LES 5 - Cytoskeler & Celmigratie

Welke functies heeft het cytoskelet?

- Organisatie tegenover zichzelf & de ruimte

- vormgeving en stevigheid

- mechanische/plastische interacties

Uit wat bestaat het cytoskelet?

Het bestaat uit filamenten.

Hoe is het cytoskelet opgebouwd?

Het cytoskelet is ingebed in de cel in het cytoplasma = geleiachtige substantie, ideaal voor biochemische reacties.

Het cytoskelet bestaat uit "draadachtige" structuren die netwerk vormen van eiwitfilamenten en tubuline.

- microfilamenten = dunste vezels

- intermediaire vezels

- microtubules = dikste vezels

Uit welke 3 structuren bestaat uit het cytoskelet?

Microtubules, microfilamenten & intermediaire filamenten (tussenfilamenten) en motoreiwitten.

Hoe zijn microtubules opgebouwd?

Bouwsteen : tubuline

* heterodimeer van alpha- & beta-tubuline

Cylinder = lang, recht & hol; relatief stijf; dynamisch door (de)polymerisatie; 1 uiteinde gehecht aan MTOC (microtubule-organizing center) = centrosoom

Beschrijf de (de)polymerisatie van microtubules

Het is een actief proces

- GTPafhankelijk

- Aangroei aan 1 uiteinde

- Ander uiteinde : capping (plek waar geen (de)polymerisatie mogelijk is

= '"rescue-catastrophe cycle"

Beschrijf de microfilamenten

Bouwsteen : actine

* helix-polymeer van actine; flexibel

Voorkomen : in lineaire bundels, 2D netwerken en 3D gels

- Gelokaliseerd aan de cortex (onder plasmamembraan)

Beschrijf de tussenfilamenten (intermediaire filamenten)

Bouwsteen : grote heterogeen eiwitfamilie; touwachtige vezels (diameter : 10 nm); verschillende types :

- nucleair lamina; cytoplasma; epithelium

Geef nog enkele eigenschappen van de opbouw van filamenten

- Bouwstenen van actine & tubuline zijn compact en globulair

- Bouwstenen van actine en tubuline zijn asymmetrisch dus 1 enkele richting van polymerisatie

- door de asymmetrische bouwstenen van actine & tubuline, zijn de filamenten ook gepolariseerd

- actine katalyseert ATP-hydrolyse & tubuline katalyseert GTP-hydrolyse

- bouwstenen van intermediaire filamenten zijn symmetrisch & katalyseren geen ATP of GTP

Wat is de functie van microtubules?

Beweging van blaasjes & organellen; mitotische spil tijdens celdeling

Wat is de functie van intermediaire filamenten & microfilamenten?

Behouden van celvorm

Wat doen motoreiwitten?

Transportsysteem van de cel; actieve verplaatsing binnen de cel : ATP-afhankelijk

Welke motoreiwitten zijn er?

Kinesines, dyneïnes & myosines

Welke cellen bevatten motoreiwitten?

Alle cellen behalve zenuwcel

Wat wordt bedoelt met de 'hoofdweg' en 'zijweg'?

Hoofdweg = microtubule & zijweg = actine

Welke 2 sorting signals zijn er? ('tag')

signal sequence & signal patch

Wat is een signal sequence?

Het is een sequentie van 15-60 aminozuren aan de N-terminus & wordt verwijderd bij afwerking

Wat is een signal patch?

In de 3D structuur, deel van het eindproduct

Welke transportmodellen bestaan er?

Gated, transmembranair & vesiculair transport

Wat is gated transport?

Transport tussen cytosol & nucleus van eiwitten en RNA

Wat is transmembranair transport?

transport tussen cytosol & organellen; onopgevouwde eiwitten; gaan gedeeltelijk door membraan

Wat is vesiculair transport?

tussen membraan omgeven ruimtes, enkel als lumen topologisch equivalenten zijn

Wat is het verschil tussen fagocytose en pinocytose?

