Solun kalvorakenteet ja niiden välinen kuljetus

Samankaltaiset tiedostot
PROTEIINIEN MUOKKAUS JA KULJETUS

Sytosoli eli solulima. Sytosoli. Solunsisäiset rakenteet, kalvostot ja proteiinien lajittelu (Chapter 12 Alberts et al.)

Solun tuman rakenne ja toiminta. Pertti Panula Biolääketieteen laitos 2012

2.1 Solun rakenne - Lisämateriaalit

Solutyypit Soluorganellit Solujen tukiranka Solukalvo Solunulkoinen matriksi. Kirsi Sainio 2012

Solun Kalvot. Kalvot muodostuvat spontaanisti. Biologiset kalvot koostuvat tuhansista erilaisista molekyyleistä

SOLUBIOLOGIAN LUENTORUNKO (syksy 2013) Seppo Saarela ;

The Plant Cell / ER, diktyosomi ja vakuoli

Sytosoli eli solulima. Inkluusiot. Sytosoli. Solunsisäiset rakenteet, kalvostot ja proteiinien lajittelu

Vastaa lyhyesti selkeällä käsialalla. Vain vastausruudun sisällä olevat tekstit, kuvat jne huomioidaan

The Plant Cell / Sytoskeleton

Sukunimi Etunimet Tehtävä 1 Pisteet / 20

Solu - perusteet. Enni Kaltiainen

Solubiologian ja biokemian perusteet (4 op) ) Solun rakenne. Campbell & Reed: Biology, 9th ed., Chapter 6, A Tour of the Cell

Solutyypit Soluorganellit niiden tehtävät Solujen tukiranka sen tehtävät Solukalvo sen tehtävät Solunulkoinen matriksi sen tehtävät

Anatomia ja fysiologia 1 Peruselintoiminnat

Oksidatiivinen fosforylaatio = ATP:n tuotto NADH:lta ja FADH2:lta hapelle tapahtuvan elektroninsiirron ja ATP-syntaasin avulla

Soluhengitys + ATP-synteesi = Oksidatiivinen fosforylaatio Tuomas Haltia Elämälle (solulle) välttämättömiä asioita ovat:

Tuma. Tuma 2. Tuma 3. Tuma 1. Hemopoiesis. solun kasvaessa tuma kasvaa DNA:n moninkertaistuminen jättisolut

Genomin ilmentyminen Liisa Kauppi, Genomibiologian tutkimusohjelma

-1- Ota henkilötodistus mukaasi jättäessäsi vastauspaperin. Kysymyksiin voi vastata suomeksi, ruotsiksi tai englanniksi.

Ma > GENERAL PRINCIPLES OF CELL SIGNALING

Henkilötunnus - Biokemian/bioteknologian valintakoe. Sukunimi Etunimet Tehtävä 1 Pisteet / 20

Peroksisomit. Peroksisomit ja glyoksisomit 2. Peroksisomit ja glyoksisomit 1

Tuma, solusykli ja mitoosi/heikki Hervonen 2012/Biolääketieteen laitos/anatomia Solubiologia ja peruskudokset-jakso

Solun perusrakenne I Solun perusrakenne. BI2 I Solun perusrakenne 2. Solun perusrakenne

Neuropeptidit, opiaatit ja niihin liittyvät mekanismit. Pertti Panula Biolääketieteen laitos 2013

Tuma - nucleus. Tumahuokonen nuclear pore samanlaisia kasveilla ja eläimillä. Tuman rakenne. Solubiologian luennot 2003, kasvitiede

Endosomi. Fagosytoosi

6 GEENIT OHJAAVAT SOLUN TOIMINTAA nukleiinihapot DNA ja RNA Geenin rakenne Geneettinen informaatio Proteiinisynteesi

Genomin ylläpito Tiina Immonen BLL Lääke8eteellinen biokemia ja kehitysbiologia

Sukunimi Etunimet Tehtävä 3 Pisteet / 20

Oulun yliopiston biokemian koulutusohjelman valintakoe

Etunimi: Henkilötunnus:

