Class notes
Molecular Cell Biology - Hoorcolleges deeltentamen 1
- Course
- Institution
Aantekeningen voor alle hoorcolleges Molecular Cell Research voor deeltentamen 1 (2019/2020)
[Show more]
Seller
Follow
FFV
Reviews received
Content preview
Molecular Cell Research – Hoorcolleges deel 1Hoorcollege 1: 3 februari 2020
Er zijn drie filamenten in een cel:
Actine filamenten:
Dit geeft de cel stevigheid, maar is heel dynamisch en verandert heel snel. Actine is een globulair
eiwit. Dit eiwit kan ATP hydrolyseren. Door deze hydrolyse verandert het van conformatie. Actine
vormt twee proto filamenten die om elkaar heen gewikkeld zijn en zo een spiraal achtige structuur
vormen. De twee uiteindes van een actine filament verschillen. Het actine monomeer is namelijk
asymmetrisch. Polariteit van een actine filmanent kun je goed weergeven als je het decoreert met
een myosine eiwit.
- Barbed end: het plus uiteinde. Dit is het eind waar monomeren snel toegevoegd en
verwijderd kunnen worden. Plus uiteinde = snelgroeiende uiteinde.
- Pointed end: het min uiteinde. Hier is de dynamiek van de actine monomeren langzamer. Dit
komt door de asymmetrische structuur van de actine monomeren.
Actine bolletjes gaan spontaan assembleren tot een filament. Eerst vormen een aantal monomeren
een oligomeer. Hier groeien vervolgens weer andere monomeren aan. Op een gegeven moment
ontstaat er een balans waar er net zo veel filmanten worden toegevoegd als dat er worden
verwijderd. Bij de kritische concentratie is het groeien en het verwijderen van de filamenten in
balans. Deze reactie kan beschreven worden met de constantes die beschrijven met welke
frequenties subeenheden worden toegevoegd of verwijderd en de concentratie van de monomeren.
Bij de kritische concentratie is Kon gelijk aan Koff. De Cc
= Koff/Kon. De Kon is een belangrijke waarde en
beschrijft hoe makkelijk er een filament gevormd
wordt.
Voor de plus en de min einde is de kritische
concentratie hetzelfde. De energie die nodig is voor
bindingen is aan beide kanten hetzelfde. Bij de plus
eind is zowel de Kon als de Koff hoog, bij de min einde
is dit dan weer precies omgekeerd. Je hebt dus een
plus einde waar alles snel gebeurt, en een min einde
waar alles heel langzaam gebeurt.
- Nucleatie: de eerste stap waarbij actine
subeeneenheden aan elkaar binden. Dit
duurt lang omdat ze elkaar in de juiste oriëntatie
moeten vinden. Dit wordt ook wel de lag phase
genoemd. Nucleatie vetraagt het vormen van
filamenten.
- Elongatie: gebeurt een stuk sneller. Als je al een
stukje gevormd filament hebt, kan de
polymerizatie enorm veel sneller. Als je ergens in
de cel al kleine filamenten hebt, gaat het een
stuk sneller groeien. Doordat je de eerste
kinetische barriere voorkomt kan de cel ervoor
zorgen dat de filmaneten op een bepaalde plek
gevormd hebben.
,Actine is een ATPase. Hydrolyse van ATP vindt alleen plaats in polymeren. Eerst vormt actine een
dimeer in ‘T’ vorm. Pas in het polymeer wordt hier een ‘D’ vorm van gemaakt.
- In T-vorm heeft actine en lage
kritische concentratie (weinig
monomeren nodig voor
polymerisatie).
- Aan het plus einde heb je nog
een cap van T-actine, aan het min
uiteinde een D-actine. Aan dit D-
actine nieuwe monomeren toe te
voegen is moeilijk.
- Treadmilling: aan de plus uiteinde
is het makkelijk om monomeren
toe te voegen door de T-actine.
Met treadmilling wordt bedoeld
dat het filament aan één kant
groeit (plus) en aan één kant uit elkaar valt (min). De individuele monomeren staan stil maar
doordat je aan één kant polymerisatie hebt en aan de andere kant depolymerisatie, beweegt
het filament een kant op.
Microtubuli zijn ook bijzonder dynamisch. De min uiteinde van microtubuli zitten bij de kern, de plus
uiteinde in de periferie. Bij microtubuli heb je geen tread milling maar heb je dynamische instabiliteit.
Microtubuli worden opgebouwd uit dimeren: alfa en beta tubuline. In tegenstelling tot actine is
tubuline een GTPase, het hydrolyseert dus GTP. GTP gebonden aan alfa tubuli wordt niet
gehydrolyseert. Beta tubuline kan GTP hydrolyseren als hier boven weer en alfa tubuline bindt.
Microtubuli hebben 13 protofilamenten (in plaats van 2 bij actine).