Bij fagocytose worden objecten geïnternaliseerd & bij pinocytose wordt extracellulair vocht geïnternaliseerd

Wat is het verschil tussen macro-en micropinocytose?

Grote vs kleine vesikels

Door wat worden sorting signals herkend?

Ze worden herkend door sorting receptors

Leg uit 'actine-gebaseerde transport'

Actinefilamenten bevinden zich onder de plasmamembraan en ze zorgen voor stevigheid & vormgeving.

Leg uit waarom de vormgeving van de actinefilamenten dynamisch is

lamellipodia = cytoskelet-extensie, platte touw-achtige cytoskeletale uitsteeksels aan de periferie van de migrerende cellen

filopedia = cytoplasmatische-extensie, membraanachtige cytoplasmatische uitsteeksels die de omgeving scannen

Hoe zal een neutrofiel zich bijvoorbeeld bewegen? (actine-filamenten)

je weet in welke richting je moet migreren dus alle actine-filamenten zullen in die richting aangroeien dus actine-filamenten die in de andere richting afbreken zullen afbreken & die in de juiste richting zullen aangroeien -> vorming lamellipodia

Door de aangroei van actine-filamenten zal er een nieuwe adhesieplaats/verankeringspunt ontstaan, continue aangroei van actine-filamenten in 1 richting.

Aan de achterkant ontstaat 'de-adhesie' & blijft er een 'old adhesie' plek over.

Verklaar hoe actine-filamenten een absorptie functie hebben?

vb. stereocilia : trilharen in het binnenoor die geluidstrilligen waarnemen

vb. microvilli : epitheliale darmcellen die voedingsstoffen opnemen

Waar bevindt microtubuline zich?

Aan de cellulaire periferie

Wat vormen microtubuline?

Ze vormen een mitotische spoel tijdens celdeling, vorming van cilia die als sensoren dienen of als zweepjes, vorming van dichte intracellulaire bundels voor lange transportwegen

Hoe kunnen skeletspieren bewegen?

Door samentrekken

Uit wat bestaat een spier

uit lange spiervezels in de lengte

Uit wat bestaat een spiervezel?

Uit multinucleaire cylindrische cellen

Wat zijn multinucleaire cylindrische cellen?

- grote cellen om kracht te genereren, grote hoeveelheden eiwit nodig, mitochondriën zorgen voor energie

Hoe is een myofibril opgebouwd?

Het bestaat uit sarcomeren : actine (dunne) en myosine (dikke) filamenten : motoreiwit gekoppeld aan ATP

Welke regio's zijn er in de sarcomeer?

- afgebakend door Z-schijven verankeren de dunne filamenten, I-regio waar actine-filamenten geen overlap hebben met de myosine-filamenten

* A-band is waar er overlap is tussen dunne en dikke filamenten

* H-band is waar enkel de dikke myosine-filamenten zijn zonder overlap met de actine-filamenten

* M-schijf is midden van de H-band

Hoe ziet myosine eruit?

2 bolvormige koppen verbonden met een flexibele nek & iedere kop bevat een motordomein die een ATP of ADP kan binden & bindt met een actine

Wat als er een conformationele verandering is door ATP-hydrolyse?

Dan zal er 'heffing' van de koppen zijn als ze met actine interageren.

Hoe gebeurt de verbinding tussen actine- en myosine filamenten?

De verbinding tussen actine- en myosine wordt verhinderd door tropomyosine.

Er is een conformationele wijziging van troponine complex door Ca2+ waardoor tropomyosine toegang zal geven tot de myosine-docking plaatsen

& zo kan myosine met actine binden.

Wat is de invloed van ATP op de spieren?

Spiercontractie is een ATP-afhankelijke beweging.

ATP zorgt voor een gespannen positie van myosine -> ATP-hydrolyse tot ADP + Pi en zo is myosine in staat om actine te binden dus zodra actine beschikbaar wordt zal myosine ermee binden. Pi wordt vrijgelaten & myosine ondergaat een conformationele verandering : power stroke.

