Hoofdstuk 17: Cytoskelet
Er zijn 3 hoofdpijlers in het cytoskelet
• Intermediaire filamenten: familie van vezeleiwitten
• Microtubuli: tubuline
• Actine filamenten: actine
De verschillende vormen komen samen voor in de cel.
Functie: cytoskelet geeft vorm en ondersteuning aan de cel, maar tegelijk ook zorgen voor bewegelijkheid → “bot-
en spierfunctie van de cel”
1 INTERMEDIAIRE FILAMENTEN
1.1 INTERMEDIAIRE FILAMENTEN ZIJN STERK EN TOUWACHTIG
Intermediaire filamenten zijn heel lange filamenteuze eiwitvezels die in de cel vertakken. Ze gaan tot aan de
naburige cel uitlopen, maar blijven binnen één cel.
De filamenten zijn heel stabiel en zijn bedoeld om stevigheid te geven aan de cel. De geven treksterkte wanneer de
cel onder druk komt te staan → sterkste en meest duurzame cytoskeleteiwit
De filamenten zijn 10 nm dik en niet-polair.
1.1.1 Intermediaire filamenten vormen getwijnde strengen van coiled-coil dimeren met globulaire koppen
(A) Monomeer opgebouwd uit α-helices met op de
einden de N- en C-terminus
(B) Monomeren associëren begin-begin ter vorming
van een coiled-coil dimeer
(C) Dimeren associëren begin-einde (anti-parallel)
ter vorming van een tertrameer
(D) 8 tetramere structuren gaan associëren om
grote bouwstenen te vormen die de lange vezels
gaan vormen. De bouwsteen in niet-polair, doordat
er geen onderscheid te maken is tussen L en R
(E) De grote bouwstenen associëren ter vorming
van een filament
IF = lange, vezelachtige eiwitten:
• Sterk variabel globulair (sferisch) N-terminaal hoofdje en C-terminaal staartje
• Invariabel staafvormig gedeelte (α-helicaal)
1.1.2 Intermediaire filamenten verstevigen cellen
Desmosomen ter hoogte van het PM zijn het eindpunt van IF. Doordat de
naburige cellen op eenzelfde plaats die desmosomen kunnen hebben, lijkt het
dat de IP doorlopen van cel tot cel.
Keratinefilamenten in huidcellen (keratinocyten)
• Versteviging huid
• Contactpunt voor naburige cellen ter hoogte van desmosomen
→ cel-cel contacten
Laminefilamenten in de nucleus
• Versteviging kenomhulsel
1
,1.2 INTERMEDIAIRE FILAMENTEN VERSTEVIGEN CELLEN TEGEN MECHANISCHE STRESS
Intermediaire filamenten zorgen voor stevigheid.
Wanneer en cellaag onder stress komt te staan
(door uitrekking), gaan de cellen ook uitrekken
maar de IF gaan er voor zorgen dat de cellaag niet
gaat kapotscheuren.
Wanneer er geen IF zijn, gaan de cellen van elkaar
af scheuren. Ook het PM kan kapot scheuren
doordat er geen cellulaire versteviging is.
IF zorgen voor versteviging in cytosol, huidcellen, nucleus, lange axonen van neuronen en in spiercellen.
VB: vorming van blaren → het cytoskelet biedt onvoldoende bescherming tegen langdurige frictie waardoor de
cellaag los scheurt van de basale lamina
1.2.1 4 klassen van intermediaire filamenten
Keratine filamenten zijn de meest diverse groep. Ze
zijn terug te vinden in de huid, haar, klauwen,
veren, oog, …
Vimentinen vindt je vooral terug in bindweefsel en
in spiercellen.
Neurofilamenten zijn terug te vinden in
zenuwcellen.
Nucleaire lamines zitten in de nucleus van iedere
dierlijke cel.
1.3 DE NUCLEAIRE LAMINES ZIJN INTERMEDIAIRE FILAMENTEN DIE HET KERNOMHULSEL STEUNEN
Nucleaire lamina zorgt er voor dat de nucleus vormvastheid heeft én dat
het chromatine zich kan gaan positioneren in de nucleus en zich gaat
vasthechten in de lamina.
Fosforylering van lamines:
• Uiteenvallen van nucleaire lamina op einde van de mitose
• Chromosomen worden bereikbaar
1.3.1 Progeria is een ernstige aandoening als gevolg van lamine A mutatie
Progeria is een ziekte met heel snelle veroudering als gevolg. Deze ziekte kan oplopen door een mutatie in lamine A.