Ook bij microtubuli is er een plus en een min einde. Het plus uiteinde groeit weer snel. De plus
uiteinde vormt de GTP cap. De aanwezigheid van GTP maakt tubiline stabieler. Als GTP
gehydrolyseert wordt treedt er een conformatie verandering op. De tubuline dimeren blijven niet
meer verbonden in de zij richting, hierdoor vallen de protofilamenten uit elkaar. Zolang er een GTP-
cap aanwezig is (Beta tubuline heeft een GTP), is de tubulus stabiel en kan de microtubulis groeien.
Als microtubuli ergens tegenaan lopen, wordt er geen dimeer meer toegevoegd en treedt
hydrolysatie op (er is geen Beta in GTP-vorm aanwezig). De schakeling tussen groei en krimp wordt
catastrofe genoemd.
Microtubuli kunnen dus schakelen tussen groei en krimp. Dit wordt gecoördineerd door het
verdwijnen van de GTP cap.
Het grootste deel van de microttubulus bestaat uit GDP tubuline, alleen aan het uiteinde heb je een
laag van GTP tubulines. Er zijn meerdere lagen GTP tubuline nodig om de microtubulis stabiel te
houden. Alfa en beta subeenheden vormen stabiele dimeren. Zolang beta GTP heeft, wordt er goed
gebonden aan de buren. Zo wordt de hele microtubulus structuur gestabiliseerd. Zodra beta GDP
heeft, bindt het dimeer niet goed meer aan de buren en valt de microtubulus uit elkaar. Zolang er
een GTP cap is, is de microtubuli dus stabiel.
Er zijn stofjes (geproduceerd door schimmels en bacteriën) die het celskelet van dierlijke cellen
kunnen beïnvloeden.
- Latrunculin: bindt aan actine monomeren, hierdoor kunnen ze niet koppelen en krijg je geen
actine filamenten meer.
, - Nocodazole: doet hetzelfde als latrunculin, maar dan voor microtubuli.
- Phalloidine: stabiliseert een actine filament. Wordt geproduceerd door een paddenstoel en is
heel erg giftig.
- Taxol: stabiliseert een microtubuli. Bindt aan de binnenkant van een microtubulus en maakt
de laterale bindingen in de microtubuli sterker. Hierdoor polymeriseren microtubuli beter en
vallen ze minder uit elkaar. Hierdoor heb je enorm stabiele microtubuli, en kan de cel niet
meer delen. Taxol wordt daarom veel gebruikt op kankercellen.
Polymerisatie van actine en microtubuli gebeurt spontaan. Dit gebeurt door hydrofobe interacties
tussen de monomeren/dimeren. Hydrolyse van ATP en GTP wordt niet gebruikt voor polymerisatie,
maar enkel om de filamenten dynamisch te maken (voor een proces terug te draaien heb je dus
energie nodig). De twee uiteindes zijn structureel verschillend.
Nucleatie is een langzaam proces, zo kan de cel reguleren waar de filamenten groeien.
Een cel wil bepaalde filamenten op een bepaalde plek bouwen. Om dit te doen hebben cellen veel
lagen van regulatie nodig.
- In eerste instantie moet er aan monomeren gebonden worden om te voorkomen dat ze gaan
polymeriseren. Bij actine wordt dit gedaan door thymosine en profiline.
o Thyrmosine is een sequestering eiwit: het bindt aan actine waardoor het niet meer in
staat is om te polymeriseren. De actine concentratie in de cel is veel hoger dan de
kritische concentratie. Om te voorkomen dat de cel helemaal vol komt te zitten met
actine moet thymosine dus binden aan de monomeren.
o Profiline reguleert ook actine groei. Profiline bindt aan de plus kant van de actine
monomeer. Hierdoor kan het aan de kan het aan het plus uiteinde van het filament
worden toegevoegd. Door profiline kan een actine filament vanaf een plus uiteinde
groeien. Een actine-profiline complex is plus einde specifiek.
- Stathmine bindt aan twee tubuline dimeren. Hierdoor is het niet meer geschikt voor
polymerisatie. Stathmin is vooral belangrijk voor het functioneren van het zenuwstelsel.
Binding van stathmine aan tubulin wordt gereguleerd door fosforylatie.
- Actine nucleatie wordt gereguleerd door Arp2/3 (Actin Related Protein). Ze binden aan het
min uiteinde van een bestaand filament. Zij kunnen aan de zijkant van een actine filament
binden om een nieuw filament op te starten. De hoek is ongeveer 70 graden. De min uiteinde
van de nieuwe tak is geblokkeerd, dus enkel de plus armen kunnen groeien. Hierdoor krijg je
een soort vertakking. Uiteindelijk worden aan de min uiteindes Arp ontkoppelt, en treedt er
dus op deze manier depolarisatie.
