Kapitel 19. cell division. Søren Tvorup Christensen, Biokemisk afdeling, AKI, rum 526

Transkript

1 Kapitel 19 cell division Søren Tvorup Christensen, Biokemisk afdeling, AKI, rum 526

2 Vigtige MT koncepter MT tilhører gruppen af cytoskeletfilamenter, som er polære strukturer med (+)ende og (-)ende. MT er lange stive tubulære strukturer, som formes fra tubulin-dimerer (α- og β-tubulin) vha. GTPase aktivitet. Polymerisering og depolymerisering af MT forekommer hovedsageligt i (+)enden.

3 Vigtige MT koncepter MT organiseres ofte udfra centrioler (Mikro Tubuli Organiserende Centre; MTOC): een centriole, der er basallegeme for dannelsen af cilier og flageller to centrioler danner et centrosom, der organiserer cytosolisk MT netværk samt mitotisk spindel cilieformation cytosolisk netværk spindelformation

4 Vigtige MT koncepter MT eksisterer både som dynamisk ustabile og stabile strukturer. Stabilitet er bl.a. afhængig af: 1) forholdet mellem GTP- og GDP-bundne tubulin-dimerer (MT subunits) 2) koncentrationen af frie tubulin-dimerer (MT subunits) 3) binding af Mikrotubuli-Associerede Proteiner (MAPs)

5 Vigtige MT koncepter Eksempler på MT funktioner: 1) cytosolisk transport af vesikler, organeller, etc. og til transport langs axoner i nerveceller 2) opbygning af ciliers/flagellers aksonemstruktur 3) organisering af intracellulære strukturer 4) adskillelse af kromatider til de to nye datterceller i det mitotiske spindelapparat Funktionen af MT er tæt knyttet til MT-associerede motorproteiner, der under forbrug af ATP vandrer langs MT: dynein (-)-ende rettet kinesin(+)-enderettet.

6 Opdeling af de enkelte faser i cellecyklus

7 Det mitotiske spindel

8 Det mitotiske spindel

9 Det mitotiske spindel Tubulin DNA

10 Dynamisk instabilitet af MT er nøglen til dannelsen af det mitotiske spindel MAP M-Cdk MAP P catastrofin catastrofin Dynamisk stabil MT (interfase celler) Dynamisk ustabil MT (M-fase celler)

11 Tre typer af mikrotubuli i det mitotiske spindel Aster MT: Udgår fra centrosomet mod cellecortex og hjælper med hhv at forme positionen for det mitotiske apparat og planet for cytokinese. Kinetokor MT: Sammensætter spindle formation ved at binde kinetochoren (området i kromosomets centromér-region, bærepind ) til adskillelse af kromosomets søsterkromatider Interpolære MT: Har ingen direkte kontakt med kromosomerne, men hjælper med opstilling af centrosomer på linie i cellens ækvatoriale plan (metafase-planet) samt adskillelse af spindle-pol ved at samarbejde med polære MT fra den modsatte pol.

12 Binding af MT til kromosomernes kinetokorregion

13 Overgang fra metafase til anafase - reguleres af et såkaldt spindle-attachment checkpoint Denne mekanisme benyttes til at sikre, at celler ikke indtræder i anafase før alle kromosomer er forbundet med kinetokor MT fra begge spindelpoler og er placeret i metafaseplanet. Transitionen fra metafase til anafase sættes i gang ved aktivering af Anafase Promoting Complex, APC. Mekanismen sikrer, at datterceller efter cytokinese besidder det komplette antal af kromatider.

14 APC s rolle i adskillelsen af søsterkromatiderne og indtrædelse i anafasen APC: Anafase Promoting Complex.

15 Anafasen kan deles op i endnu to faser Anafase A: kromatider trækkes mod polerne vha. kinetokor-mt 1) Forkortelse (skrumpning) af kinetochor MT ved (+)enden til påbegyndelse af kromosomadskillelse 2) motorprotein-bevægelser på de skrumpende kinetochor MT, som trækker kromatiderne mod spindelpolerne Anafase B: Spindelpolerne skubbes frem og tilbage 1) Motorprotein-bevægelser (sliding force) mellem interpolære samt forlængelse af interpolære MT trækker kromatiderne mod spindelpolerne 2) Motorprotein-bevægelser på aster MT trækker og adskiller de to spindelpoler (og dermed kromatiderne) mod cellecortex

16 De sidste stadier i mitosen: telofase og cytokinese Under telofasen placeres de to sæt af kromatider til spindelpolerne og dekondenserer. To nye kernemembraner dannes om hvert sæt og markerer enden på mitosen. Deling af cytoplasma til de to nye datterceller initieres ved start på dannelse af den contractile ring Under cytokinese deles cytoplasma vha. en kontraktil ring, som består af aktin og myosin Kontratil ring af aktin og mysosinfilamenter

17 opsummering Differential Interference Contrast (DIC) mikroskopisk analyse af mitose i en vævskultur af lungeceller. Individuelle kromosomer bliver synlige efter at det replikerede kromatin kondenserer De to søsterkromatider i hvert kromosom forbliver som par under aligning af kromosomerne i det ækvatoriale plan (metafaseplanet). Dernæst adskilles kromatiderne og placeres I to nye datterceller. Kromatinet de-kondenseres mens to nye cellekerner dannes og mens cytokinesen fortsætter med at indgrænse den cytoplasmatiske bro indtil de to nye datterceller er adskilt.

18