Deze krachtslag trekt de actine-filamenten naar de M-lijn -> verkorting van sarcomeer -> samentrekking spieren & ADP wordt nu vrijgelaten. Pas als er een nieuwe ATP bindt dat deze myosine wordt losgelaten.

Wat als er geen ATP in de spieren aanwezig is?

Dan zouden de spieren blijven samentrekken

Uit wat is onze huid opgebouwd?

- uit epidermis (keratinocyten), dermis (bloedvaten) & hypodermis (subcutaan vet)

Uit welke lagen bestaat de epidermis?

Stratum basale, stratum spinosum, granulosum, lucidum & stratum corneum

Waarom is er continue differentiatie van keratinocyten?

Soort beschermingsreactie, vb. bij een wonde -> vervanging

Welke cellen komen voor in de huid?

Keratinocyten, merkelcellen, langerhanscellen, melanocyten & stamcellen

Wat is de extracellulaire matrix?

Een 3D netwerk van macromoleculen

Ze biedt steun : structurele cross-linkage, celverankering, celmigratie & biochemische stimuli voor overleving van cellen, stamcel-specificatie, ..

Uit wat bestaat de extracellulaire matrix?

Ze bestaat uit een basaal membraan die dens is, weinig poreus & een interstitiale matrix die voornamelijk uit collageen bestaat & fibronectine die organisatie geeft.

Uit wat bestaat de dermis?

De dermis bevat meer extracellulaire matrix met fibroblasten die continue eiwitten aanmaken zoals collageen & elastine om een verbindend netwerk te maken, er lopen bloed-en lymfevaten & het bestaat uit een 2-lagig bindweefsel : papillair & reticulair

Uit wat bestaat het papillair netwerk?

- losse meshen van elastine & collageen, vormt ongeveer 20% van de dermis & is gelinkt aan stratum basal van epidermis -> vorming van richels = vingerafdruk

Uit wat bestaat de reticulaire laag?

De reticulaire laag is dikker en onregelmatiger, neemt 80% van de ECM in, goede doorbloeding & bezenuwing & vezels vormen een hecht netwerkt.

elastine voor de elasticiteit & collageen die structuur en stevigheid geeft & het houdt ook water vast

Hoe is keratine opgebouwd?

Het is een vezelig eiwit, filament : touwachtig structuur, lange parallele polypeptide-ketens, veel cysteïnes; duurzaam, stevig & inert, regelmatige cross-linkage, veelal onoplosbaar

Waar kan keratine voorkomen?

keratine in haar, buitenste huidlaag, collageen in bw; beenderen, tanden, pezen en in bloedvatwanden

Hoe rijpen de 'keratinocyten'?

Cel gaat zich langzaam vullen met keratine waardoor het platter zal worden, celkern verdwijnt.

Welke 3 functies heeft onze huid?

Bescherming, regulatie & sensatie

Wat begrijpt men onder 'bescherming'?

barrière tegen temperatuur, radiatie, chemicaliën, microben

Wat begrijpt men onder 'regulatie'?

In en uit regulatie dus lichaamstemperatuur via zweet, haar & vet, vochtbalans, opslagplaats voor vitamine D, en melanine (pigment)

Wat begrijpt men onder 'sensatie'?

Uitgebreid netwerk van zenuwcellen om veranderingen te detecteren & erop te reageren + aparte receptoren voor temperatuur, aanrakingen, pijn, jeuk

Door wat wordt onze huidskleur bepaalt?

melanine door melanocyten die melanosomen produceren.

Wat is de productie van melanine?

- natuurlijke bescherming tegen UV-straling & bestaat uit 2 verschillende chemische vormen (ratio bepaalt kleur) : eumelanine & pheomelanine

Wat is het verschil tussen eumelanine?

donker (bruin, zwart) & beschermt goed tegen UV

Wat is het verschil tussen pheomelanine?

licht (blond, rood) & weinig goede bescherming tegen UV

Wat is UV-A?

