1 / 79

«ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΕΙΔΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ. Διάλεξη:. «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ». Παρουσίαση: Δρ. Μ.Χ. Αντωνέλου, 07 /0 5 /0 8. http://kyttariki.biol.uoa.gr , http://multimedia.biol.uoa.gr. Ιστοσελίδες μαθημάτων. ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου.

junius
Download Presentation

«ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ΕΙΔΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ Διάλεξη: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ» Παρουσίαση: Δρ. Μ.Χ.Αντωνέλου, 07/05/08 http://kyttariki.biol.uoa.gr, http://multimedia.biol.uoa.gr Ιστοσελίδες μαθημάτων ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  2. RBC (XVII) ΕΡΥΘΡΟΕΙΔΗ ΚΥΤΤΑΡΑ ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  3. ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΟ 90μm3 -140μm2 (98μm2) ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  4. Ψυκτοεξάχνωση/Μονόπλευρη σκίαση 6-9nm X62.000 1960-’70 D. Branton H. Moore Ψυκτοεξάχνωση/Κυκλική σκίαση Επανασυγκροτημένα λιπιδικά κυστίδια 30Α 90Α X100.000 (Margaritis et al., 1977; J.Cell Biology, 72:47) (Μαργαρίτης & Παπασιδέρη, 1979; Materia Medica Greca, 1:47) X230.000 ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ Μία από τις καλύτερα μελετημένες ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  5. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟΙ ΡΟΛΟΙ • Tυπικοί και «ιδιαίτεροι» • Μεταφορά υλικών και πληροφορίας, ηλεκτροχημικό δυναμικό, επικοινωνία, ανοσολογική αναγνώριση, μεταγωγή σήματος κλπ • Ικανότητα ελαστικής παραμόρφωσης RBC (cellular deformability) γεωμετρία ιξώδες κυτταροπλάσματος μηχανικές ιδιότητες μεμβράνης • membrane deformability • membrane stability ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  6. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟΙ ΡΟΛΟΙ • ελαστική/εκτατή/συμπιέσιμη-ανθεκτική ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  7. ΛΙΠΙΔΙΑΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ 95% Sp 4.1 ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  8. Total (Daleke DL, Curr.Opin.Hematol., 15:191, 2008) 50 PC SM 25 PE PA PIPn Outer leaflet PS 0 Total phospholipid (%) Inner leaflet 25 SM, sphingomyelin PC, phosphatidylcholine PE, phosphatidylethanolamine PS, phosphatidylserine PA, phosphatidic acid PIPn, phosphatidylinositol-(n)-phosphate 50 ΛΙΠΙΔΙΑΚΗ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  9. ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ • Απομόνωση: Υποτονική αιμόλυση (20mOsm) • Dodge et al., 1963; Arch. Biochem. Biophys., 100:119 • Steck et al., 1971; Biochemistry 10:2617 Steck T.L., 1974; J. Cell Biol., 62:1 • “White ghosts” ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  10. σπεκτρίνες (1, 2) (280kd) αSp βSp αγκυρίνες (2.1, 2.2, 2.3 κλπ) ank 2.1 2.2 Ζώνη 3 (ΑΕ1) (90-100kd) 2.3 4.1R 4.2 (παλλιδίνη) (72kd) 4.9 (δεματίνη) 5 (β-ακτίνη) (45kd) 3 6 (G3PD) 4.1 7 (7.2b στοματίνη) (32kd) 4.2 4.9 8 (?) (21kd) 5 7 αιμοσφαιρίνη (12-16kd) 8 (Fairbanks et al., 1971) (Laemmli U.K., 1970) ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ghosts ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  11. γλυκοφορίνες Αντιγόνα ομάδων αίματος ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  12. ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ

  13. ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ Οι πρωτεΐνες της ερυθροκυτταρικής μεμβράνης έχουν μεγάλο βαθμό συγκρότησης/ολιγομερισμού

  14. > 500 spots ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ (Bruschi et al., 2005; J Proteome Res., 4:1304)

  15. (Kakhniashvili et al., 2004; Mol Cell Proteomics, 3:501) ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ

