i. eukaryotic cell and organel biogenesis
TRANSCRIPT
Organaller
Ökaryotik Hücre Yapısı
Organeller ile ilgili Hastalıklara Ornekler
1. Sistik fibrosis2. Alpha1-antitripsin eksikliği3. Congenital hipertiroidizm4. Tyroglobin eksikliği5. Tiroid peroksidaz eksikliği6. Tiroksini bağlayan globin eksikliği7. Protein C eksikliği8. Lipid metabolizmasındaki bozukluklar9. LDL receptör hataları10. Lipoprotein lipaz eksikliği11. Lipoprotein A eksikliği12. Hiperparatiroidizm13. Nefrogenik diyabetis inpidus14. Büyüme hormonu reseptör eksikliği15. Osteogenesis imperfecta16. Procollagen type I, II, IV eksikliği
Nukleus (Çekirdek)
Nükleer Membran
outer
inner
Pore
Lamina
Bölünme sırasında Bölünme sonrasında
Nükleer Lamina
Nükleer Porlar
Nükleer membran transporter
Nükleer Lokalizasyon Dizisinin bulunmasında rol alananahtar deney (NLS)
WT-Parkin Mutant-Parkin
Nükleer Lokalizasyon Dizisi (NLS)
1. Kisa oluslari2. Bazik amino asitlercezengin oluslari
Bipartite
Proteinlerin Porlar Aracılığı ile Nükleer Membrandan Taşınması
Ran Proteininin Nükleer Taşınımdaki Rolü
http://www.sinauer.com/cooper5e/animation0901.html
snRNA moleküllerinin Çekirdekten Transportu
Systemic Lupus Erythematosus
-Kronik auto immune hastalığı-Bayanlarda daha sık görülür.-Kasıntı, romatizmal belirtiler vekaraciğer bozuklukları-Vucut çekirdek içerisindeki öğelere karsı antikor üretir-Anti inflamatuar ve immune suppresive ilaçlar kullanılır
Pürüvat dıştaki membranda bulunan porinlerden difüzyonla geçer ve içteki membranda bulunan pürüvat-proton taşıcısı tarafından mitokondri içine aktarılır.
Büyüklük: ~1 mikron Dıştaki membranda
büyüklüğü 5000 Da civarında olan moleküllerin geçebilmesi için porin adı verilen proteinler vardır.
*Mitakondri
Glikolisiz****
*
Mitakondriye proteinlerin taşınması
Mitakondri Genomu
---Ricketsia---insan 16 kb- 13 protein---Maya- 80kb---Bitkiler-200kb---Thailiana- büyük ancak 32 protein kodlar---Reclinomonas- 69 kb 70 protein
Mit. Genomu ne kodlar?1.Oksidatif fosforilasyon için gerekli proteinleri2.rRNA ve tRNA molekülleri ki bunlar ox. fosforilasyonda görev alırlar
Mitakondri genomu farklı kodları kullanmaktadır
LHON hastalığı (Leber’in kalıtsal Optik Nöropati Hastalığı)
--Optik sinir dejenerasyonu--15 ile 35 yaş--11778His---Arg
Diğer hastalıklar
Lizozomlar hücrelerin miydeleri gibidirler. Bu organeller tek bir membranla çevrelenmiş olup asit hidrolaz adı verilen enzimlerle doludurlar. Asit hidrolazlar birçok makromolekülü parçalayabilirler. Lizozmlarda pH 5 civarındadır.
Lizozomlar
Lizozomal Storage diseases---50’den fazla
Gaucher’s Disease—en yaygını
Yahudilerde 2500’de 1 görülür.
Tip I (Ser—Asn), Tip II(Pro—Leu) ve III formları
Tip II ve III karaciğer ve dalak büyümesi
Tip I sinir sistemi harabiyerti—ciddi sıkıntı
Glukoserebrosidaz enzimi üzerindeki mutasyonlar.