Lamine A is een eiwit van IF die zich neg onder de nucleaire enveloppe in de nucleus bevindt.
1.3.2 Plectine bindt IF aan mekaar en aan microtubuli en actinefilamenten
IF binden aan plectine: “bundeling”
• Interacties tussen IF door cross-linking
• Interacties met ander IF, microtubuli, actine en desmosomen
1.3.3 Link-eiwitten verbinden cytoskeletale filamenten en overbruggen de nucleaire enveloppe
Er zijn heel wat eiwitten die de structuur in de cel mogelijk maken. Ze gaan samenwerken met de cytosolaire vormen
van het cytoskelet zoals actine en microtubuli die gaan verankeren op eiwitten in het PM. De eiwitten gaan het
membraan overspannen en langs de nucleaire zijde de nucleaire lamines binden.
2
, 2 MICROTUBULI
Microtubuli zijn 25 nm dik en polair (L en R deel van de filamenten zijn niet hetzelfde). Microtubuli zijn dynamisch
instabiel in tegenstelling tot IF.
Belangrijk bij de microtubuli is het transport van cargo in de cellen waarbij vesikels zich gaan verplaatsen. Er zijn
motoreiwitten die voor het cargo transport instaan (dyneïne en kinesine).
Microtubuli komen voor in alle eukaryote cellen en hebben een organiserende rol:
• Verankering organellen
• Snelwegen voor transport → motoreiwitten
• Verdeling van chromosomen over de dochtercellen
2.1 MICROTUBULI ZIJN HOLLE BUISJES VAN TUBULINE POLYMEREN MET 2 STRUCTUREEL ANDERE UITEINDEN
Microtubuli zijn buisvormige structuren die worden opgebouwd
uit één subeenheid: tubuline heterodimeer met een α en β
tubuline subeenheid.
Het heterodimeren kunnen aan elkaar gaan hechten om lange
protofilamenten te gaan vormen. Dit is een lineaire structuur.
Het protofilament is polair:
• α-zijde → min-einde
• β-zijde → plus-einde
(+) en (-) duidt geen lading aan, maar geeft de richting en zin van
het filament weer (belangrijk voor transport; motoreiwitten
herkennen de oriëntatie)
13 protofilamenten kunnen samenkomen ter vorming van de
buisvormige microtubulus.
3
Er zijn 3 hoofdpijlers in het cytoskelet
• Intermediaire filamenten: familie van vezeleiwitten
• Microtubuli: tubuline
• Actine filamenten: actine
De verschillende vormen komen samen voor in de cel.
Functie: cytoskelet geeft vorm en ondersteuning aan de cel, maar tegelijk ook zorgen voor bewegelijkheid → “bot-
en spierfunctie van de cel”
1 INTERMEDIAIRE FILAMENTEN
1.1 INTERMEDIAIRE FILAMENTEN ZIJN STERK EN TOUWACHTIG
Intermediaire filamenten zijn heel lange filamenteuze eiwitvezels die in de cel vertakken. Ze gaan tot aan de
naburige cel uitlopen, maar blijven binnen één cel.
De filamenten zijn heel stabiel en zijn bedoeld om stevigheid te geven aan de cel. De geven treksterkte wanneer de
cel onder druk komt te staan → sterkste en meest duurzame cytoskeleteiwit
De filamenten zijn 10 nm dik en niet-polair.
1.1.1 Intermediaire filamenten vormen getwijnde strengen van coiled-coil dimeren met globulaire koppen
(A) Monomeer opgebouwd uit α-helices met op de
einden de N- en C-terminus
(B) Monomeren associëren begin-begin ter vorming
van een coiled-coil dimeer
(C) Dimeren associëren begin-einde (anti-parallel)
ter vorming van een tertrameer
(D) 8 tetramere structuren gaan associëren om
grote bouwstenen te vormen die de lange vezels
gaan vormen. De bouwsteen in niet-polair, doordat
er geen onderscheid te maken is tussen L en R
(E) De grote bouwstenen associëren ter vorming
van een filament
IF = lange, vezelachtige eiwitten:
• Sterk variabel globulair (sferisch) N-terminaal hoofdje en C-terminaal staartje
• Invariabel staafvormig gedeelte (α-helicaal)
1.1.2 Intermediaire filamenten verstevigen cellen
Desmosomen ter hoogte van het PM zijn het eindpunt van IF. Doordat de
naburige cellen op eenzelfde plaats die desmosomen kunnen hebben, lijkt het
dat de IP doorlopen van cel tot cel.
