Bilgi

Mikrotübüllerin polimerizasyonu hangi uçta gerçekleşir?

Mikrotübüllerin polimerizasyonu hangi uçta gerçekleşir?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kitabım, mikrotübüllerin polimerizasyonunun ve depolumerizasyonunun + ucunda gerçekleştiğini söylüyor ancak, depolimerizasyonun - ucunda gerçekleştiğini söyleyen bir not buldum. lütfen yardıma ihtiyacım var :) teşekkür ederim


Campbell's Biology ders kitabımdan (Dokuzuncu Baskı):

Tübülin dimerlerinin oryantasyonu nedeniyle, bir mikrotübülün iki ucu biraz farklıdır. Bir uç, tübülin dimerlerini diğerinden çok daha yüksek oranda biriktirebilir veya serbest bırakabilir, böylece hücresel aktiviteler sırasında önemli ölçüde büyür ve küçülür. (Buna "artı uç" denir, yalnızca tübülin proteinleri ekleyebildiği için değil, hem "açık" hem de "kapalı" oranların çok daha yüksek olduğu son olduğu için.)

Özetle: polimerizasyon ve depolimerizasyon hem + hem de - uçlarında meydana gelir. "+" ve "-" yalnızca polimerizasyon ve depolimerizasyonun hızını/verimliliğini belirtir.


Pratik olarak konuşursak, mikrotübül çekirdeklenmesi artı uçta meydana gelir. Bu, in vivo ve in vitro olarak iyi bilinmektedir. Özellikle, çoğu hücre içindeki eksi uçlar "kapalıdır", bu nedenle dinamikler oluşmaz (sentrozomu düşünün).

Bununla birlikte, son zamanlarda bir hücrede eksi uçta MT polimerizasyonuna ilişkin bir rapor bulunmaktadır; bu, şu anda profesyoneller arasında fikir birliğinden uzaktır ve çok daha fazla çalışma gerektirir. Bununla birlikte, yukarıda belirtildiği gibi, eksi uçtaki herhangi bir büyüme ve küçülme oranı, artı uçtan önemli ölçüde daha yavaştır.

Yani bir test sorusu için artı son, polimerizasyon bölgesidir.


Mikrotübüllerin hem polimerizasyonu hem de büzülmesi artı uçta gerçekleşir ve eksi uç MTOC'ler içinde demirlenir… dolayısıyla dinamik uçtur


Mikrotübül dinamiği ve MAP'ler

mikrotübüller mitotik iğ oluşumu, hücre taşınması, sitokinez, hücre hareketliliği, hücre şekli ve morfogenez dahil olmak üzere çoklu hücresel süreçlerde yer alan tübülin polimerleridir. Bu mini inceleme, mikrotübül dinamiklerini yönlendiren genel mekanizmalara odaklanmakta olup, özellikle MTOC'lerde (Mikrotübül Düzenleme merkezleri) mikrotübül çekirdeklenmesinin nasıl gerçekleştiğine ve mikrotübül ile ilişkili proteinlerin (haritalar) ve diğer mekanizmalar mikrotübül fonksiyonunu düzenler.

Mikrotübüle bağlanan mikrotübül bağlayıcı protein (kinesin, motor protein)

Cubix'i keşfedin

Yeni nesil 3D hücre kültürü teknolojilerinin toplamı.


Mikrotübüllerin Yapılması ve Kırılması

Resim: Mikrotübüller genellikle, yan yana düzenlenmiş ve bir silindirin duvarlarını oluşturmak üzere uzunlamasına uzanan tübülin protein çiftlerinden yapılmış yaklaşık 13 protofilamentten oluşur. (Resim Nogales ve meslektaşları, Kenneth Downing laboratuvarı)

Araştırmacılar ilk kez, mikrotübüllerin montajı ve demontajı sırasında tübülinin (mikrotübüllerin oluştuğu protein) geçiş yapılarının aldığı formları moleküler düzeyde ortaya çıkardı. Bu tuhaf yapıların ayrıntıları, nükleotid guanozin trifosfatın, GTP'nin tübüline bağlanmasının, mikrotübülün büyüyen ucundaki aktiviteyi nasıl kontrol ettiğini gösterir. Enerji Bakanlığı Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'nın Yaşam Bilimleri Bölümü'nden Eva Nogales ve Hong-Wei Wang, derginin 16 Haziran 2005 tarihli sayısında bulgularını bildirdiler. Doğa.

Berkeley Laboratuvarı'nın Fiziksel Biyolojik Bilimler Bölümü'nün bir üyesi olan Nogales, "Tubulin, antikanser ilaçları için büyümeden küçülen durumlara geçişi engelleyebilen ya da tam tersi olan büyük bir hedeftir" diyor. Berkeley'deki California Üniversitesi ve Howard Hughes Tıp Enstitüsü Araştırmacısı. "Daha önce stabilize tübülin yapılarının yüksek çözünürlüklü yapılarını üretmiştik, ancak kimse geçiş durumlarının yapısını bilmiyordu. Amacımız mikrotübül montaj ve demontaj sürecini anlamaktı."

Wang, "Şu anki çalışmamız, büyüyen mikrotübüllerin ve depolimerize edici mikrotübüllerin en uçlarındaki farklı tübül gruplarının yapılarını ortaya çıkardı. Bu, mikrotübül dinamik kararsızlığının mekanizmasının yeni bir şekilde anlaşılmasını sağlayarak, bunların fizyolojik rollerini test eden yeni deneyler için fırsatlar yaratıyor. hücrede mikrotübül ara ürünleri."

Araştırmayı finanse eden Ulusal Genel Tıp Bilimleri Enstitüsü'nde program görevlisi ve hücre biyoloğu olan Richard Rodewald, "bu çalışmalar, GTP'nin tubulin'deki belirli bir bölgeye nasıl bağlandığı konusunda zarif atomik detaylarda ikna edici bir model sağlıyor. mikrotübül büyümesini sağlayan geniş kapsamlı yapısal değişikliklere."

Bir mikrotübül inşa etmek

Mikrotübüller, temel birimleri, alfa ve beta formları olarak adlandırılan, benzer fakat aynı olmayan tübülin proteinlerinin çiftleri (dimerleri) olan polimerlerdir. Polimerizasyon sırasında dimerler, bir protofilament yapmak için uç uca istiflenir. Yaklaşık on üç protofilament, silindirik bir mikrotübülün duvarlarını oluşturmak için uzunlamasına uzanan yan yana düzenlenmiştir.

Mikrotübülün sözde eksi ucu yavaş büyür ve genellikle hücresel bir yapıya bağlanır. Diğer uç, artı uç, bir aktivite yatağıdır. GTP'nin mevcudiyetinde mikrotübülün protofilamentleri daha fazla tübülin dimeri kazanır ve tüm mikrotübül aniden kapanıp tekrar küçülmeden önce hızla bir metrenin milyonda biri kadar genişler.

