Buněčná morfogeneze v kontextu cyklu.

Prezentace na téma: "Buněčná morfogeneze v kontextu cyklu."— Transkript prezentace:

1 Buněčná morfogeneze v kontextu cyklu

2 Ústřední hodiny buněčného cyklu
centrální oscilátor („cell cycle engine“) vstupy výstupy velikost signály poškození ... gen. exprese morfogeneze ...

3 Jak se dělá tvar buňky? buňky bez stěny: pohyb, restrukturace (i rychlá) buňky se stěnou: růst, případně pomalé přestavby stěny

4 Typy buněčného růstu isodiametrická expanze polární růst
vrcholový růst (tip growth)

5 Příklady vrcholového růstu:
(časný) pupen kvasinky pylová láčka růstový kužel neuronu???

6 Mechanismy orientovaného růstu buněk
depozice nového materiálu buněčných povrchů (membrána, stěna) - exocytóza, pohyb váčků, sekrece ... referát … orientovaná povaha těchto procesů: cytoskelet, molekulární motory, … obojí těsně spřaženo: malé GTPázy

7 Funkční cyklus malé GTPázy
GDP P G T D GDI GEF GAP membrane protein synthesis g e r a n y l t i o GGTaseII REP cytoplasm t n r e o t m p t r e a c p c a m o c donor secretory compartment vesicle

8 Fylogeneze malých GTPáz
Rho/Rac/Cdc42 (cytoskelet) Rab (sekreční dráha) (Jekely 2003)

9 Malé GTPázy v pylu tabáku: je jich hodně ...
Žárský and Cvrčková, in: Molecular mechanisms of signalling and membrane transport, K.Wirtz, ed., Springer, 1997, p

10 ... a jsou důležité pylová láčka lilie po injekci inhibitoru GDP-b-S
(M. Eliáš)

11 Rho GTPázy řídí mj. „cytoskeletální“ funkce
asociace s organizací aktinu a jinými morfogenetickými ději (syntéza stěny u kvasinek); stresová odpověď podtřídy Rho, Rac, Cdc42 u živočichů, Rho a Cdc42 u kvasinek, Rop u rostlin fyziologické funkce: pučení kvasinek, růst pylových láček, odpověď na ABA

12 Osudy aktinu v BC kvasinky
(L. Pon lab) (Surana and Balasubramanian 2000)

13 Regulace struktury aktin
Regulace struktury aktin. cytoskeletu: přes dynamiku filamentů a nukleaci Arp2/3 complex forminy (FH2)

14 Vznik kabelů řízen forminy (Bni1, Bnr1)
in vitro nukleace

15 Septiny – „neck filaments“
difusní bariéra, hranice pupene ... (GTP-binding, opisthokontní specifikum?)

16 Septiny pučivé kvasinky
Vegetativní BC: Cdc3, 10, 11, 12, Sep7/Shs1 Sporulace: Cdc3, 10, 11, Spr3, Spr28 (cdc42 GAPs etc...) cdc3, 10, 11, 12

17 Dynamika septinů v BC degradace CLB

18 Arrest with high Clb/Cdc28p activity maintains neck-localized septins
... kontrola CDK! Gladfelter, A. S. et al. J Cell Sci 2005;118:

19 Sekreční dráha a exocytosa – provoz váčků
Sec mutace (P. Novick)

20

21 Mechanismus fúze váčků
Soluble NSF Attachment Protein + SNAREs

22 Regulace sekreční dráhy - Rab GTPázy
asociace s membránovými transportními váčky různé třídy pro různé transportní děje evolučně konzervativní od kvasinek přes savce po rostliny (včetně členění do podtříd)

23 Rab GTPázy sekreční dráhy
early endosome Rab24 lysosome/vacuole Rab18,20,22 ER plasma membrane Rab7 Rab5 nucleus Rab9 late endosome Rab3,8,13 Rab1,2 Sec4 Rab11 TGN Golgi Rab6,10,12

24 Jak váčky trefí na místo určení?
Exocyst: evolučně konzervovaný komplex

25 Komplex EXOCYST – interakce s GTPázami!
Sec4 2 1 3 23 Rho3 Exo70 Exo84 Exo70 Sec3 Sec5 Sec6 Sec8 Sec10 Sec15 Sec6 Sec15 Sec5 Sec8 Exo84 Sec3 Sec10 Rho1/Cdc42 see e.g. Lipschutz and Mostov, Curr. Biol. 12:R212-R214, 2002

26 Exocyst spojuje Rab a Rho
konzervace – kvasinky, živočichové úloha v polarizaci epitelií a kvasinek Rostliny také mají Exocyst!

27 Regulace buněčné morfogeneze cyklem
(příklad kvasinky) růst pupene cytokineze pučení migrace jádra

28 cla2 (CLN activity dependent)
... plasmid se neztrácí v cln1-2- (Cvrčková a Nasmyth 1993)

29 CLA2 = BUD2 = GAP pro BUD1 (bud localization)

30 1 2 3

31 Nenáhodná volba místa pučení: závisí na MT
a, a (haploid) a/a (diploid) visualizace: calcofluor (Jak kvasinka ví, kde má pučet??)

32 Mutace ovlivňující lokalizaci pupene
BUD geny (lokalizace je nadstavba)

33 Lokalizace pupene může být řízena GTPázovou kaskádou
paměť předchozího cyklu formin Cln3 GTPáza scaffold protein GAP GEF

34 ... dokončení příště