Luennon 5 oppimistavoitteet. Soluseinän biosynteesi. Puu Puun rakenne ja kemia. Solun organelleja. Elävä kasvisolu

IMMUUNIPUUTOKSET. Olli Vainio Turun yliopisto

Solubiologia ja peruskudokset/ Biolääketieteen laitos/ Anatomia TUMA JA SOLUSYKLI HEIKKI HERVONEN

Lääketieteen ja biotieteiden tiedekunta Sukunimi Bioteknologia tutkinto-ohjelma Etunimet valintakoe pe Tehtävä 1 Pisteet / 15

Yoshinori Ohsumille Syntymäpaikka Fukuoka, Japani 2009 Professori, Tokyo Institute of Technology

Muuttumaton genomi? Genomin ylläpito. Jakson luennot. Luennon sisältö DNA:N KAHDENTUMINEN ELI REPLIKAATIO

PCR - tekniikka elintarvikeanalytiikassa

DNA:n informaation kulku, koostumus

Ota henkilötodistus mukaasi jättäessäsi vastauspaperin. Kysymyksiin voi vastata suomeksi, ruotsiksi tai englanniksi.

Ravintoaineiden Digestio ja Imeytyminen

Ravintoaineiden Digestio ja Imeytyminen. RuoRa 2013 Pentti Somerharju

Metsäpatologian laboratorio tuhotutkimuksen apuna. Metsätaimitarhapäivät Anne Uimari

Reseptoripotentiaalista (RP) aktiopotentiaaliin

Biomolekyylit ja biomeerit

Kolesterolin esiintyminen ihmisen hermostollisissa syöpäsoluissa

SOLUJEN RAKENTEET, ERI SOLUTYYPIT

Käsitteitä. Hormones and the Endocrine System Hormonit ja sisäeritejärjestelmä. Sisäeriterauhanen

Perinnöllisyystieteen perusteita III Perinnöllisyystieteen perusteita

Epigeneettinen säätely ja genomin leimautuminen. Tiina Immonen Medicum, Biokemia ja kehitysbiologia

DNA RNA proteiinit transkriptio prosessointi translaatio regulaatio

Euromit2014-konferenssin tausta-aineistoa Tuottaja Tampereen yliopiston viestintä

Genomin ilmentyminen

Oulun yliopiston biokemian koulutusohjelman valintakoe

Ihmisen endokriiniset rauhaset

Mitä elämä on? Astrobiologian luento Kirsi

Solukalvon kerrokset. Solukalvo. Solukalvon kerrostuminen. Solukalvon tehtävät. Solunsisäiset kalvot. Dawson-Danielli-malli

Solukalvon tehtävät. Solukalvo. Solunsisäiset kalvot. Solukalvon kerrokset. Dawson-Danielli-malli. Solukalvon kerrostuminen

Tentit ja muut suoritukset. Solubiologia (5 op) Mistä löytyy tietoa? Mistä löytyy

Helsingin yliopisto/tampereen yliopisto Henkilötunnus - Molekyylibiotieteet/ Bioteknologia Etunimet Valintakoe Tehtävä 1 Pisteet / 30

SOLUBIOLOGIAN PERUSTEET

Anatomia ja fysiologia 1

Solun perusrakenne I Solun perusrakenne. BI2 I Solun perusrakenne 3. Solujen kemiallinen rakenne

Genomi-ilmentyminen Genom expression (uttryckning) Nina Peitsaro, yliopistonlehtori, Medicum, Biokemia ja Kehitysbiologia

Endosomin sisäisen ioniympäristön vaikutukset Echovirus 1-infektioon

Postsynaptiset tapahtumat Erityyppiset hermovälittäjät

Ravintoaineiden Digestio ja Imeytyminen

ELEC-C2210 Molekyylibiologia Proteiinisynteesi, muokkaus ja kohdentuminen

Tuki- ja liikuntaelimistö, liikkuminen II

SOLUT LIIKKUVAT JA MUUTTAVAT MUOTOAAN

ESCRT-kompleksien merkitys echovirus 1 -infektiossa ja kaveosomin monivesikkelisen rakenteen muodostumisessa

Pro gradu tutkielma. RAB24 ja GOSR1-proteiinien vuorovaikutus ja rooli autofagiassa. Samu Viljanen

A - soveltaminen B - ymmärtäminen C - tietäminen 1 - ehdottomasti osattava 2 - osattava hyvin 3 - erityisosaaminen

Nimi sosiaaliturvatunnus

Biopolymeerit. Biopolymeerit ovat kasveissa ja eläimissä esiintyviä polymeerejä.