GTP gibi nükleotidler en iyi, bir baz (genetik kodda bir harf) artı bir şeker ve üç fosfat grubundan oluşan DNA ve RNA nükleik asitlerinin birimleri olarak bilinir. Ancak bu moleküller aynı zamanda enzim aktivitesini de düzenler ve mikrotübül büyümesinin kontrolünde çok önemli bir rol oynar.

GTP, beta tübülinde (E-bölgesi veya değiştirilebilir bölge) belirli bir lokusa bağlandığında polimerizasyon meydana gelir: tübülin dimerleri protofilamentlerin üzerine yığılır ve mikrotübül büyür. Ancak hidroliz yoluyla (kelime "suyu bölme" anlamına gelir), GTP kolayca farklı bir nükleotit, guanozin difosfat veya GDP'ye dönüşür. GDP'ye bağlı tübülin, artı ucunda protofilamentleri kıvırarak ve ayırarak mikrotübülü depolimerize eder.

Tübülinin GTP varlığında polimerize olduğu ve GDP varlığında depolimerize olduğu bilinmesine rağmen, Nogales ve Wang'dan önce bu hızlı geçiş hallerinde yapısal olarak neler olduğunu görselleştirmek imkansızdı. Sonra, diyor Nogales, "Hong-Wei, geçişleri neredeyse durduracak kadar yavaşlatmak için biyokimyasal hileler buldu."

Kriyo-elektron mikroskobu (kriyo-EM), bu tür polimer yapılarını, onları parçalamak zorunda kalmadan yakalama ve x-ışını kırınım analizi için tekli alt birimleri kristalleştirme yeteneğine sahiptir. X‑ışını kırınımı daha yüksek çözünürlüğe izin verebilir, ancak polimerizasyon sırasında alt birimler arasındaki temaslarla ilgili tüm bilgileri kaybeder. Nogales, "Kriyo-EM ile parametreleri değiştirerek farklı polimer formlarının nasıl dönüştüğünü görebilirdik" diyor.

Nogales ve Wang, GSYİH tübüline bağlandığında mikrotübüllere ne olduğunu izleyerek ilk önce depolimerizasyon sürecini ele aldı. Bu işlem sırasında tübülin protofilamentleri mikrotübülün ucundan keskin bir şekilde geriye doğru kıvrılarak, bir düzlemden yukarı kıvrılan bir ağaç talaşı gibi "kabuklar" oluşturur. Wang, GDP'ye bağlı tübülin kıvrımlarının, protofilamentlerin tüp ekseni etrafına sıkıca sarıldığı tüplere yakın olduğu koşulları buldu. Bu tüpler çift katmanlı olup, stabilitelerine katkıda bulunan bir özelliktir - ancak aynı zamanda projeyi uzun süre frenler.

Wang, "Anahtar, tübülin düzeneklerini yapısal analize uygun doğru durumlarda kilitlemekti, ancak daha da zor olanı, çift katmanlı GDP-tübülin tüplerini yeniden yapılandırmak için bir algoritma bulmaktı" diyor.

"Çift katmanlı özelliği nedeniyle klasik sarmal rekonstrüksiyon yöntemlerini kullanmamız imkansızdı" diyor, "ama projeye başladığımızda başka bir yöntem yoktu. Projemizi geliştirmek ve uygulamak için iki yıldan fazla zaman harcamak zorunda kaldık. Kendi algoritmamız. Hazır olduğunda, üç aydan daha kısa bir sürede doğru yeniden yapılandırmayı elde edebildik."

Daha sonra araştırmacılar, GTP tübülin moleküllerine bağlandığında ne olduğunu izleyerek polimerizasyon sürecini ele aldı. GDP bir şekilde protofilamentlerin sıkıca kıvrılmasına neden oluyorsa, GTP bunun tersini yaparak protofilamentlerin kendilerini düzeltip mikrotübüller halinde bir araya gelmelerine neden olur. Ancak GTP hızla GDP'ye hidrolize edebildiği için, GTP'ye bağlı tübülinin geçiş durumlarını doğrudan yakalamak pratik değildi.

Bunun yerine araştırmacılar, aynı bölgeye bağlanan ancak hidrolize karşı savunmasız olmayan bir GTP analoğu olan benzer bir molekül olan GMPCPP ile çalıştı. Kriyo-EM kullanarak, mikrotübül büyümesinin ilk adımları sırasında GMPCPP'ye bağlı tübülini yakalayabildiler.

Düşük sıcaklıklarda, GMPCPP'ye bağlı tübülin, birkaç protofilamentten yan yana kavisli şeritler oluşturur, bunlar genişledikçe şeritler, bir mikrotübülün ince, 25 angstrom çapındaki yerine 500 angstrom çapında çok büyük sarmal tüplere yakınlaşır ( bir angstrom, bir metrenin on milyarda biri, kabaca küçük bir atomun boyutudur).

Bununla birlikte, vücut sıcaklığına yükselen protofilamenter şeritler hemen düzleşir ve normal mikrotübüllere dönüşür, bu da şeritlerin ve hafifçe kavisli tabakaların büyüyen bir mikrotübülün sonundaki polimerleştirici protofilamentlere karşılık geldiğini düşündürür.

1998'de, Berkeley Laboratuvarı'nın Yaşam Bilimleri Bölümü'nde kıdemli bir bilim adamı olan Kenneth Downing'in laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı iken, Nogales, iki boyutlu elektron kristalografisi yöntemlerini kullanarak, tübülinin atomik yapısını kararlı, düz biçiminde elde etti. tubulin "düz" polimer dizileri, kriyo-EM ve elektron kırınımı kullanılarak incelenmiştir.

Nogales ve Wang, bu kristalografik modeli, polimerizasyon ara maddeleri için şimdi elde ettikleri yapıların içine daha mütevazı bir çözünürlükte "yerleştirerek", tübülin moleküllerindeki değişiklikleri, diğer moleküllerle etkileşim kapasitelerinin, diğer moleküllere bağlanarak nasıl değiştirildiğini görebildiler. GTP veya GDP ve bu değişikliklerin bükülme ve esnekliği nasıl kontrol ettiği.

GDP'ye bağlı tübülinde, dimerlerin içindeki ve arasındaki alfa ve beta tübülinler arasındaki temasların, önemli ölçüde farklı şekillerde etkilendiğini ve yan temaslar oluşturamayan kavisli bir protofilament ile sonuçlandığını buldular.

