CELLKÄRNAN. kap 9 + fig 16.24, s , fig i 4th edition Chromatin: s , th edition. INNEHÅLL

Transkript

1 CELLKÄRNAN kap 9 + fig 16.24, s , fig i 4th edition Chromatin: s , th edition. INNEHÅLL cellkärnan membran, nuclear lamina och porer transport till och från kärnan intern organisation nucleolus och ribosomproduktion cellkärnans struktur vid celldelning 1

2 CELLKÄRNAN skiljer eukaryot från prokaryot eu = gott, väl ; karyon= kärna härbärgerar arvsanlagen bättre kontroll av genexpression kärnmembran - dubbelt membranlager nuclear lamina kärnporer nucleolus Cellkärnan 2

3 Kärnmembranet barriär yttre membran har ribosomer inre membran har kärnspecifika proteiner nätverk under kärnmembranet och in i kärnan laminer intermediärfilament typ V Bl.a. fästpunkt för kromatin Nuclear lamina 3

4 Kärnpor-komplex 120 nm i diameter (=stor!) Ca 50 olika proteiner (nukleoporiner) polära molekyler, joner och makromolekyler kan passera (<9 nm) Reglerad passage av större molekyler Molekylär trafik genom kärnporer 4

5 Kärnpor-komplex 5

6 Selektiv transport av proteiner Selektiv import nuclear localization signals, NLS Selektiv transport av proteiner Ran GTP-bindande protein Importiner och Exportiner nuclear localization signals (importins) nuclear export signals (exportins) 6

7 Fördelning av Ran/GTP och Ran/GDP över kärnmembranet Proteinimport till kärnan (korrekt) Importin binder protein går in i nukleus Importin/ protein binder Ran-GTP protein släpper Importin/RanGTP exporteras GTP defosforyleras av GAP Importin släpper från RanGDP RanGDP importeras separat (via eget importprotein) GDP byts mot GTP utav GEF (i nucleus) 7

8 Ran GTP/GDP-cykel driver import Export från kärnan 8

9 aktuell modell Reglering av import maskering av NLS 9

10 Transport av RNA mrna exporteras ut ur kärnan för translation RNP-komplex (=ribonukleotid-proteinkomplex) mrna i komplex med c:a 20 olika proteiner rrna binder ribosomala proteiner i kärnan, exporteras som pre-ribosomala partiklar trna exportproteiner ej kända snrna transporteras ut, hämtar proteiner, in i igen Transport av snrna U1, U2, U4 part of the splicing machinery 10

11 Ribosom transport INTERN ORGANISATION AV KÄRNAN genetiska materialet är organiserat spatialt specifika funktioner lokaliserade till specifika områden Organisation genom Kromatin Lamin-nätverk proteinkomplex 11

12 Internt organisation av kärnan ANIMATION Kromatin 12

13 kromatin - DNA lindat runt nukleosomer (histon-komplex) Kromatin INTERFAS-cell (mellan celldelningar) eukromatin tillgängligt för transkription i varierande grad heterokromatin mycket kondenserat inaktivt konstitutivt heterokromatin fakultativt heterokromatin s , th edition. 13

14 heterokromatin Eukromatin Eukromatin heterokromatin Eukromatin 30nm fibrer, loopar och hyper-acetylerade regioner Kan dekondenseras och transkriberas Heterokromatin Tätpackat, packnings-proteiner resistent mot de-kondensering och transkription Heterokromatin-position ärvs oftast vid celldelning (epigenetics) Utryckta regioner dekondenserade tyst eukromatin - hårt packade heterokromatin - mkt hårt packade Kromatin-remodellerande komplex Histon-modifieringar Acetylering (reversibel) Metylering (irreversibel) Fosforylering (reversibel) Ubiquitinering (reversibel) DNA bindande proteiner 14

15 EU kromatin kan kondenseras och dekondenseras heterokromatin är mer resistent Histone acetylering påverkar kromatinets packningsgrad Hypo-acetylerat histoner => TF:s har svårt att komma åt DNA Hyper-acetylerade histoner => DNA mer tillgängligt för transkription Acetylerade histoner binder inte DNA lika hårt runt nukleosomerna (mindre positivt laddade) Deacetylering ger tätt packat kromatin Transkriptionsfaktorer associerar med co-faktorer styr Histone AcetylTransferase (HAT), Histone DeAcetylase (HDAC) 15

16 Funktionella områden i kärnan DNA-replikation splicing (speckles) Cajal bodies RNPrika PML bodies nucleolus Funktionella områden i kärnan Replikation splicing Cajal bodies (RNP processing) 16

17 Nucleolus Nucleolus - ribosomfabrik rrna-transkription (18S, 5,8S, 28S-gen) Ihopsättning av ribosom-subenheter 17

18 Organisation av nucleolus nucleolus associerad med generna för 5.8S, 18S och 28S rrna morfologiska områden: fibrillar center dense fibrillar component granular component transkription, processning och ribosomassembly Ribosomala RNA-gener repeterade RNA-gener icke-transkriberade spacers Transkription av rrna-gener 18

19 Processning av pre-rrna 1 2 snorna:s 19

20 Ribosome-assembly KÄRNANS STRUKTUR VID CELLDELNING öppen eller stängd mitos kärnmembran kromosomkondensation reformering av kärnor 20

21 Stängd och öppen mitos Kärnan vid mitos 21

22 Nuclear Lamina fosforyleras - fria dimerer Kärnmembranet bildar vesiklar 22

23 Återskapande av kärnan 23

24 Återbildning av kärnmembran Kromosom-dekondensering selektiv import av kärnproteiner Kärnan under mitos 24

25 cellkärnan SAMMANFATTNING Hölje, transport till och från kärnan intern organisation, ribosomproduktion Kromatin, kromatinstruktur, genreglering Kärnan vid celldelning Ex på tentafrågor a) Beskriv strukturen/utseendet av det nukleära por-komplexet. Rita med förklarande text. b) Beskriv hur importen av ett nukleärt protein via nukleära porer sker. Rita med förklarande text DNA föreligger inte naket i cellkärnan, utan inbäddat i chromatin a) Nämn en strukturell skillnad mellan DNA som föreligger som euchromatin respektive heterochromatin b) Nämn en funktionell skillnad mellan DNA som i en viss celltyp föreligger som euchromatin respektive som heterochromatin Kärnan har olika funktionella områden, ett är nucleolus. Vad sker i nucleolus (kortfattat svar)? 25

26 Instuderings-uppgift Vad är epigenetics (kort beskr. <5rad). Fokusera på den enskilda cellen Redogör för huvudsakliga epigenetiska mekanismer (med dagens föreläsning i bakhuvudet) Finns det någon sjukdom som beror på epigenetisk snarare än genetisk förändring 26