Neuronifysiologia 2. Jänniteherkät ionikanavat

Ribosomit 1. Ribosomit 4. Ribosomit 2. Ribosomit 3. Proteiinisynteesin periaate 1

Hermosolu tiedonkäsittelyn perusyksikkönä. Muonion lukio Noora Lindgrén

Ribosomit 1. Ribosomit 2. Ribosomit 3

Elämän synty. Matti Leisola

Solubiologia eläintiede. Solun kemia I. - Solun tärkeimmät alkuaineet C HOPKN S CaFe, Mg + Na Cl

Biotieteiden perusteet farmasiassa, syksy 2017

CtBP3/BARS-proteiinin merkitys echovirus 1:n ja α2β1-integriinin internalisaatiossa

ENTSYYMIKATA- LYYSIN PERUSTEET (dos. Tuomas Haltia)

DNA RNA proteiinit transkriptio prosessointi translaatio regulaatio

Peptidi ---- F K V R H A ---- A. Siirtäjä-RNA:n (trna:n) (3 ) AAG UUC CAC GCA GUG CGU (5 ) antikodonit

SOLUN AINEENVAIHDUNTA Nina Peitsaro Helsingin yliopisto Lääketietellinen tiedekunta/biokemia

Sytosoli eli solulima. Inkluusiot. Sytosoli. Solunsisäiset rakenteet, kalvostot ja proteiinien lajittelu

Epigeneettinen säätely ja genomin leimautuminen. Tiina Immonen BLL Biokemia ja kehitysbiologia

NON-CODING RNA (ncrna)

Niemann-Pick tyyppi C monenlaisia oireita ja löydöksiä. Aki Hietaharju, TAYS Kalastajatorppa

YMPYROI OIKEAT VAIHTOEHDOT

Erilaisia soluja. Siittiösolu on ihmisen pienimpiä soluja. Tohvelieläin koostuu vain yhdestä solusta. Veren punasoluja

Autoimmuunitaudit: osa 1

Itseopiskelun polttopistetehtävät 2012: 1. Solun kalvorakenteet ja kalvokierto/heikki Hervonen

Kolesterolin solunsisäinen aineenvaihdunta. Kandidaatintutkielma ja tutkimusprojekti Irvankoski Sini

Yleistä metabolisten sairauksien analytiikasta

Transkriptio:

Solun kalvorakenteet ja niiden välinen kuljetus Solun kalvorakenteet ja kalvoliikenne Elina Ikonen akatemiaprofessori Biolääketieteen laitos, Anatomia Suomen Akatemia Kalvotutkimuksen huippuyksikkö 22.10.2013 1. Mitkä ovat solun kalvorakenteet, mitkä ovat niiden tehtävät? 2. Miten kalvorakenteiden välinen kuljetus tapahtuu? 3. Miten kalvorakenteiden välistä kuljetusta ohjataan? Kalvoliikenne on solun perusmekanismeja, säilynyt evoluutiossa hiivasta ihmisen neuroneihin Solun topologia Sytosoli Mitä kalvoissa kuljetetaan? Kalvoproteiinit ja lipidit Kuljetus kalvosta toiseen Kuljetus sytoplasman ja kalvojen välillä Kuljetus ulos solusta ja solun sisään Mikro-organismit Endos. Golgi Tuma Lysos. ER Tumahuokoset (nuclear pores) vihreä = sytoplasminen, sisäpuoli valkoinen = eksoplasminen/lumenaalinen, ulkopuoli SOLUKALVO: Kommunikaatio ulkomaailman kanssa Kolesteroli-sfingolipidi-lautat solukalvoissa -materiaalin otto soluihin: endosytoosi -materiaalin erittäminen soluista: eksosytoosi Toimivat mm. solusignaloinnissa soluadheesiossa 1