Buna karşılık, GTP analogu GMPCPP'yi bağlayan tübülinde, alt birimler arasındaki temaslar, büyüyen protofilamentler arasında yanal etkileşime izin verecek kadar düzdür. Nogales, "Bu tür temaslar, daha önce mikrotübüllerde görülenlere göre yarı-korunmuş görünüyor ve mikrotübüllerin ilk önce kapalı bir tüpe hızla 'zip' yapabilen açık tabakalara dönüşeceği bir mekanizma öneriyor."

İlginç bir şekilde, hem polimerize edici hem de depolimerize edici geçiş durumlarında, protofilamentler genellikle çiftler halinde meydana gelir. Bu şaşırtıcıdır, çünkü en yaygın mikrotübülün 13 protofilamenti vardır, bu da henüz anlaşılmayan bir mekanizma ile GTP hidrolizinden sonra protofilamentlerin sayısında bir değişikliğe işaret eder.

Tübülin geçiş durumlarının yeni yüksek çözünürlüklü modelleri, mikrotübüllerin hedeflerini bulmak için hücresel çevrelerini nasıl keşfettiklerini anlamak için kullanılacaktır - örneğin hücre bölünmesi sırasında iğlerin doğru yerleştirilmesi için çok önemli bir süreç - ve ilaçların nasıl kullanılabildiğini. kanser hücrelerinin büyümesine bir maymun anahtarı koymak için tasarlanmalı ve hedeflenmelidir.

Hong-Wei Wang ve Eva Nogales tarafından yazılan "Tübülinin nükleotide bağlı bükülme esnekliği mikrotübül düzeneğini düzenler", Nature dergisinin 16 Haziran 2005 sayısında yer alıyor.

Bu araştırma, Ulusal Sağlık Enstitülerindeki Ulusal Genel Tıp Bilimleri Enstitüsü tarafından finanse edildi. Eva Nogales'in laboratuvarı, Enerji Bakanlığı ve Howard Hughes Tıp Enstitüsü tarafından da destekleniyor.


Bitki ve hayvan histolojisi Atlası

Mikrotübüller, ökaryot hücrelerinin iç organizasyonunda yer alan hücre iskeletinin bir bileşenidir. Organellerin uzamsal organizasyonuna katkıda bulunmak, veziküler kaçakçılığın yolları olarak çalışmak, mitotik iği oluşturan hücre bölünmesi için gerekli olmak, hücre hareketlerine yardımcı olmak, silia ve flagellanın iskeletini oluşturmak gibi birçok işlevi yerine getirirler.

1. Yapı

Mikrotübüller uzun ve nispeten sert tübüllerdir (Şekil 1 ve 3). Duvarları birçok küresel protein dimerinden oluşur: protofilamentler olarak bilinen uzun sıralar halinde dizilmiş alfa- ve beta-tubulin (Şekil 2). Bir protofilament içinde, bitişik tübülin dimerleri arasında kimyasal bağ yoktur. Bir mikrotübül genellikle 13 protofilamentten oluşur. &alfa- ve &beta-tubulin dimerleri aynı şekilde yönlendirilir, böylece protofilamentin bir ucunda her zaman &alfa-tubulin ve diğerinde &beta-tubulin bulunur. Bu, mikrotübüllerin polarize yapılar olduğu anlamına gelir. &alfa-tubulin tarafından oluşturulan uç, eksi uç olarak bilinir ve & beta-tubulin tarafından oluşturulan uç, artı uç olarak bilinir. Yeni tübülin dimerleri, depolimerizasyon da meydana gelse de, mikrotübülün büyümesinin genellikle gerçekleştiği artı uca eklenir. Eksi sonunda, polimerizasyon üzerinde depolimerizasyon hakimdir. Bu şekilde mikrotübüller artı uçta büyürken, eksi uçta büzülme meydana gelir. Bununla birlikte, artı son çok dinamiktir ve polimerizasyon ve depolimerizasyon değişimi genellikle olur. Eksi uçta depolimerizasyon daha sıktır.

Şekil 1. Kültürde bir hayvan hücresindeki mikrotübüllerin organizasyonu. Şekil 2. Bir protofilament içindeki tubulin dimerlerinin organizasyonu. &alfa-tubulinin eksi uca, &beta-tubulin ise artı uca doğru yönlendirildiğini unutmayın. Şekil 3. Bir nöronun dendriti içindeki mikrotübülleri gösteren transmisyon elektron mikroskobu görüntüsü. Mikrotübüller, dendritin uzun eksenine paralel olarak yönlendirilir.

2. Dinamik kararsızlık

Mikrotübüller, sürekli olarak polimerizasyon ve depolimerizasyon geçiren, çoğunlukla artı uçta meydana gelen oldukça dinamik yapılardır. Sitozol ve mikrotübüller arasında sabit bir tübülin dimer değişimi vardır. Tipik bir fibroblastta, mevcut tübülinin yarısı sitozolde serbesttir ve diğer yarısı mikrotübüllerin bir parçasını oluşturur. Artı uca yeni tübülin dimerlerinin eklenmesi, mikrotübülün uzunluğunun büyümesini sağlar. Büyüme zaman zaman durur ve büyüme dönemleri büzülme dönemleri ile değişir. Depolimerizasyon bazen o kadar güçlüdür ki tüm mikrotübül kaybolabilir. Ancak yeni bir polimerizasyon (büyüme) dönemi daha sıktır. Mikrotübüllerin polimerizasyonu ve depolimerizasyonu arasındaki değişim dinamik kararsızlık olarak bilinir.

Serbest tübülin dimerleri iki GTP molekülüne bağlıdır (Şekil 4). Bir tübülin dimerinin bir mikrotübülün artı ucuna bağlanmasından sonra, bir GTP, ADP'ye hidrolize edilir. Artı uca GTP-GTP-tubulin dimerleri ekleme hızı hidroliz hızından daha hızlıysa, her zaman artı uçta GTP-GTP'li bir grup tübülin dimeri olacaktır, bu GTP-cap olarak bilinir. GTP-cap, mikrotübülün artı ucunu stabilize eder ve polimerizasyonu hızlandırır. Yeni GTP-GTP-tubulin dimerlerinin ilave hızı düşükse, hidroliz hızı polimerizasyon hızının üstesinden gelebilir. Bu, artı uçta protofilamentlerin birbirine zayıf bir şekilde yapışmasını sağlayan GTP-GDP-tubulin dimerleri olduğu anlamına gelir. Bu durumda, büyük bir depolimerizasyon başlar. Artı uç dengelenirse, mikrobül tekrar büyür (Şekil 4). GTP-ADP-tubulin dimerleri sitozole salınır ve bir mikrotübül artı ucuna katılmaya hazır olan GTP-GTP-tubulin dimerlerine hızla fosforile edilir.

