Intermediärfilamente - Uni
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Das Zytoskelett • Struktur der Intermediärfilamente • Polymerisation/ Depolymerisation • Einteilung der Intermediärfilamente • Zell-Zell- und Zell-Matrix-Verbindungen Einteilung der Zytoskelettsysteme Aktin-Mikrofilamente 7 nm Mikrotubuli 24 nm Intermediärfilamente 8-12 nm Intermediärfilamente Intermediärfilamente • Keine Polarität der Filamente • Untereinheiten tragen kein ATP oder GTP • Keine direkte Rolle bei der Zellbewegung • Keine Motorproteine Keratine (rot) und nukleäre Lamine (blau) Intermediärfilamente Intermediärfilamente Intermediärfilamente Intermediärfilamente Intermediärfilamente Ein starres Struktursystem? • einzigartige viskoelastische Beschaffenheit IFs widerstehen Deformation / physik. Stress grün = modelliert pink = kristallographisch Intermediärfilamente Ein starres Struktursystem? • „Rückgrat des Cytoplasma“ • über IFAPs Kontakt zu Mikrotubuli, Mikrofilamenten / Hemidesmosomen, fokalen Adhäsionsplaques • große Bedeutung für mechanische Integrität von Zellen und Geweben • Mutationen in IF- oder IFAP-kodierenden Genen Haut- und Muskeldefekte Intermediärfilamente Ein starres Struktursystem? • Erkenntnisse aus Versuchen in vitro: "self-assembly", unabhängig von Energie oder Cofaktoren rekombinantes humanes Vimentin in "filament buffer" Intermediärfilamente Ein starres Struktursystem? • in vivo: GFP-Vimentin Intermediärfilamente Ein starres Struktursystem? • in vivo: GFP-Vimentin GFP-Vimentin zieht sich zusammen/ auseinander und wandert durch Zellbereiche (0,6 µm/min) Intermediärfilamente Kein starres Struktursystem? Intermediärfilamente Kein starres Struktursystem? Intermediärfilamente Bullöses Pemphigoid (Alterspemphigus) • Chronische, blasenbildende Erkrankung mit prallen subepidermalen Blasen • Autoantikörper gegen Proteine der Basalmembranzone • Kommt gewöhnlich bei älteren Menschen vor Hemidesmosomen Intermediärfilamente Kinasen / Phosphatasen regulieren IF (Netzwerkumbau, Gleichgewichtslage, Löslichkeit) Intermediärfilamente Kinasen / Phosphatasen regulieren IF (Netzwerkumbau, Gleichgewichtslage, Löslichkeit) Intermediärfilamente Intermediärfilamente • Typen I und II: saures und basisches Keratin, vor allem in Epithelzellen produziert • Typ III: Vimentin in Fibroblasten, Endothelzellen und Leukozyten; Desmin im Muskel; Glia-Fibrillen in Astrozyten; Peripherin in Nervenzellen • Typ IV: Neurofilament H (heavy), M (medium) und L (low); Filensin und Phakinin in der Augenlinse • Type V: Lamine kleiden den Zellkern aus Intermediärfilamente Keratine • Saure und basische Keratine sind Typ I und II IF-Proteine • Beide Formen werden in Zellen synthetisiert und bilden Heterodimere aus • In spezifischen Zellen werden bestimmte Keratin-Varianten synthetisiert • In Epithelzellen sind Keratin-IFs an der Ausbildung von Desmosomen beteiligt (in Muskelzellen sind Desmosomen aus Desmin aufgebaut) Keratine Desmosomen Hemi-Desmosomen Keratine Desmosomen Hemi-Desmosomen Keratine LL lamina lucida; LD lamina densa Keratine LL lamina lucida; LD lamina densa Keratine Ichthyose (epidermiolytische Hyperkeratose) • Häufigkeit 1:100.000 • Hautrötungen, Blasenbildung, Schuppenbildung in der Nähe der Gelenke • Keratingene K1, K10 oder K2e auf Chromosom 12 defekt • Ablösung der basalen Zellschichten der Epidermis Keratine Epidermolysis Bullosa Simplex (EBS) • Erbkrankheit: Punktmutation in Keratin 14 oder 15 • Führt Konformationsänderung im Keratin herbei • Keratin-Heterodimerbildung wird gestört • Schwaches Keratingerüst in Basalzellen • Leichte Reibung führt zu Blasenbildung Intermediärfilamente • Typen I und II: saures und basisches Keratin, vor allem in Epithelzellen produziert • Typ III: Vimentin in Fibroblasten, Endothelzellen und Leukozyten; Desmin im Muskel; Glia-Fibrillen in Astrozyten; Peripherin in Nervenzellen • Typ IV: Neurofilament H (heavy), M (medium) und L (low); Filensin und Phakinin in der Augenlinse • Type V: Lamine kleiden den Zellkern aus Typ III Desmin • Verbindet Z-Scheiben in Muskelzellen • Verbindet Desmosomen in Herzmuskelzellen Vimentin • In Fibroblasten, Endothel- und Blutzellen Vimentin-Filamente (rot) und Fimbrin (grün) in Podosomen Desmin-Filamente im Muskel Typ IV Typ IV Neurofilamente L, H, M • Über Plektrin-Brücken untereinander und mit Mikrotubuli verbunden • Stabilisieren lange Axone • NF-H (180-200 kDa), NF-M (130-170 kDa), NF-L (60-70 kDa) • Bilden Heteropolymere aus • Sind an der Volumenvergrößerung der Axone beteiligt (5-fache Ausdehnung) • Defekte können zu Amyotropher Lateralsklerose (ALS) führen Isoliertes Neurofilamentbündel Typ IV Neurofilamente L, H, M • Über Plektrin-Brücken untereinander und mit Mikrotubuli verbunden • Stabilisieren lange Axone • NF-H (180-200 kDa), NF-M (130-170 kDa), NF-L (60-70 kDa) • Bilden Heteropolymere aus • Sind an der Volumenvergrößerung der Axone beteiligt (5-fache Ausdehnung) • Defekte können zu Amyotropher Lateralsklerose (ALS) führen Isoliertes Neurofilamentbündel Typ IV Neurofilamente L, H, M • Über Plektrin-Brücken untereinander und mit Mikrotubuli verbunden • Stabilisieren lange Axone • NF-H (180-200 kDa), NF-M (130-170 kDa), NF-L (60-70 kDa) • Bilden Heteropolymere aus • Sind an der Volumenvergrößerung der Axone beteiligt (5-fache Ausdehnung) • Defekte können zu Amyotropher Lateralsklerose (ALS) führen Isoliertes Neurofilamentbündel Neurofilamente CMT: Charcot-Marie-Tooth disease Akkumulierung von Neurofilamenten im proximalen Axon (Spheroide) Neurofilamente CMT: Charcot-Marie-Tooth disease Intermediärfilamente Lamine • vermutlich die ersten IFs, die im Laufe der Evolution entstanden sind • Tragen ein Kern-Lokalisationssignal • Kleiden den inneren Bereich der Kernhülle aus • Phosphorylierung führt zur Auflösung des Lamingerüstes in der Prophase • Nach Entfernen der Phosphatreste können sich die Lamine in den Tochterzellen wieder ausbilden Lamine Lamine Lamine cyclinB/cdc42 Lamine