Hucre ici trafik (Secrotory Pathway-Salgi yolu)– Neden Salgi yollarina ihtiyac vardir?
Bir memeli hücresi 10,000 ile 20,000 arasında protein barındırır.Bir maya hücresi 5000 civarında protein barındırır.Her bir protein görevini yapabilmek için doğru yerde olmalıdır.Mesela, bir ER proteini Golgi organelinde görev yapamaz.
Receptor proteinleri Hücre Zarıİyon kanalları Hücre ZarıEnzimler (DNase I)ÇekirdekProteolitik enzimler Lizozom
Protein seçme (Protein Sorting)Yeni sentezlenen her bir proteini gideceği noktaya gönderme
amaçlı yapılan seçimdir
Proteinler
Mitakondri DNA’sınca kodlananlar
Mitakondrideki ribozomlarca sentezlenir
Mitakondride görev yaparlar
Çekirdek tarafından kodlanan proteinler
Sitozolda sentezlenir
Sonraki Yansımaya bir bakalım
Sitoplazmada sentezlenen proteinler
Granüllü ER ribozomlarında Serbest ribozomlarda
Salgı yoluna girerler Sitozola bırakılırlar
Sitozolda kalırlarBazıları mitakondriyePeroxizoma ve çekirdeğegönderilirler
Salgı Yolu (Secrotary Pathway)-OVERALL
Granüllü ER’da sentezlenen proteinler
ER’da kalırlar
Hücre dışına salgılanırlar
Membrana entegre olurlar
Golgi’de kalırlar
Diğer organellere giderler
Salgı Yolunun Keşfi----Pankreatik Akinar Hücreleri (Pallade ve arkadaşları,1960)
Küçük membran topcukları (vezikuller)
Granullu ER’da sentezlenen proteinlere ilk aşamada ne oluyor?
Sitozolde bulunan ribozomlarda sentezlenmelerine rağmen ER bosluguna lokalize olurlar……Bunu nereden biliyoruz? Ispatı?????
ER boslugunda bulunan proteinlere daha sonra ne oluyor?
ER’dan Golgi’ye geçiyorlar….Nereden biliyoruz…..Ispati???
Biyokimyasal İspat- Pulse Chase Deneyleri
Sıcaklığa duyarlı maya mutantları
Düşük sıcaklıktasalgılanma yolu aktif
Yuksek sıcaklıkta salgı yolu çalışmıyor
Genetik İspat:
Sitozol----Granüllü ER----ER’dan Golgi taşıma keseciklerine----Golgi---Sekrotori keseciklerine
Endoplasmic retikulum (ER)
Kasap M 2009
Kasap M, 2009
ER’ın görevleri nelerdir?•Hücre içerisinde yeni sentezlenen proteinler için bir başlangıç ve geçiş noktasıdır. Proteinler ER’dan Golgiye, Endozomlara, Lizozomlara, taşıma vezikullerine, ve hücre membranına buradan giderler.•Proteinlerin hücre zarındaki yönleri ER’da belirlenir.•Fosfolipidler ve kolesterol ER’da sentezlenir.•Proteinlere şeker eklenmesi ER’da başlar.
Scanning Disk Fluoresence Microskopy
12-38
Granüllü ER ların pürüzlü görünüşü polyribozomlardan kaynaklanmaktadır.
ER boşluğu kesintisiz bir boşluk olup hücrenin çekirdeğine kadar ulaşır.
GER ER
ER boşluğu
İç hücre zarı
Diş hücre zarı
ER zarı
Poliribozomlar
***
***
Protein Sentezi ve Seçilimi -Genel Bakış
Serbest Ribozomlar ile Membrana bağlı ribozomlar arasında fark var mı?
Bu soruya cevap verebilmek için mikrozomlardan faydalanılmıştır.
Yok…
Peki, Ribozomları ER’a çeken güç nedir?
Proteinlerin ER’a gönderilmesi
Serbest ribozomlarda üretilen protein daha büyük-Sinyal Dizileri..