TUMA Kuljetusta tumaan ja sieltä ulos organisoi tumahuokonen (nuclear pore complex, NPC) -DNA -koneistot DNA:n monistamiseksi -koneistot DNA:n informaation ilmentämiseksi: RNA-synteesi ja RNAiden prosessointi -RNAiden kuljetus ulos tumasta tumahuokosten läpi < 50 kda proteiinit diffundoituvat vapaasti läpi, isommat vaativat aktiivisen kuljetuksen ENDOPLASMAKALVOSTO (ER) -proteiinien synteesi -lipidien synteesi SYNTEESITEHDAS, SUURI PINTA-ALA! -proteiinien laskostumista auttavat olosuhteet ja proteiinikoneisto -proteiinien glykosylaation alkuvaiheet ja siihen tarvittava entsyymikoneisto Tumakotelo on kaksoiskalvo, joka on jatkuva ER-kalvoston kanssa -biosynteettisellä reitillä eteenpäin kuljetettavan materiaalin lajittelu -Ca 2 -ionien varastofunktio ja siihen liittyvät proteiinit Syntetisoituvan proteiinin translokaatio ER:n lumeniin: signaalipeptidi ohjaa Signaalihypoteesi Lääketieteelliset ja biotekniset sovellukset -proteiinien tuottaminen rekombinantti-dna-menetelmin: erityssignaalit (esim. insuliini, kasvuhormoni, erytropoietiini, interferoni) -paikannussignaalien tunnistaminen DNA-sekvenssistä: ennusteet geenin koodaaman proteiinin paikantumisesta ja toiminnasta -perusta sellaisten tautien syntymekanismien tuntemukselle, joissa proteiinien solunsisäinen kuljetus on häiriintynyt 2

Lipididropletit varastoivat lipidejä, muodostuvat endoplasmakalvostosta voivat lähes täyttää sytoplasman (adiposyyteissa) rasvamaksa GOLGIN LAITE sokeripuiden muokkaus: -proteiinien sokeriosien edelleen prosessointi -glykolipidien synteesi kuljetettavien proteiinien lajittelu oikeisiin osoitteisiin Golgin laitteen toiminnat Mannoosi-6-fosfaatin (M6P) avulla M6P-reseptori tunnistaa trans-golgissa lysosomeihin ohjattavat proteiinit lajittelu sokerien modifiointi lajittelu M6P tunnistus ei toimi: useiden lysosomaalisten entsyymien puutoksesta aiheutuva lysosomaalinen kertymäsairaus, I-solutauti Jatkuva ja säädelty eritys trans-golgista Esimerkki säädellystä erityksestä: Histamiinin vapautuminen syöttösolujen granuloista IgE-välitteisen stimuluksen seurauksena Eritettävien molekyylien varastointi rakkuloihin, joista vapautuminen stimuluksesta 3

Esimerkki säädellystä erityksestä: Synaptisten vesikkelien eksosytoosi ja kierrätys MITOKONDRIO Ulkokalvo ATPsyntaasi sisäkalvolla Sisäkalvo Matrix Jahn and Fasshauer 2012 Nature 490:201-7 -presynaptisella kalvolla aktiiviset vyöhykkeet, joissa valmiina synaptiset vesikkelit odottamassa aktiopotentiaalin tuloa -vesikkelifuusion laukaisee jänniteherkkien Ca 2 -kanavien läpi hermopäätteeseen virtaa Ca 2 -synaptisten vesikkelien on uusiuduttava tehokkaasti, jotta neuroni voi vastata nopeasti uudelleen http://www.mrc-mbu.cam.ac.uk/research/atp-synthase -solun aerobinen energiantuotanto (sitruunahappokierto, hengitysketjun komponentit) -rasvahappojen β-oksidaatio Mitokondrioiden muoto vaihtelee -steroidihormonien ja sappihappojen synteesi -mitokondriaalinen DNA Proteiinin kuljetus mitokondrioon: proteiinissa N-terminaalinen kohdennussekvenssi ohjaa mitokondrion ulkokalvon reseptoriin PEROKSISOMI -hapetusreaktiot myrkyllisten yhdisteiden tuhoamiseksi (katalaasi: H 2 O 2 -> H 2 O and O 2 ) -rasvahappojen β-oksidaatio -lipidien synteesi Proteiinin kuljetus peroksisomeihin Tautiesimerkki: Zellwegerin syndroma peroksisomit puuttuvat peroksisomeihin ohjautuvien proteiinien reseptorin mutaatio Kalvokuljetuksen vaiheet 1. Lastin valinta 2. Vesikkelin muodostus 3. Vesikkelin siirto solun tukirankaa pitkin LYSOSOMIT -happamia hajotusorganelleja: paljon happamia hydrolaaseja, jotka pilkkovat proteiineja, lipidejä, polysakkarideja > pillokomistuotteet kuljetetaan ulos lysosomeista, prekursoreita solun käyttöön 4. Vesikkelin telakoituminen 5. Vesikkelin fuusion ja lastin tyhjennys Tautiesimerkki: lysosomaaliset kertymäsairaudet lysosomaalisen entsyymin tai kuljetusprosessin puutos 4