  16. M M M M M M M M M M M M ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ 2C GpA, CD59 CD44 BCAM G3PD aldolase Glutathione transferase RAP1A, RalA (Kakhniashvili et al., 2004; Mol Cell Proteomics, 3:501) ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  17. ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ 340 proteins in membrane (252 soluble) (30% Membr.prot=B3) (Goodman et al., Exp.Biol.Med 232:1391, 2007751 RBC membrane proteins) (20) (SA) (Pasini et al., Blood 2006) Binding (115), catalytic activity (98), transporters (47), signal transducer (29), structural activity (24) (small GTPases the most numerous intracellular signaling proteins in RBCs)

  18. νέες πρωτεϊνες, συμπλέγματα, δομές αφθονία, προσβασιμότητα καθαρότητα μη-ερυθροειδή κύτταρα κληρονομικές μεμβρανοπάθειες μη-αιματολογικοί κλινικοί φαινότυποι ωρίμανση, γήρανση, κυτταρική απόσυρση κοινές αιματολογικές (και μη-) νόσοι εξωκυττάρια κυστιδιοποίηση αποτελεσματικότητα μεταγγίσεων DRM’s/rafts αρχετυπικό σύστημα μελέτης ΠΚΘ, απουσία πυρήνα, μιτοχονδρίων 4 ΔΕΚΑΕΤΙΕΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  19. ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ (Low) ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  20. (Delaunay J., Blood Reviews, 2006) ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ Band 3 macrocomplex 4.2 CD47, RhAG glycozyl. B3-mut 4.2, CD47, Rh, RhAG Άμεση αλληλεπίδρ. και CD47/4.2 (gas-channels: ammonium transport function) ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  21. ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ

  22. LIPID RAFTS Lipid rafts (Λιπιδικές μικροδομές ή «σχεδίες» ή «κανώ» DRM) Σχηματίζουν απομονωμένες πλατφόρμες(μικροδιαμερισματοποίηση) στη μεμβράνη λειτουργικά σημαντικές για τη δημιουργία συμπλόκων σηματοδότησης, διαλογή μεμβρανικών πρωτεϊνών Εκτεταμένες/πακεταρισμένες αλκυλοαλυσίδες λιπιδίων Ενσωμάτωση/αποκλεισμός Πρωτεΐνη-πρωτεΐνη Πρωτεΐνη-λιπίδια

  23. T LIPID RAFTS Lipid rafts ΕΜ: πλούσια σε σφιγγολιπίδια, χοληστερόλη και πρωτεΐνες (0.1%-3% of total EM proteins) όπως GPI-anchored proteins (AChE), stomatin (Δ, 7.2b), flotillins (Δ), Β3, peroxiredoxin-2, Hb, synexin, sorcin Μερική συσχέτιση ορισμένων κατηγοριών RBC-LR με το σκελετό μέσω ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεωνή δεν περιέχουν καθόλου σκελετικές πρωτεΐνες?Gαs, Sp, actin, 4.1, 4.2 (εν μέρει σχετίζονται) (Salzer and Prohaska, 2001; Blood, 97:1141)

  24. (Murphy et al, 2004; Blood, 103:1920) 5 κύριες και πολλές δευτερεύουσες πρωτεΐνες LIPID RAFTS Πολλαπλοί πληθυσμοί Lipid Rafts (stomatin/flotillin/synexin) ΜΔΕ-2008-Μεμβρανοπάθειες-Αντωνέλου

  25. ANIONTOΑΝΤΑΛΛΑΚΤΗΣ Ανταλλαγή αερίων αναπνοής Ανταλλαγή ανιόντων

  26. Carbonic anhydrase II (metabolon with B3) ANIONTOΑΝΤΑΛΛΑΚΤΗΣ Η ζώνη-3 είναι ο κύριος συνδέτης της μεμβράνης με το σκελετό

