Endozytose - Uni
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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