Kuljetusvesikkelin komponentit Vaippaproteiinit toimivat eri kuljetusreiteillä ER-Golgi COPII Golgi-ER COPI GTPaasi vaippaproteiinit reseptori lasti Alberts et al. Molecular Biology of the Cell Klatriini:parhaiten tunnettu vaippaproteiini toimii solukalvolla, endosomeissa ja Golgin laitteessa LDL:n otto soluun reseptorivälitteisellä endosytoosilla tapahtuu klatriinipeitteisissä vesikkeleissä Klatriini Adaptiini Reseptori Endosytoosimekanismeja: Fagosytoosi 5

Endosomaaliset kalvorakenteet Proteiinien lajittelu endosomeissa Varhainen endosomi Myöhäinen endosomi Lysosomi Kierrättävä endosomi Lisääntyvä happamuus kierrätys tubulaarisista osista hajotukseen menevät proteiinit ubiquitinyloidaan -> sisäkalvoihin Vaippaproteiinit irtoavat vesikkelistä Vesikkelikuljetus tapahtuu mikrotubuluksia pitkin Vesikkelit liikkuvat mikrotubuluksia pitkin moottoriproteiinit ja suuntaan kulkemista varten Mikrotubulusten minus-päähän liikuttava dynein-moottorikompleksi dynein _ kinesin _ microtubules Tautiesimerkki: ALS (amyotrophic lateral sclerosis), mutaatio dynein-kompleksin proteiinissa 6

Vesikkelit tarttuvat kortikaaliseen aktiini-tukirankaan myosiinin avulla Spesifinen kuljetuskoneisto määrittää vesikkelien kohdekalvon: Rabs, t- ja v-snares 1. Rab GTPaasit: liikkuvat sytoplasman, vesikkeli- ja kohdekalvon välillä, säädellään GDP-GTP-syklillä t=target SNARE v=vesicle SNARE 2. v- ja t- SNARE proteiinikompleksit muodostuvat pariutuvat proteiinit muodostavat vetoketjun ( zipper-like bundle ) 3. SNAP/NSF kompleksi toimii fuusiossa ja v- ja t- SNARE kompleksien purkamisessa Kalvoliikenne (eli kalvokierto, vesikkeliliikenne) * solun perusmekanismi, säilynyt evoluutiossa hiivasta ihmisen neuroneihin Kalvoliikenne *kalvokierron häiriöitä esiintyy monissa sairauksissa * vaiheet: - lastin valinta ja vesikkelien muodostus - vesikkelien kuljetus solun tukirankaa pitkin - vesikkelin fuusio kohdekalvoon ja lastin tyhjennys * koneistoissa useita, toisiaan varmistavia komponentteja *kalvokierron koneiston häiriöistä johtuvat sairaudet yl. harvinaisia, ~2/3:ssa taudeista neurologisia oireita *oireisto tyypillisesti sen mukaan missä soluissa varmistusmekanismit pettävät ja/tai kuljetuskapasiteetin vaatimus suuri 7