  27. 911αα / 90-100 kDa 52 kDa 33αα • Πολυλειτουργική • Γλυκοζυλιωμένη • Φωσφορυλιώνεται • Αντιγόνα Diego • Ρύθμιση μεταβολισμού • Γήρανση RBC • Υποδοχέας παρασίτου ελονοσ. • Νεφροί (pH) και εγκέφαλος (μίτ.) 43 kDa ANIONTOΑΝΤΑΛΛΑΚΤΗΣ ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  28. TEΤΡΑΜΕΡΗ ANIONTOΑΝΤΑΛΛΑΚΤΗΣ • H συσσωμάτωση της ζώνης-3 αυξάνει με την ηλικία/οξείδωση/μόλυνση • Mutations: HS, SAO, HSt, oξέωση νεφρικών σωληναρίων. ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  29. ΔΕΥΤΕΡΕΥΟΥΣΕΣ ΚΥΡΙΕΣ ΕΡΥΘΡΟΕΙΔΙΚΕΣ ΓΛΥΚΟΦΟΡΙΝΕΣ ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  30. GpA ΓΛΥΚΟΦΟΡΙΝΕΣ • Ρυθμιστική πρωτεΐνη του συμπληρώματος • Αντιγόνα ομάδων αίματος MN, Wright (Β=Ss) • Φωσφορυλιώνεται • Υποδοχείς παρασίτου ελονοσίας και Sendai • Cell recognition/erythrophagocytosis • Λειτουργεί αντισταθμιστικά με band 3 • (-)GpA, (-) GpB  Φυσιολ. Μηχανική RBC • Με πρόσδεση IgGs  Sk,  Deform., B3 • Band 3, 4.1, 4.2 (?) • CDA I, II, ΡΝΗ RBC-specific ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  31. ΓΛΥΚΟΦΟΡΙΝΕΣ Διμερισμός GpA στην ερυθροκυτταρική μεμβράνη ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  32. (Williamson & Toye, BCMD, 2008, in press) ΓΛΥΚΟΦΟΡΙΝΕΣ H GpA είναι πρωτεΐνη-συνοδός της B3 κατά τη βιοσύνθεση/trafficking 106copies/RBC Anti-GpA  decrease in the rotational mobility of B3 Most dRTA mutations of B3 do not cause RBC phenotype due to GpA ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  33. ΓΛΥΚΟΦΟΡΙΝΕΣ Γλυκοφορίνη C I II • Δευτερεύουσες γλυκοφορίνες • Μη-ερυθροειδικές (πνεύμ., ήπαρ, νεφροί) • Gerbich (Ge), Lsa, Webb, Dha • 3 domains III ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  34. p55 ΓΛΥΚΟΦΟΡΙΝΕΣ Γλυκοφορίνη C Ρύθμιση κυτταρικού σχήματος Ρύθμιση μηχανικών ιδιοτήτων GpC-----4.1R*-----p55 (ΜcMulin, 1999) Hereditary elliptocysosis + variations ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  35. (Wang &Morrow, 2000) ΣΤΟΜΑΤΙΝΗ • 31kDa, 7.2b • Εφράζεται σε διαφορετικούς Ιστούς • Υδρόφοβο domain (NH2, COOH* cyt) • Membrane-associated (integral) • Oligomeric (9-12 monomers) • Κύριο συστατικό των RBC LR • Σύνδεση με Sk • $ in folds and protrusions • Ρύθμιση διαπερατότητας ιοντ. Καναλ • Ανοσοκατακρημνίζεται με μεταφ. Γλυκόζης • Hereditary stomatocytosis (mutations?) 7.2b ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  36. ΥΔΑΤΟΠΟΡΙΝΗ • Channel-forming integral protein (CHIP28) • Κύριος πρωτεϊνικός δίαυλος νερού • Αρχετυπικό μέλος υδατοπορινών • Οσμωτικός-υδατοεπιλεκτικός πόρος • Ομοτετραμερές (4 πόροι) (γλυκοζυλιωμένος) • NH2, COOH in cytoplasm • Άφθονη σε νεφρούς, επιθήλια • (-/-)  όχι κλινική συμπτωματολογία ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  37. ΜΕΤΑΦΟΡΕΑΣ ΓΛΥΚΟΖΗΣ • GLUT1 • Μη-ερυθροειδική • 55 kDa, 700.000 • 12TM, NH2, COOH • Part of 4.5b • Ετερογενώς γλυκοζυλιωμένη •  σακχ.καταλοίπων  ενεργότητα μεταφ. • Επιταχύνει παθητική διάχυση γλυκόζης • Dimers/tetramers ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  38. ATP-άση ιόντων Ca++ • 140 kDa • Εξαρτώμενη από ATP αποβολή Ca++ • Ανταλλαγή Ca++/H+ • Ενεργοποιείται από το σύμπλεγμα calmodulin/Ca++ ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  39. Surface glycoprotein, 50kd, storage lesion (Delaunay J., Blood Reviews, 2006) Σε nl RBC, η CD47 προσδένεται και ενεργοποιεί τη ρυθμιστική πρωτείνη α (SIRPa) των μακροφάγων, οδηγώντας σε παρεμπόδιση της ενεργοποίησής τους & της ερυθροφαγοκυττάρωσης(CD47-SIRPa signalling) CD47 ΙΑΡ, Integrin-associated protein Σύμπλοκο Rhesus