Şekil 4. Bu şekilde GTP-GTP ve GTP-GDP-tubulin dimerleri gösterilmektedir. Sitozolde, GTP-GDP-tubulin dimerleri, GTP-GTP-tubulin dimerlerine dönüştürülürken, GTP hidrolizasyonu, mikrotübül duvarının hidroliz bölgesinde meydana gelir. Bir mikrotübül, GTP-GDP-tubulin dimerleri artı ucun bir parçası olduğunda küçülür (GTP sınırı yoktur) ve GTP-GTP-tubulin dimerleri artı ucu oluşturduğunda (GTP kapağı vardır) büyür.

3. HARİTALAR

Mikrotübüller, diğer hücre yapılarıyla doğrudan çok fazla etkileşime girmez. Bununla birlikte, mikrotübül davranışının organizasyonu, stabilitesi, büyümesi ve diğer yönlerini kontrol eden mikrotübül ilişkili proteinler (MAP'ler) vardır. MAP'ler, büyümeyi veya depolimerizasyonu artırarak dinamik kararsızlığı etkileyen mikrotübül artı ucu ile etkileşime girebilir. Katanin, mikrotübülleri parçaladığı için daha şiddetli bir etki geliştirir. MAP'ler ayrıca mikrotübüllerin organeller veya sitozolik moleküller gibi diğer hücresel elementlerle etkileşime girmesine izin verir. Mikrotübüllerin polimerizasyonunu veya depolimerizasyonunu etkileyen bazı maddeler ilaç ilaçları olarak kullanılmıştır. Örneğin, kolşisin mikrotübül büyümesini engellerken, taksol mikrotübüllere güçlü bir şekilde tutunarak depolimerizasyonu önler.

4. Motor proteinleri

Burada mikrotübüllere bağlanabilen ve artı uca veya eksi uca doğru hareket edebilen proteinler vardır. Motor proteinler olarak bilinirler. Dyneins ve kinesins iki motor protein ailesidir. Dyneinler mikrotübülün eksi ucuna doğru hareket eder ve kinesinler artı uca doğru hareket eder. Her ikisi de ATP'yi bağlayan ve mikrotübül ile etkileşime giren küresel bir bölge ve taşınacak yükü tanıyan ve bağlayan bir kuyruk alanı içerir. Küresel alandaki ATP hidrolizi, moleküler konformasyonu değiştirir ve proteinin mikrotübül boyunca hareket etmesini sağlar.

5. MTOC'ler

Sitozolik tübülin dimerlerinin konsantrasyonu, kendiliğinden polimerize olacak ve yeni mikrotübüller oluşturacak kadar yüksek değildir. Hücrede, mikrotübüllerin çekirdeklendiği mikrotübül organize edici merkezler (MTOC'ler) olarak bilinen moleküler yapılar vardır. Yeni mikrotübülün eksi ucu genellikle bir MTOC'ye sabitlenirken, artı ucu mikrotübülü sitozol boyunca büyütür. MOTC'lerde bulunan &gama-tubulin halkaları, yeni mikrotübüllerin çekirdeklenmesi için şablonlar olarak çalışan moleküler komplekslerdir. TPX2 ve XMAP125 gibi diğer proteinler de ya tek başına ya da &gamma-tubulin halkaları ile işbirliği yaparak yeni mikrotübüllerin oluşmasına katkıda bulunur.

Sentrozom, hayvan hücrelerindeki ana MTOC'dir (Şekil 5). Mikrotübüllerin sayısından, lokalizasyonundan ve mekansal organizasyonundan ana sorumludur. Çoğu hayvan hücresinde, hücre döngüsünün G1 ve G0 evrelerinde, çekirdeğe yakın bulunan hücre başına bir sentrozom bulunur. Bununla birlikte, megakaryositler çok sayıda sentrozom içerirken, kas liflerinde sentrozom yoktur. Centrosome iki bileşenden oluşur: bir çift ortogonal olarak yönlendirilmiş merkezcil ve çevreleyen bir pericentriolar malzeme. Her bir merkezcil, 9 üçlü mikrotübülden oluşan bir duvara sahip silindirik bir yapıdır.

Şekil 5. Hayvan hücrelerinde, sentrozom, mikrotübül yapı iskelesinin çekirdeklenmesinden ve organizasyonundan ana sorumludur. Sentrozom, pericentriolar malzeme ile çevrili bir çift ortogonal olarak düzenlenmiş merkezcil içerir. Mikrotübül çekirdeklenmesi için şablonlar olan &gama-tübülin halkaları pericentriolar malzemede bulunur.

Burada, pericentriolar malzemede, mikrotübülleri çekirdekleştiren &gama-tübülin halkaları olarak bilinen halkalar halinde düzenlenmiş birçok &gama-tubulin molekülü vardır. Bununla birlikte, sentriyoller, mikrotübülleri çekirdekleştirebilen olgun sentriole bağlı yapılar olan distal ve subdistal uzantılar dışında, mikrotübüllerin oluşumuna veya uzaysal yönelimlerine katılmazlar. Sentriyollerin işlevi hala bilinmemektedir. Örneğin, bitki hücrelerinde sentriyol yoktur, ancak kromozomları ayırabilir, iki yeni hücreye bölünebilir ve mikrotübüllerini sorunsuz bir şekilde organize edebilirler. Centrioles, bazal gövdelere, kirpiklerin ve kamçıların bazal kısmında bulunan yapılara benzer.

Hücre döngüsü ve sentrozom

Sentrozom hücre döngüsü sırasında da önemlidir, çünkü hücre döngüsünün ilerlemesinde ve mitotik iğin organizasyonunda yer alan birçok protein içerir. Örneğin, mitozdan önce sentrozomun kopyalanması, iki "sağlıklı" yeni hücre üretmek için gereklidir.

Burada mikrotübüllerin çekirdeklenebileceği diğer hücresel yerler var. Blefaroplastlar, bitki hücrelerinde ve bazı hayvan hücrelerinde bulunan, mikrotübülleri çekirdeklendirebilen ve bazen de sentriyol ve sentrozom oluşturabilen moleküler komplekslerdir. Bitki hücrelerinde sentriyol yoktur ve tipik sentrozomlar oluşturmazlar, ancak nükleer zarfla, blefaroplastlarla ilişkili ve sitoplazma boyunca dağılmış &gama-tubulin halkaları vardır. Bitki hücreleri, periferik sitoplazmada mikrotübülleri daha sık çekirdekler. Mayalardaki ana MTOC, nükleer zarfa yerleştirilen polar gövdedir (mitotik iğ intranükleerdir). Sentrozomsuz bir mitotik iğ oluşturabilen kromozomlar gibi başka mikrotübül çekirdekleyicileri de vardır. Bitki hücrelerinde mitotik iğ, kromozomlardan çekirdeklenen mikrotübüllerden oluşur. Golgi aygıtının sarnıçları, organelin genel organizasyonunu korumaya yardımcı olan mikrotübülleri çekirdeklendirir.

