Download - lezione 28-11-11
Il
CITOSCHELETRO fondamentale:
svolge
un
ruolo
nei processi di movimento e di divisione cellulare Nel posizionare e muovere gli organelli collegati alle membrane allinterno del citosol E anche strettamente associato con i processi di segnalazione e di adesione cellulare
PRINCIPALI ELEMENTI STRUTTURALI DEL CITOSCHELETRO
TECNICHE DI MICROSCOPIA IMMUNOFLUORESCENZA
I vari componenti del citoscheletro sono collegati tra loro sia strutturalmente che funzionalmente.
TECNICHE DI STUDIO DEL CITOSCHELETROTecniche fluorescenti in cellule vive
Videomicroscopia
Uso di cellule che sovraesprimono una proteina mutante dominante negativa (es. chinesina II)
Farmaci specifici Tubulina colchicina (alcaloide di Colchicum autumnale)
taxolocitocalasina D (metabolita fungineo) Actina latrunculina (tossina isolata dalla spugna) falloidina (peptide derivato dal fungo Amanita phalloides) Uso di animali knockout (es. topi che mancano della proteina dineina citoplasmatica non si sviluppano oltre lottavo giorno)
-Microtubuli assonemali ( strutture stabili, associate a ciglia, flagelli e corpi basali)-Microtubuli citoplasmatici (strutture dinamiche, che intervengono in una variet di funzioni cellulari come la preservazione dellassone, fuso mitotico e meiotico, movimento organuli e vescicole, localizzazione AG e RE)
Ciascuna proteina si organizza in 3 domini: 1) ammino- terminale, lega GTP; 2) centrale, lega la colchicina; 3) carbossi- terminale, lega MAP
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Esistono diversi isotipi di Tubulina che differiscono principalmente nel dominio carbossi-terminale, la porzione della molecola che lega le MAP (ad es. nel cervello si trovano 5 isotipi di tubulina e 5 di ).
Origine dei microtubuli: studi in vitro
Nucleazione+GTP + ioni Mg++37C
Allungamento
spettrofotometro
veloce
Laggiunta dei dimeri di tubulina avviene pi velocemente allestremit + dei microtubuli
La crescita dei microtubuli in vitro dipende in modo lineare dalla concentrazione dei dimeri di tubulina: a elevate concentrazioni di dimeri i microtubuli crescono, a basse concentrazioni si disorganizzano.Esiste un valore di concentrazione di tubulina in cui il processo di crescita controbilanciato da quello di disorganizzazione, condizione definita come concentrazione critica.
Laggiunta di tubulina avviene pi velocemente allestremit + dei microtubuli
La simultanea crescita e depolimerizzazione producono un fenomeno chiamato TREADMILLING: si verifica quando ogni molecola di tubulina incorporata allestremit positiva si sposta lungo il microtubulo in crescita e si stacca dallestremit opposta
Per spiegare come i processi di polimerizzazione edepolimerizzazione possono avvenire
contemporaneamente, Tim Mitchison e MarcKirschner hanno proposto il modello dellinstabilit dinamica dei microtubuli
Linstabilit dinamica dei microtubuli avviene anche in vivo
MTOC: il centro organizzatore dei microtubuli ha la funzione di nucleare e ancorare i microtubuli. Anche il corpo basale (alla base delle ciglia) serve da MTOC
pericentrina
pericentrina
Gli MTOC organizzano e polarizzano i microtubuli allinterno delle cellule
Il cinetocore si lega allestremit + del microtubulo
Il fatto che i microtubuli nelle cellule siano soggetti ad instabilit dinamica giustifica la distribuzione casuale di microtubuli con un ciclo di vita breve, ma non la presenza di microtubuli organizzati in modo stabile allinterno delle cellule.
Un modo per stabilizzare i microtubuli potrebbe essere quello di mascherare, e quindi, proteggere le estremit positive in crescita (es. cinetocore dei cromosomi nella mitosi, proteine di attracco).
Farmaci che alterano lassemblaggio dei microtubuliColchicina e Nocodazolo destabilizzano i microtubuli
Vinblastina Vincristina Taxolo
provocano laggregazione della tubulina nella cellula
Questi composti sono utilizzati come farmaci antitumorali (antimitotici)
Le proteine associate ai microtubuli (MAP)Alcune MAP si legano ad intervalli regolari lungo la parete del microtubulo, proiettandosi al di fuori della parete stessa e permettendo quindi linterazione del microtubulo con altri filamenti e strutture cellulari. Le MAP sono importanti nel regolare lassemblaggio dei microtubuli e, legandosi alle estremit positive in crescita di un microtubulo, ne favoriscono la crescita o ne aumentano la stabilit. Le MAP dei neuroni appartengono a due classi:
MAP MOTRICI (chinesina, dineina) MAP NON MOTRICI (controllano lorganizzazione dei microtubuli nel citoplasma)
Tau (assone): verde MAP2 (dendriti): arancio
La funzione di alcune MAP pu essere modificata dalla fosforilazione. Es. un livello anormalmente alto di fosforilazione della proteina Tau sembra correlato con lo sviluppo di diverse fatali malattie neurodegenerative, in cui le cellule nervose contengono grovigli neurofibrillari formati da molecole di tau eccessivamente fosforilate ed incapaci di legarsi ai microtubuli.