In vitro translasyon deneyleri
Salgı Yolundaki Proteinlerin kotranslasyonel yolla ER’a girişi
Protein sentezinde ilk adımlara detaylı bakış
1. Sentez ribozomlar üzerinde başlar.
2. 16-30 amino asitlik bir dizi sentezlenir. Bu diziye sinyal dizisi denir.
3. Bu dizi ribozomu ER’a yönlendirir.
4. ER’ı bağlayan ribozom büyüyen peptidi ER’in içerisine yönlendirir.
Proteinlerin ER içerisine posttranslasyonel translokasyonu
Membran Proteinlerinin Durumu…
Bir membran proteininin ER membranına girişi (C—N)
1. Stop-transfer dizisi var.2. Internal-sinyal dizisi kesiliyor.
1. Stop-transfer dizisi yok.2. Internal sinyal dizisi kesilmiyor.
Bir membran proteininin ER membranına girişi (N—C)
Doğru katlanma---Şeperon proteinler
PDI: Protein disülfit izomerazVe disülfüt bağı oluşumu…
ER proteinleri neden ER dışına çıkmıyorlar?
Diabetis insipidus
Hipofiz arka lobundan yetersiz Vazopressin (antidiüretik horman, ADH veya AVP) salgılanması sonucu ortaya çıkar. Neröhipofizer sistem hastalığıdır. Aşırı susama ve idrar çıkarma ile karakterize edilir. Ana sebeplerinden birisi olarak mutasyona uğramış ADH prekürsörlerinin ER tarafından tutulması ve yanlış olarak proses edilmesi gösterilmektedir.
WT
Mutant
Sistik Fibrosis
CFTR : Sistik Fibrosis transmembrane conductance protein
Fonksiyonu: Klor (Cl) kanalı ve diğer iyon kanallarının regülatörü.
Yaklaşık 800 ün üzerinde CFTR mutasyonu bulundu. Bunlar içerisinde en tehlikelisi fenilalanin508 ’in delesyonu. Bu mutasyonlardan bazıları CFTR’ın ER içerisinde yanlış katlanmasına neden olmakta veya CFTR’ın katlanmasını erken durudurmakta. EM çalışmaları ve immunohistolojik çalışmalar mutant CFTR proteininin ER’da lokalize olduklarını göstermiştir.
Antitripsin eksikliğia-1 antitripsin (AAT), Kronik Obstrüktif Akciğer Hastalığı (KOAH)’ne yol açtığı bilinen tek genetik anormalliktir. KOAH Kronik bronşit ve amfizeme bağlı, genellikle geridönüşsüz (irreversible) hava akımı obstrüksiyonu (kısıtlanması) ile karakterize bir hastalık durumudur. AAT, proteolitik enzimlerin majör inhibitörü olup, alt solunum yollarında kuvvetli bir doku yıkıcı proteaz olan nötrofil elastazın akciğer dokusunda yaratacağı yıkımı önler. Glu342---Lys mutasyonu proteinin ER’da kalarak parçalanmasına yol açmakta.
Ciğerler tarafından sentezlenmekte.Görevi serin proteazları inhibe etmek. Eksikliği kronik doku hasarına sebep olmakta.
Thyroglobin (Tg) eksikliği
Büyük bir protein. Homodimer oluşturur. Tg’nin lizozomlarda hidrolizi sonucu tiroid hormonu kana geçer. Eksikliği Guatr ve hipotiroidizm’e sebebiyet verir. Hayvan modellerinde yapılan çalışmalarda mutasyona uğramış bulunan Tg’nin ER’dan çıkamadığı görülmüştür ve ayrıca ER’daki şeperon proteinlerin seviyelerinde 10-kat artış ğözlenmiştir. Bu artışın sebebi, mutant Tg’nin gerektiği şekilde katlanıp homodimer oluşturamamasıdır.
Mutant Parkin ER’da lokalize olmakta (Kasap, M 2009)