6. İşlev

Hücre içi organizasyon

Mikrotübüller iki tipte sınıflandırılır: silia ve flagellada bulunan stabil mikrotübüller ve sitozolde bulunan dinamik mikrotübüller (Şekil 6). Sitosolik mikrotübüller, mitotik iğ oluşumu ve kromozom ayrımındaki rollerinin yanı sıra, mitokondri, lizozomlar, pigment kapanımları, lipid damlaları vb. gibi organellerin iç hareketinde de rol oynarlar. Ayrıca vezikül ticareti için de gereklidirler. Kültürdeki hücreler ışık mikroskobunda gözlemlendiğinde, organeller hızlı hareket ve sessiz dönemler arasında bir değişim gösterir. Salatory hareket olarak bilinen bu davranış, organeller mikrotübüller boyunca hareket ederken ortaya çıkar. Sitosolik mikrotübüller ayrıca Golgi kompleksi ve endoplazmik retikulum gibi bazı organellerin şekil ve yerleşiminde rol oynar. Kolşisin ilavesi, hücrenin mikrotübüler sistemini depolimerize eder ve her iki organel de çöker ve sitoplazma boyunca dağılmış küçük veziküller halinde bölünür. Kolşisin kaldırıldığında ve mikrotübül repolimerizasyonuna izin verildiğinde, her iki organel de tekrar tipik morfoloji ve hücresel lokalizasyona kavuşur. Organeller ve veziküller, motor proteinler tarafından mikrotübüller boyunca hareket ettirilir.

Şekil 6. Mikrotübüllerin organizasyonu hücre tipine göre değişir. Organellerin ve veziküler kaçakçılığın iç organizasyonunu belirler. Artı sembolü, mikrotübüllerin artı ucunu gösterir.

Bitki hücrelerinde hücre içi hareketlerin çoğu aktin filamentlerine dayanır. Mikrotübüller, hücre duvarının selüloz liflerinin oryantasyonunu etkilediği ve hücrenin büyümesini ve mekanik direncini belirlediği periferik sitoplazmada (Şekil 6) dağıtılır.

Kirpikler ve kamçı

Kirpikler ve flagella, hücre yüzeyinden çıkıntı yapan, mikrotübüller içeren ve plazma zarı ile sınırlanan hücresel yapılardır. Hücreler, çevrelerindeki sıvıyı hareket ettirmek, serbest hücreler ise kendilerini hareket ettirmek ve duyusal yapılar olarak kirpikleri ve kamçıları kullanırlar. Kirpikler flagelladan daha kısadır, sayıları daha fazladır ve hareketleri sıvıyı hücre yüzeyine paralel olarak iter. Flagella, çevreleyen sıvıyı hücre yüzeyine dik olarak hareket ettirir.

Cilia ve flagella, 250'den fazla farklı proteinden oluşan karmaşık yapılardır (Şekil 7 ve 8). Her ikisi de, plazma zarı ile çevrili, aksonem olarak bilinen merkezi bir mikrotübül yapısına sahiptir. Aksoneme, 9 dış mikrotübül çifti ile bir merkezi mikrotübül çiftinden oluşur. Bu organizasyon 9x2+2 olarak yazılır. Aksonemin dış mikrotübülleri, bazal gövdenin mikrotübüllerinden büyür. Bazal gövdede 9 üçlü mikrotübül (yani 9x3+0) bulunur. Aksonem organizasyonu, bir protein iskelesi tarafından güçlendirilir. Aksonemin dış mikrotübül çiftleri, nexin proteinleri ile birbirine bağlanırken, protein telleri dış çiftleri merkezi çift ile birleştirir. Motor protein dinein dış çiftler arasında bulunur. Dynein, silia ve flagella hareketinde rol oynar. Hareket, bir dış çiftin diğer bitişik çift üzerinde kaymasının bir sonucudur ve bu da aksonemin bükülmesini zorlar.

Şekil 7. Silia ve flagela'nın moleküler bileşenleri. Birincil siliyerde, merkezi mikrobutül çifti mevcut değildir. Şekil 8. Taramalı elektron mikroskobu görüntüleri. Lamprey omuriliğinin merkezi kanalını oluşturan hücrelerin apikal kısmındaki kirpikler ve küçük mikroviller (B'de büyütülmüş) .

Bazı tür kirpikler birincil kirpikler olarak bilinir. Birincil kirpikler, merkezi mikrotübül çiftinden yoksundur, hareket edemez, azdır ve bazen hücrelerde tek başına görünür. Şimdiye kadar incelenen hayvan hücrelerinin çoğunda en az bir siliyer bulunur. Birincil kirpikler, zarlarında birçok reseptör ve iyonik kanal taşır, bu nedenle duyusal bir rol öne sürülmüştür.

Ohi R, Zanic M. 2016. Eğrinin ötesinde: mikrotübül dinamiklerine yeni bakış açıları. F1000Araştırma. 5:314.


Mikrotübüllerin Yapılması ve Kırılması

BERKELEY, CA – Mikrotübüller, hücrelerin yapısı ve işlevi ve hücre bölünmesi süreci için kritik olan aktif protein polimerleridir. Canlı bir hücrede, büyüyen uçları, Medusa'nın saçının kıvranan yılanları gibi, polimerizasyon ve depolimerizasyon çılgınlığı içinde sürekli olarak uzar ve geri çekilir. Sözde "dinamik kararsızlık" olarak bilinen bu süregelen hızlı büyüme ve büzülme, hücredeki mikrotübüllerin çeşitli işleyişinin anahtarıdır.

Berkeley Laboratuvarı'nın Yaşam Bilimleri Bölümü'nden Hong-Wei Wang ve Eva Nogales, mikrotübüllerin birleştirilmesi ve sökülmesi sırasında tübülin geçiş yapılarının aldığı formları moleküler düzeyde ortaya çıkarmak için kriyo-elektron mikroskobu kullandı. (Fotoğraf Roy Kaltschmidt)

Araştırmacılar ilk kez, mikrotübüllerin montajı ve demontajı sırasında tübülinin (mikrotübüllerin oluştuğu protein) geçiş yapılarının aldığı formları moleküler düzeyde ortaya çıkardı. Bu tuhaf yapıların ayrıntıları, nükleotid guanozin trifosfatın, GTP'nin tübüline bağlanmasının, mikrotübülün büyüyen ucundaki aktiviteyi nasıl kontrol ettiğini gösterir. Enerji Bakanlığı Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı Yaşam Bilimleri Bölümünden Eva Nogales ve Hong-Wei Wang, derginin 16 Haziran 2005 sayısında bulgularını bildirdiler Doğa.

