Endozytose - Uni

Biologie für Mediziner WS 2007/08
Teil Allgemeine Genetik
Prof. Dr. Uwe Homberg
Fachbereich Biologie
Tierphysiologie
Karl von Frisch Str. 8
E-mail: [email protected]
http://www.uni-marburg.de/fb17/fachgebiete/tierphysio/
Biologie für Mediziner WS 2007/08
Teil Allgemeine Genetik, Prof. Dr. Uwe Homberg
1. Endozytose
2. Lysosomen
3. Zellkern, Chromosomen
4. Struktur und Funktion der DNA, Replikation
5. Zellzyklus und Zellteilung (Mitose)
6. Reifeteilung (Meiose)
7. Zellkommunikation
8. Signalmoleküle, Rezeptoren
9. Signalantwort
10. Apoptose, Nekrose
Folien zum download: http://web.uni-marburg.de/cyto/
Biologie für Mediziner WS 2007/08
Praktikum (Parallelkurse) Prof. Dr. Uwe Homberg
FB Biologie, Lahnberge, Karl-von-Frisch Str. 8
Großer Zoologischer Kurssaal, Raum 1015
12.11.+13.11.
Prof. Dr. Mörschel: Lichtmikroskop, Vakuolen, Blutausstrich mit
Malariaerregern
19.11.+20.11.
PD. Dr. Schachtner: Mitose/Meiose
26.11.+27.11.
PD Dr. Schachtner: Sinneswahrnehmung, Signaltransduktion
Biologie für Mediziner WS 2007/08
Teil Allgemeine Genetik, Prof. Dr. Uwe Homberg
1. Endozytose
2. Lysosomen
3. Zellkern, Chromosomen
4. Struktur und Funktion der DNA, Replikation
5. Zellzyklus und Zellteilung (Mitose)
6. Reifeteilung (Meiose)
7. Zellkommunikation
8. Signalmoleküle, Rezeptoren
9. Signalantwort
10. Apoptose, Nekrose
Folien zum download: http://web.uni-marburg.de/cyto/
Endozytose
• Aufnahme von Material, durch Einsenkung und
Abschnürung der Zellmembran Æ Bildung von Vesikeln
• Pinozytose: Aufnahme löslicher, flüssiger Stoffe; „trinken“
(Makromoleküle, Proteine, Lipoproteine) Æ Endosom
• Clathrin/Rezeptor-vermittelte Endozytose
• Caveolae-vermittelte Endozytose
• Clathrin/Caveolae unabhängige Endozytose
• Phagozytose: feste Substanzen; „essen“ Æ Phagosom
(Partikel > 0,5 µm, Bakterien, Zelltrümmer)
Endozytosewege
Alberts et al. (2004) Molekularbiologie der Zelle
Clathrin/Rezeptor-vermittelte Endozytose
Lodish et al. 2007
Molecular Cell Biology
Tansportvesikel erhalten einen Coat
Alberts et al. (2004) Molekularbioloige der Zelle
Bildung Clathrin-beschichteter Vesikel
Coated pits
Coated vesicles
Aufnahme von Lipoproteinpartikel
zur Dotterbildung in Hühneroozyte
Perry and Gilbert (1979) J Cell Science 39:257
Clathrin
Triskelion
Clathrin-umhüllte
Vesikel
Elektronenmikroskopie:
Clathrin beschichtete Vesikel
an Innenseite von
Fibroblasten
Bildung der Clathrinhülle, Abknospung
Alberts et al. (2004) Molekularbiologie der Zelle
Funktion des Dynamins
Alberts et al. (2004)
Molekularbiologie der Zelle
Drosophila Mutante shibire
Bildung der Clathrinhülle, Abknospung, Zerfall
Æ durch Uncoating ATPase (Chaperonprotein der hsp70 Familie)
Æ Recycling von Clathrin
Alberts et al. (2004) Molekularbiologie der Zelle
Endozytose
Lodish et al. 2007
Molecular Cell Biology
Lysosom
• Abbau von aufgenommenem Material
• extrazellulärer oder intrazellulärer Herkunft
• sauerstes Kompartiment der Zelle
Synthese lysosomaler Proteine
Lysosomale Enzyme werden am ER synthetisiert und im GolgiApparat anhand einer Zielsteuerungssequenz erkannt.
