiszton deacetiláció (HDA = hiszton deacetiláz)
v 140 orvosilag dokumentált eset v Incidencia - 1: 4 millió v 7 x gyorsabb öregedés
A nukleáris lamina „megbetegedése” - Progeria ~ Hutchinson–Gilford szindróma • Lamin A gén mutációja • Lamin A-CAAX tartós farnezileződése • sejtmag kóros morfológia • heterokromatin dezorganizáció • károsult DNS hibajavítás Felgyorsult öregedés
A farnezil csoport szerepe - 1
A farnezil csoport szerepe - 2
A farnezil transzferáz inhibitor szerepe Progéria FTI
- Slides: 46