Biyokimya doçenti olan Berkeley Lab'in Fiziksel Biyobilimler Bölümü'nün bir üyesi olan Nogales, "Tubulin, antikanser ilaçları için önemli bir hedeftir, bu da büyümeden küçülen durumlara veya tam tersine geçişi engelleyebilmektedir" diyor. ve Berkeley'deki California Üniversitesi'nde moleküler biyoloji ve Howard Hughes Tıp Enstitüsü Araştırmacısı. Daha önce stabilize tübülin yapılarının yüksek çözünürlüklü yapılarını üretmiştik, ancak geçiş durumlarının yapısını kimse bilmiyordu. Amacımız mikrotübül montaj ve demontaj sürecini anlamaktı.

Wang, "Mevcut çalışmamız aslında büyüyen mikrotübüllerin ve depolimerize edici mikrotübüllerin en uçlarındaki farklı tübül gruplarının yapılarını ortaya çıkardı. Bu, mikrotübül dinamik kararsızlığının mekanizmasının yeni bir şekilde anlaşılmasını sağlar ve bu mikrotübül ara ürünlerinin hücredeki fizyolojik rollerini test eden yeni deneyler için fırsatlar açar.

Araştırmayı finanse eden Ulusal Genel Tıp Bilimleri Enstitüsü'nde program görevlisi ve hücre biyoloğu olan Richard Rodewald, bu çalışmaların, GTP'nin tubulin'deki belirli bir bölgeye nasıl bağlandığı konusunda zarif atomik ayrıntılarla ikna edici bir model sağladığını kaydetti. mikrotübül büyümesini yönlendiren geniş kapsamlı yapısal değişikliklere yol açar.

Bir mikrotübül inşa etmek

Mikrotübüller, temel birimleri, alfa ve beta formları olarak adlandırılan, benzer fakat aynı olmayan tübülin proteinlerinin çiftleri (dimerleri) olan polimerlerdir. Polimerizasyon sırasında dimerler, bir protofilament yapmak için uç uca istiflenir. Yaklaşık on üç protofilament, silindirik bir mikrotübülün duvarlarını oluşturmak için uzunlamasına uzanan yan yana düzenlenmiştir.

Mikrotübüller genellikle, yan yana düzenlenmiş ve bir silindirin duvarlarını oluşturmak için uzunlamasına uzanan tübülin protein çiftlerinden yapılmış yaklaşık 13 protofilamentten oluşur. (Görüntü ve mikrograflar, Nogales ve meslektaşları, Kenneth Downing laboratuvarı)

Mikrotübülün sözde eksi ucu yavaş büyür ve genellikle hücresel bir yapıya bağlanır. Diğer uç, artı uç, bir aktivite yatağıdır. GTP'nin varlığında, mikrotübülün protofilamentleri daha fazla tübül dimeri kazanır ve tüm mikrotübül, aniden kapanıp yeniden küçülmeden önce hızla bir metrenin milyonda biri kadar genişler.

GTP gibi nükleotidler en iyi, bir baz (genetik kodda bir harf) artı bir şeker ve üç fosfat grubundan oluşan DNA ve RNA nükleik asitlerinin birimleri olarak bilinir. Ancak bu moleküller aynı zamanda enzim aktivitesini de düzenler ve mikrotübül büyümesinin kontrolünde çok önemli bir rol oynar.

GTP, beta tübülinde (E-bölgesi veya değiştirilebilir bölge) belirli bir lokusa bağlandığında polimerizasyon meydana gelir: tübülin dimerleri protofilamentlerin üzerine yığılır ve mikrotübül büyür. Ancak hidroliz yoluyla (kelime “su parçalanması” anlamına gelir), GTP kolayca farklı bir nükleotit, guanozin difosfat veya GDP'ye dönüşür. GDP'ye bağlı tübülin, artı ucunda protofilamentleri kıvırarak ve ayırarak mikrotübülü depolimerize eder.

Çılgınlığı dondurmak

Tübülinin GTP varlığında polimerize olduğu ve GDP varlığında depolimerize olduğu bilinmesine rağmen, Nogales ve Wang'dan önce bu hızlı geçiş hallerinde yapısal olarak neler olduğunu görselleştirmek imkansızdı. Sonra, diyor Nogales, “Hong-Wei, geçişleri neredeyse durduracak kadar yavaşlatmak için biyokimyasal hileler buldu.”

Kriyo-elektron mikroskobu (kriyo-EM), bu tür polimer yapılarını, onları parçalamak zorunda kalmadan yakalama ve x-ışını kırınım analizi için tekli alt birimleri kristalleştirme yeteneğine sahiptir. X-ışını kırınımı daha yüksek çözünürlüğe izin verebilir, ancak polimerizasyon sırasında alt birimler arasındaki temaslarla ilgili tüm bilgileri kaybeder. Nogales, “kriyo-EM ile parametreleri değiştirerek farklı polimer formlarının nasıl dönüştüğünü görebiliyoruz, diyor Nogales.

Nogales ve Wang, GSYİH tübüline bağlandığında mikrotübüllere ne olduğunu izleyerek ilk önce depolimerizasyon sürecini ele aldı. Bu işlem sırasında tübülin protofilamentleri mikrotübülün ucundan keskin bir şekilde geriye doğru kıvrılarak bir düzlemden yukarı kıvrılan bir ağaç talaşı gibi "kabuklar" oluşturur. Wang, GDP'ye bağlı tübülin kıvrımlarının, protofilamentlerin tüp ekseni etrafına sıkıca sarıldığı tüplere yakın olduğu koşulları buldu. Bu tüpler, stabilitelerine katkıda bulunan bir özellik olan çift katmanlıdır - ancak aynı zamanda projeyi uzun süre frenler.

Mikrotübüllerin sökülmesi sırasında, nükleotid GDP'ye bağlı tübülin halkalarından yapılmış çift duvarlı tüpler oluşur. (Wang ve Nogales tarafından görüntü ve mikrograflar)

Wang, "Anahtar, tübülin gruplarını yapısal analize uygun doğru durumlarda kilitlemekti, ancak daha da zor olanı, çift katmanlı GDP tübülin tüplerini yeniden yapılandırmak için bir algoritma bulmaktı," diyor Wang.

“Çift katmanlı özelliğinden dolayı klasik sarmal rekonstrüksiyon yöntemlerini kullanmamız mümkün değildi,” diyor,“ama projeye başladığımızda başka bir yöntem yoktu. Kendi algoritmamızı geliştirmek ve uygulamak için iki yıldan fazla zaman harcamak zorunda kaldık. Hazır olduğunda, üç aydan kısa bir sürede doğru rekonstrüksiyonu elde edebildik.”