- Microtubuli kunnen genucleaird worden door het gamma-tubuline ring complex. Gamma
tubuline lijkt op tubuline, maar er zijn ook extra eiwitten nodig. Er zijn 14 paren gamma
tubuline ring complexen die samen een soort spiraal maken. Hierdoor kan de microtubuli als
een soort asymmetrische spiraal polymeriseren. Bij de ‘seam’ wordt er contact gemaakt
tussen een alfa en een beta complex, dit is het meest instabiele punt van de microtubuli. De
gamma tubuline ring complexen zijn vooral aanwezig in het centrosoom, van hieruit groeien
veel nieuwe microtubuli. De min uiteindes zijn gekoppeld door de ring complexen en zijn zo
stabiel verbonden aan het centrosoom.
In het midden van de centrosoom matrix bevinden zich twee centriolen. Deze worden gevormd uit 9
microtubuli tripletten. Binnen het triplet is er maar één microtubulus compleet. Sas-6 vormt een
soort wiel waarop 9 van de tripletten beplaatst worden. De centriolaire microtubuli zijn heel erg
stabiel. De microtubuli is maar 20 micrometer, maar het duurt 20 uur om dit te bouwen. Deze twee
, centriolen zijn heel stabiel. De moeder wordt eerst gevormd, tijdens de celcyclus wordt de dochter
gevormd op een hoek van 90 graden.
Centriolen zijn nodig voor het vormen van cilia. Dit zijn lange haartjes op het celoppervlak die kunnen
bewegen (zo kan een spermacel zwemmen). Cilia worden altijd gevormd op basis van een centriole.
Centriolen hebben tripletten van microtubuli. Bij cilia worden er maar twee microtubuli vrlengd, dit
zijn dus dupletten. Daarnaast zijn er nog twee microtubuli armen, door beweging van motoreiwitten
kunnen de cilia zo bewegen.
Motoren zitten op één microtubuli dublet en kunnen over de andere lopen. Doordat de dubletten
gekoppeld zijn krijg je buiging van een cilium. Dyneine motoren zijn ATPases, door binding van ATP
kunnen ze een stapje maken.
Ook cellen die geen bewegelijke cilia hebben, hebben alsnog cilia. Als een cel deelt, worden
centriolen gebruikt om centrosomen te maken. Als een cel niet deelt, wordt een centriole gebruikt
voor het maken van primaire cilia. Als de primaire cilia niet aanwezig zijn verlopen signaal transductie
paden niet helemaal goed.Het lichaam wat tijdens de celdeling zorgt voor het vormen van
centrosomen, als een cel niet in de cyclus zit, wordt het centrosoom uit elkaar gehaald. Nu wordt een
van de centriolen gebruikt als basaal lichaam voor het maken van het primaire cilia.
Bij een cel met veel cilia, worden er vele centriolen aangemaakt.
Een centrosoom is een belangrijk centrum voor nucleatie van microtubuli. Echter zijn er meer
nucleatie centrums voor microtubuli nucleatie. Bijvoorbeeld door gamma ringen op het Golgi en kern
enveloppen.
Een centrosoom (matrix + 2x centriolen) is een heel dierlijk iets. Bij planten lijkt de nucleatie van
microtubuli heel erg op die van actine.
Nucleatie bepaalt hoe je het netwerk van filamenten organiseert.
Hoe snel de cel groeit is afhankelijk van wat er aan het uiteinde van de filamenten gebeurt.
Aan het plus uiteinde van actine zit formine. Dit bindt aan profiline, wat bindt aan de actine
filamenten. Door een formine ring, wordt actine sneller gebonden (middels profiline) aan de plus
uiteinde van het filament. Hierdoor wordt het verschil met het min uiteinde vergroot.
Door capping eiwitten kunnen actine filamenten helemaal niet meer groeien. Hierdoor krijg je een
stabiel actine filament.
Bij microtubuli kunnen ook eiwitten aan het uiteinde binden. Dit soort eiwitten kunnen groei
versnellen (zoals bij formine). XMAP bindt aan de tubuline dimeren en versnellen het aanzetten van
dimeren aan het plus uiteinde. Kinesine13 loopt niet over microtubuli maar pakt een protofilament
en buigt deze naar buiten. Hierdoor vallen de microtubuli uit elkaar en wordt de GTP cap korter.
Hierdoor gaat de microtubulus over van groei naar krimp. Kinesine13 is dus een catastrofe factor.
Microvili (anders dan cilia) zijn opgebouwd uit actine en zijn niet bewegelijk. Ze zorgen alleen voor
het vergroten van cel oppervlak. In deze pertusies zitten meerdere actine filamenten die aan elkaar
gekoppeld worden door fimbrine of alfa-actinine. Dit zijn bundelaars.
- Alfa-actinine zorgen voor wat lossere bundels, zodat er ook nog beweging of motor eiwitten
mogelijk is. Dit is een parallelle bundelaar.
- Fimtbine maken heel compacte parallelle bundels, hier kan niets meer bij.
- Filamine stabiliseert criss-cross actine structuren.
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller FFV. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $5.82. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
48298 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 15 years now