Zielsteuerungssequenz
oft kurze Aminosäureabschnitte (Adresse), werden von Rezeptoren
erkannt:
Beispiel: NLS (nuclear location sequence) für Proteine in den Kern
Rezeptor Importin
Zielsteuerungssequenz für lysosomale Hydrolasen:
Æ Mannose-6-phosphat (M6P) = Kohlenhydrat
Mannose-6-phosphat an lysosomaler Hydrolase
Alberts et al. (2004) Molekularbiologie der Zelle
Transport lysosomaler Enzyme zum Lysosom
über Bindung an M6P-Rezeptor
Alberts et al. (2004) Molekularbioloige der Zelle
M6P-Markierung einer lysosomalen Hydrolase
GlcNAc = N-Acetyl-glucosamin
UDP = Uridindiphosphat
Æ Abspaltung (Pfeil) von GlcNAc (Phosphodiesterase) führt zur M6P-Markierung
Alberts et al. (2004) Molekularbiologie der Zelle
Endozytose
Lodish et al. 2007
Molecular Cell Biology
Lysosomale Speicherkrankheiten (Beispiele)
• Mucopolysaccaridosen, z.B. Hunter-Syndrom: ein lysosomales
Enzym ist defekt, fehlender Abbau saurer Mucopolysaccharide
• Lipidosen, z.B. Niemann-Pick-Krankheit: defekte Sphingomyelinase
• Mucolipidose II (I-Zell-Krankheit): fehlender Mannose-6-Phosphat
Rest, in Fibroblasten Æ lysosomale Proteine werden sezerniert
• Gicht und Silikose: Schädigung der Lysosomenmembran durch
Harnsäure oder Silikate. Führt zur Freisetzung von lysosomalen
Enzymen und damit auch zu Entzündungsreaktionen
• Cystinose: mangelhafter Transport der Aminosäure Cystein aus den
Lysosomen
Telolysosomen, Restkörper
• Lysosomen mit unverdaubarem Material
• werden durch Exozytose abgegeben, wenn die Zelle
Kontakt mit einer Oberfläche hat
• reichern sich in langlebigen Zellen ohne Kontakt zur
Oberfläche an (Herzmuskel, Leber, Nervenzellen)
• braunes Lipofuszin, „Alterspigment“
Clathrin/Rezeptor-vermittelte Endozytose
• Aufnahme von Cholesterin
• Aufnahme von Eisen
Low-Density Lipoprotein (LDL) Partikel
~ 800
~ 500
~ 1500
Rezeptor-vermittelte Endozytose von LDL
Rezeptor-vermittelte Endozytose
• Aufnahme von Cholesterin
• Aufnahme von Eisen
Aufnahme von Eisen (Transferrin-Tf)
Transzytose
Neugeborene Ratte erhält
Antikörper aus der
Muttermilch (Schutz vor
Infektionen) über Transport
durch Darmepithel
Caveolae-vermittelte Endozytose
• entstehen aus Lipid-Flößen
• einige Viren gelangen über diesen Weg in tierische Zellen
• Strukturprotein Caveolin
Caveolae in Plasmamembran eines Fibroblasten
Phagozytose
Alberts et al. (2004) Molekularbiologie der Zelle
Phagozytose
• kommt nur in bestimmten Zellen vor: Phagozyten (Makrophagen,
Leucozyten, etc)
• Beseitigung von Zelltrümmern, Pathogenen (Bakterien) etc; Material
kann mehrere µm groß sein
• Zellfortsätze (Lamellipodien) schieben sich aktiv über das Partikel
• Clathrin-unabhängig
• Fc-Rezeptor erleichtert Aufnahme von Material, das von
Immunglobulinen bedeckt ist
• Phagosom fusioniert mit Lysosom
Phagozytose Æ Phagosom
Neutrophiler phagozytiert sich teilendes
Bakterium
Fc-Rezeptoren auf
Oberfläche von
Makrophagen erkennen
die Fc-Fragmente von
Antikörper-dekorierten
Bakterien
Makrophage mit Lammellipodien
Autophagie - Autophagosom
z.B. regelmäßiger Abbau von Mitochondrien in Leberzellen