Daha sonra araştırmacılar, GTP tübülin moleküllerine bağlandığında ne olduğunu izleyerek polimerizasyon sürecini ele aldı. GDP bir şekilde protofilamentlerin sıkıca kıvrılmasına neden oluyorsa, GTP bunun tersini yaparak protofilamentlerin kendilerini düzeltip mikrotübüller halinde bir araya gelmelerine neden olur. Ancak GTP hızla GDP'ye hidrolize edebildiği için, GTP'ye bağlı tübülinin geçiş durumlarını doğrudan yakalamak pratik değildi.

Bunun yerine araştırmacılar, aynı bölgeye bağlanan ancak hidrolize karşı savunmasız olmayan bir GTP analoğu olan benzer bir molekül olan GMPCPP ile çalıştı. Kriyo-EM kullanarak, mikrotübül büyümesinin ilk adımları sırasında GMPCPP'ye bağlı tübülini yakalayabildiler.

Anahtar nükleotid GTP'nin hidrolize edici olmayan bir analoğu olan GMPCPP'ye bağlı tübülin tabakaları, kolayca mikrotübül oluşturmak üzere düzleşir, bu da GTP'ye bağlı tübülinin mikrotübül montajı sırasında benzer bir yol izlediğini düşündürür. (Wang ve Nogales'e ait görsel ve mikrograflar)

Düşük sıcaklıklarda, GMPCPP'ye bağlı tübülin, birkaç protofilamentten yan yana kavisli şeritler oluşturur, bunlar genişledikçe şeritler, bir mikrotübülün ince, 25 angstrom çapındaki yerine 500 angstrom çapında çok büyük sarmal tüplere yakınlaşır ( bir angstrom, bir metrenin on milyarda biri, kabaca küçük bir atomun boyutudur).

Bununla birlikte, vücut sıcaklığına yükselen protofilamenter şeritler hemen düzleşir ve normal mikrotübüllere dönüşür, bu da şeritlerin ve hafifçe kavisli tabakaların büyüyen bir mikrotübülün sonundaki polimerleştirici protofilamentlere karşılık geldiğini düşündürür.

Bağlantı kurma

1998 yılında, Berkeley Laboratuvarı'nın Yaşam Bilimleri Bölümü'nde kıdemli bir bilim insanı olan Kenneth Downing'in laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı iken, Nogales, elektron kristalografi yöntemlerini kullanarak tübülinin atomik yapısını kararlı, düz biçiminde elde etti. tübülin “flat” polimerlerinin boyutlu dizileri, kriyo-EM ve elektron kırınımı kullanılarak incelenmiştir.

Nogales ve Wang, polimerizasyon ara maddeleri için şimdi elde ettikleri yapılar içinde bu kristalografik modeli daha mütevazı bir çözünürlükte 'yerleştirme' yaparak, tübülin moleküllerindeki değişiklikleri, diğer moleküllerle etkileşim kapasitelerinin nasıl değiştirildiğini görebildiler. GTP veya GDP'ye bağlanma ve bu değişikliklerin bükülme ve esnekliği nasıl kontrol ettiği.

GDP'ye bağlı tübülinde, dimerlerin içindeki ve arasındaki alfa ve beta tübülinler arasındaki temasların, önemli ölçüde farklı şekillerde etkilendiğini ve yan temaslar oluşturamayan kavisli bir protofilament ile sonuçlandığını buldular.

Buna karşılık, GTP analogu GMPCPP'yi bağlayan tübülinde, alt birimler arasındaki temaslar, büyüyen protofilamentler arasında yanal etkileşime izin verecek kadar düzdür. Nogales, "Bu tür temaslar daha önce mikrotübüllerde görülenlere göre yarı korunmuş görünüyor ve mikrotübüllerin önce hızlı bir şekilde kapalı bir tüpe #8216zip’ yapabilen açık tabakalara dönüşeceği bir mekanizma öneriyor.

İlginç bir şekilde, hem polimerize edici hem de depolimerize edici geçiş durumlarında, protofilamentler genellikle çiftler halinde meydana gelir. Bu şaşırtıcıdır, çünkü en yaygın mikrotübülün 13 protofilamenti vardır, bu da henüz anlaşılmayan bir mekanizma ile GTP hidrolizinden sonra protofilamentlerin sayısında bir değişikliğe işaret eder.

Yeni yüksek çözünürlüklü tubulin geçiş durumları modelleri, mikrotübüllerin hedeflerini bulmak için hücresel ortamlarını nasıl keşfettiğini anlamak için kullanılacak - örneğin hücre bölünmesi sırasında iğlerin doğru yerleştirilmesi için çok önemli bir süreç - ve ilaçların nasıl tasarlanıp hedeflenebileceğini kanser hücrelerinin büyümesine bir maymun anahtarı koymak için.

Hong-Wei Wang ve Eva Nogales tarafından hazırlanan “tübülinin nükleotide bağlı bükülme esnekliği mikrotübül düzeneğini düzenler”, dergisinin 16 Haziran 2005 sayısında yer alıyor. Doğa.

Bu araştırma, Ulusal Sağlık Enstitülerindeki Ulusal Genel Tıp Bilimleri Enstitüsü tarafından finanse edildi. Eva Nogales'in laboratuvarı, Enerji Bakanlığı ve Howard Hughes Tıp Enstitüsü tarafından da destekleniyor.


Mikrotübül dinamik kararsızlığı nedir?

Çoğu hücre tipinde, on üç protofilament, bir mikrotübül oluşturmak için yanal olarak birleşir. Birkaç durumda mikrotübüller daha fazla veya daha az protofilament içerir [1]. Alt birimler arasındaki çok sayıda etkileşim, mikrotübüllere sertliklerini ve eğilme kuvvetlerine karşı dirençlerini verir. Bununla birlikte, protofilamentler arasındaki yanal etkileşimler nispeten zayıftır ve sonuç olarak mikrotübüllerin artı ucu sıklıkla &lsquofrayed&rsquo görünümüne sahiptir [1] [2].

(A) Çoğu hücrede (10-20µM) bulunan hücre içi tubulin konsantrasyonu, artı uçta mikrotübül birleşmesini destekler. Bu uç, protofilamentler arasında daha az yanal etkileşim nedeniyle ve GDP-tubulin dimerlerinin doğal bir eğriye sahip olması nedeniyle yavaş büyüyen filamentlerde yıpranmış görünebilir. (B) Yüksek serbest GTP-tubulin dimer konsantrasyonlarında, artı uçta hızlı montaj ile hidroliz geride kalır, böylece sert bir GTP başlığı oluşturur. (C) Artı uçtaki uyumlu GTP hidrolizi, tübülin dimer etkileşimlerini zayıflatır ve protofilamentler hızla çözülür.