Het is 95% van de straling die het aardoppervlakte bereikt, altijd aanwezig zelf bij bewolkte dagen, ze treden tot in de epidermis en dermis, vorming van vrije radicalen met als gevolg celbeschadiging;

'Ageing', huidveroudering : herschikking van elastine & collegeenvezels -> minder elastisch & vorming rimpels; huidkanker, zonne-allergie

Wat is UV-B?

hoog energetische partikels, penetreert epidermis, 5% van de UV-straling die het aardoppervlakte bereikt, huidkanker, induceert huidbruining, zonneBrand

Wat is de functie van de melanine-productie?

UV-straling induceert celschade & dus activatie van p53 in de keratinocyten

Productie van Kit ligand en POMC

Wordt omgezet tot ACTH & verschillende MSH-vormen (melanocyte-stimulating hormone) en die activeren vervolgens MCR1, receptor op melanocyten welke pigment aanmaken

Wat zijn de 4 stappen voor een actine-afhankelijke beweging?

- polarisatie

- protrusie van lamellipodia

- vorming van

hechtingssites

- meetrekken van achtereind

Wat is er nodig bij wondheling?

actine en myosine = drijfveer voor herstelling, microtubules = verkeerswegen voor herstelcomponenten & Rho GTPases die veranderingen thv cytoskelet regelen

Wat gebeurt er met de hemidesmosomen bij wondheling?

hemidesmosomen ondergaan integrine switching van permanente verankering naar semi-permanente verankering, ze komen niet los van basale membraan.

Beschrijf de embryonale wondheling

Die verloopt anders/efficiënter waarbij er geen littekens worden gevormd.

Bij wondheling is er nood aan verplaatsing, welke 4 fasen zijn er?

Expansie : onmiddelijk als de cellen weg zijn door wonde

Samensmelting : uitsteeksels worden zichtbaar & componenten voor de actomyosine kabels vindt plaats

Samentrekking : wondopening begint te verkleinen

Sluiting : wondranden fusioneren met elkaar, en de finale cellullaire herschikking vindt plaats

Wat speelt een rol in de vorming van littekenweefsel?

de fibroblasten

Wat is een litteken?

Het is structureel en functioneel verminderde huid

Hoe wordt litteken gevormd?

Door een collageenafzetting in dicht opeengepakte dunnere vezelbundels, parallel met epidermis

Wat is het gevolg van litteken?

- verlies van elasticiteit, treksterkte, extra huidstructuren zoals haarzakjes en talgklieren, verandering in vascularisatie & bezenuwing

- het is wel een snelle bescherming tegen invasies bij wonden

Wat is een synoniem voor ciliën?

trilharen = uitsteeksels van cel die als organel functioneren

Welke 3 types ciliën zijn er?

- Primaire, beweeglijke & niet-klassieke cilia

Wat zijn primaire cilia?

Die zijn niet beweeglijk, komt op alle cellen voor behalve bloedcellen & soms zeer gespecialiseerd

Wat zijn beweeglijke cilia?

vaak in grote # aanwezig op 1 celen, gecoördineerde beweging (golvend)

vb. luchtwegen of eileiders

Wat is het structureel verschil tussen cytoskelet van ciliën?

Niet-beweeglijke : 9+0 zonder radial spokes & beweeglijke : 9+2 met radial spokes

Welke functie hebben ciliën?

- Beweging door motoreiwit dyneïne

- vormt brug tussen naburige microtubule-doubletten

- ATP-activatie van dyneïne zorgt voor wandeling over microtubule

- zonder nexine : glijden over elkaar

- met nexine : zelfe positie met buiging & extracellulaire omgeving wordt waargenomen door cilia als soort antenne : chemosensatie, thermosensatie en mechanosensatie