  40. 3D structure βιμεντίνη δεσμίνη ΣΚΕΛΕΤΟΣ Εκχύλιση κυττάρουμε Triton X-100 ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  41. σκελετοί Sp’s 4.1 Κοντά πρωτονημάτια ακτίνης (33-37 nm) actin ίχνη Hb ΣΚΕΛΕΤΟΣ 2D-structure ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  42. ΣΚΕΛΕΤΟΣ Iδιαίτερα ανεπτυγμένος (65%)  εξασφαλίζει μηχανικές ιδιότητες ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  43. ΣΚΕΛΕΤΟΣ Αυτό το μοντέλο βρίσκει εφαρμογή και σε άλλους ιστούς/κύτταρα/ οργανίδια με διαφορετική όμως οργάνωση και λειτουργία • ΣΗΜΕΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ: • Sp-ank (band 3) (***) • Sp-4.1R-actin-p55-GpC • Rh, RhAG-ank • Sp, 4.1R  PS ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  44. (Liu et al., 1987; J.Cell Biol., 104:527-536) ΣΚΕΛΕΤΟΣ Πυκνό και νηματώδες δίκτυο, αλλά με έκταση και αρνητική χρώση… (Palek & Sahr,1992) ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  45. ΣΚΕΛΕΤΟΣ

  46. ΣΥΜΠΛΟΚΑ ΖΕΥΞΗΣ: Τα κομβικά σημεία διασταύρωσης των SpT μεταξύ τους και με τα πρωτονημάτια ακτίνης Οριζόντιες διαπρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις σε επίπεδο SK 240-360 ΣΖ/μm2 ΣΚΕΛΕΤΟΣ ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  47. ΣΠΕΚΤΡΙΝΗ • Eκτεταμένο, γραμμικό, εύκαμπτο, αρθρωτό, πολυλειτουργικό μόριο • α, β υπομονάδες, ΑΥΤΟΣΥΓΚΡΟΤΟΥΜΕΝΕΣ σε διμερή, τετραμερή • Πλευρική και αντιπαράλληλη σύνδεση (αβ) • Head-to-head of 2 (αβ) tetramer α2β2 • 3-6 nm, 200-260 nm ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  48. ΣΠΕΚΤΡΙΝΗ • Αρχαίες πρωτεΐνες, αλλά στην εξελιγμένη τους μορφή υπάρχουν μόνο στα μετάζωα • 2 γονίδια α (chr1), 4 β-, 1 γονίδιο β-Η (chr14) (human) • Συνδυασμοί ετεροτετραμερή  λειτουργίες • Σκελετικός μυς, Golgi  homo-Τ-β • Eπιθήλια, νευρικό σύστημα • αρχετυπικό μέλος υπεροικογένειας Sp και δικτύων Sp σε άλλα κύτταρα, υποκυτταρικά οργανίδια και ιστούς ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  49. ΣΠΕΚΤΡΙΝΗ • Μοριακό ελατήριο • Διμερή: 29-37 nm in situ, 100 nm σε έκταση • Τετραμερή: 200-260 nm ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

  50. 22 domains * * 19 domains ΣΠΕΚΤΡΙΝΗ Επαναλήψεις δομής τριπλής έλικας • Οι τριπλές έλικες σταθεροποιούνται από αλληλεπιδράσεις ανάμεσα σε υδρόφοβα κατάλοιπα που βρίσκονται σε συγκεκριμένες αποστάσεις μεταξύ τους ακολουθώντας ένα επαναλαμβανόμενο πρότυπο • Ελατήρια προασαρμοζόμενου μήκους • Δομική ομολογία, αλλά εν μέρει διαφορετικά λειτουργικά μόρια (αποικ) ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

More Related