Keratinefilamenten in huidcellen (keratinocyten)
• Versteviging huid
• Contactpunt voor naburige cellen ter hoogte van desmosomen
→ cel-cel contacten
Laminefilamenten in de nucleus
• Versteviging kenomhulsel
1
,1.2 INTERMEDIAIRE FILAMENTEN VERSTEVIGEN CELLEN TEGEN MECHANISCHE STRESS
Intermediaire filamenten zorgen voor stevigheid.
Wanneer en cellaag onder stress komt te staan
(door uitrekking), gaan de cellen ook uitrekken
maar de IF gaan er voor zorgen dat de cellaag niet
gaat kapotscheuren.
Wanneer er geen IF zijn, gaan de cellen van elkaar
af scheuren. Ook het PM kan kapot scheuren
doordat er geen cellulaire versteviging is.
IF zorgen voor versteviging in cytosol, huidcellen, nucleus, lange axonen van neuronen en in spiercellen.
VB: vorming van blaren → het cytoskelet biedt onvoldoende bescherming tegen langdurige frictie waardoor de
cellaag los scheurt van de basale lamina
1.2.1 4 klassen van intermediaire filamenten
Keratine filamenten zijn de meest diverse groep. Ze
zijn terug te vinden in de huid, haar, klauwen,
veren, oog, …
Vimentinen vindt je vooral terug in bindweefsel en
in spiercellen.
Neurofilamenten zijn terug te vinden in
zenuwcellen.
Nucleaire lamines zitten in de nucleus van iedere
dierlijke cel.
1.3 DE NUCLEAIRE LAMINES ZIJN INTERMEDIAIRE FILAMENTEN DIE HET KERNOMHULSEL STEUNEN
Nucleaire lamina zorgt er voor dat de nucleus vormvastheid heeft én dat
het chromatine zich kan gaan positioneren in de nucleus en zich gaat
vasthechten in de lamina.
Fosforylering van lamines:
• Uiteenvallen van nucleaire lamina op einde van de mitose
• Chromosomen worden bereikbaar
1.3.1 Progeria is een ernstige aandoening als gevolg van lamine A mutatie
Progeria is een ziekte met heel snelle veroudering als gevolg. Deze ziekte kan oplopen door een mutatie in lamine A.
Lamine A is een eiwit van IF die zich neg onder de nucleaire enveloppe in de nucleus bevindt.
1.3.2 Plectine bindt IF aan mekaar en aan microtubuli en actinefilamenten
IF binden aan plectine: “bundeling”
• Interacties tussen IF door cross-linking
• Interacties met ander IF, microtubuli, actine en desmosomen
1.3.3 Link-eiwitten verbinden cytoskeletale filamenten en overbruggen de nucleaire enveloppe
Er zijn heel wat eiwitten die de structuur in de cel mogelijk maken. Ze gaan samenwerken met de cytosolaire vormen
van het cytoskelet zoals actine en microtubuli die gaan verankeren op eiwitten in het PM. De eiwitten gaan het
membraan overspannen en langs de nucleaire zijde de nucleaire lamines binden.
2
, 2 MICROTUBULI
Microtubuli zijn 25 nm dik en polair (L en R deel van de filamenten zijn niet hetzelfde). Microtubuli zijn dynamisch
instabiel in tegenstelling tot IF.
Belangrijk bij de microtubuli is het transport van cargo in de cellen waarbij vesikels zich gaan verplaatsen. Er zijn
motoreiwitten die voor het cargo transport instaan (dyneïne en kinesine).
Microtubuli komen voor in alle eukaryote cellen en hebben een organiserende rol:
• Verankering organellen
• Snelwegen voor transport → motoreiwitten
• Verdeling van chromosomen over de dochtercellen
2.1 MICROTUBULI ZIJN HOLLE BUISJES VAN TUBULINE POLYMEREN MET 2 STRUCTUREEL ANDERE UITEINDEN
Microtubuli zijn buisvormige structuren die worden opgebouwd
uit één subeenheid: tubuline heterodimeer met een α en β
tubuline subeenheid.
Het heterodimeren kunnen aan elkaar gaan hechten om lange
protofilamenten te gaan vormen. Dit is een lineaire structuur.
Het protofilament is polair:
• α-zijde → min-einde
• β-zijde → plus-einde
(+) en (-) duidt geen lading aan, maar geeft de richting en zin van
het filament weer (belangrijk voor transport; motoreiwitten
herkennen de oriëntatie)
13 protofilamenten kunnen samenkomen ter vorming van de
buisvormige microtubulus.
3