Mikrotübüller oldukça dinamiktir ve sıklıkla hızlı ancak sabit bir oranda büyür ve küçülür. &lsquodinamik kararsızlık&rsquo olarak bilinen bu fenomen sırasında, tübülin alt birimleri, protofilamentin artı ucundan hem birleşecek hem de ayrılacaktır [3]. Mikrotübül oluşumunun dinamiklerini bir dizi faktör düzenler, ancak mikrotübüllerin büyüyüp küçülmediğinin birincil belirleyicisi, filament montajı için hem içsel hem de gerekli olan bir faktör olan GTP hidroliz hızıdır [3]. Kararlı durumlarında mikro tüpler, ağırlıklı olarak GDP'ye bağlı ve beta-tübülin protofilamentlerinden oluşan içi boş, silindirik yapılardır. GTP'ye bağlı protofilamentler düz olduğundan, çoklu yanal temaslarla, nihai silindirik konformasyona montaj bu nedenle GTP hidrolizine bağlıdır. Bu olmadan, montaj, düz tabaka benzeri bir tübülin protofilament kafesi ile sonuçlanacaktır.

&beta-tubulinin GTP hidrolizi bu nedenle filament üretiminde esas olmakla birlikte, montaj hızının çoğu zaman hidroliz oranını geride bırakacağına dikkat edilmelidir.Bu meydana geldiğinde, protofilamentlerin eğriliğini etkili bir şekilde sınırlayan kör bir uç veya GTP-kap üretilir [4]. Hidroliz meydana geldiğinde, kısıtlama kaldırılır ve protofilamentler, kafeste depolanan enerji serbest bırakılırken oldukça kararsız hale gelir. Bu, mikrotübülün hızlı bir şekilde küçülmesine neden olur. Tipik bir mikrotübül, büyüme ve küçülme arasında birkaç dakikada bir dalgalanacaktır.


Mikrotübüllerin İşlevi

Hücre Hareketi

Mikrotübüller, kirpikler ve kamçı gibi yapılara yapılarını verir. Kirpikler, bir hücrenin küçük çıkıntılarıdır. İnsanlarda, mukus ve kir gibi maddelerin akciğerlere girmesini önledikleri nefes borusunu kaplayan hücrelerde bulunurlar. Ayrıca yumurtalıktan salınan yumurtanın rahme taşınmasına yardımcı oldukları dişi üreme sisteminin fallop tüplerinde de bulunurlar. Flagella, hücrelerin hareket etmesine izin veren kuyruk benzeri uzantılardır. Bazı bakterilerde bulunurlar ve insan spermi de flagella yoluyla hareket eder. Mikrotübüller ayrıca, hücrenin bir ucunda büzülerek ve diğerinde genişleyerek tüm hücrelerin "sürünmesine" veya bir yerden diğerine göç etmesine izin verir.

Hücre bölünmesi

Mitoz sürecine yardımcı olan üç mikrotübül alt grubu vardır: astral, polar ve kinetochore mikrotübüller. Astral mikrotübüller, bir hücrenin MTOC'lerinden hücre zarına yayılır ve mitotik mili yerinde tutar. Polar mikrotübüller iki MTOC arasında iç içe geçer ve kromozomların ayrılmasına yardımcı olur. (Bütün mikrotübüller polardır, bunlar sadece özel olarak polar mikrotübüller olarak adlandırılır.) Kinetokor mikrotübüller kromozomlara onları ayırmaya yardımcı olmak için bağlanır. Kromozomlar mikrotübüllere kinetokor adı verilen bir protein kompleksi ile bağlanır.

Hücre Taşıma

Hücre iskeletinin bir parçası olarak, mikrotübüller, hücrenin çekirdeği dışındaki tüm içeriği olan bir hücrenin sitoplazmasındaki organellerin hareket etmesine yardımcı olur. Ayrıca hücrenin çeşitli alanlarının birbirleriyle iletişim kurmasına yardımcı olurlar. Ancak mikrotübüller hücrenin bileşenlerinin hareket etmesine yardımcı olsalar da hücreye şekil ve yapı kazandırırlar.


Bitkilerde yeni bir mikrotübül ilişkili protein sınıfı

Bitkilerde, hayvan hücrelerinde eşdeğeri olmayan hücresel morfogenezde yer alan üç mikrotübül dizisi vardır. Hayvanlarda, mikrotübüller, mikrotübülleri stabilize etmeye ve organizasyonlarına yardımcı olmaya yarayan başka bir protein sınıfı - yapısal MAPS - tarafından dekore edilmiştir. Bitkilerde bu sınıfın en iyi çalışılan üyeleri, birkaç polimerizasyon ve depolimerizasyon döngüsünden sonra bitki mikrotübülleri ile birlikte saflaştırılabilen MAP-65 proteinleridir. Burada, topluca NtMAP65-1 olarak adlandırılan yeni bir protein setini kodlayan NtMAP65-1 adlı küçük bir gen ailesini temsil eden benzer üç MAP-65 tamamlayıcı DNA tanımlıyoruz. NtMAP65-1 proteininin, mitotik iğ ve sitokinetik fragmoplastta antiparalel mikrotübüllerin davranışında işlev görebileceğini gösteren üst üste binen mikrotübül alanlarına lokalize olduğunu gösteriyoruz.


Bölüm 2: Meiotik İğlerin Kendi Kendine Örgütlenmesi

00:00:000.00 Tekrar hoş geldiniz. Bu öz-örgütlenme tartışmasına devam edeceğim,
00:00:03.22 ama şimdi biraz daha ayrıntılara girin.
00:00:07.08 Ve ben . Son konuşmada yapmaya çalıştığım şey gerçekten
00:00:10.19 size moleküllerin canlı sistemler haline geldiği yer hakkında fikir verir.
00:00:16.00 Ama şimdi deneyeceğiz ve gerçekten alacağız. biraz daha bak
00:00:20.22 hakkında gerçek moleküller bunu nasıl yapıyor?
00:00:23.28 Ve burada mayotik iğ örneğini kullanacağım.
00:00:27.19 Yine, şimdi okumayacağım bazı taslaklar ve kavramlar.
00:00:32.07 Kullanacağım örneklerin tümü hücre bölünmesi bağlamında,
00:00:38.01 ve buna hücre bölünmesinin ilk tanımıyla başlamanın iyi olacağını düşündüm.
00:00:41.19 Flemming tarafından 1882'de -- 100 yıldan fazla bir süre önce.
00:00:47.10 Sabit ve lekeli semender hücrelerine baktı
00:00:50.16 ve bu kesinlikle enfes resimleri çizdi.
00:00:52.01 Ve burada görebilirsiniz, buradaki bu çizgiler mitotik iğdir,
00:00:57.13 ve Flemming, iş milinin işinin ne olduğunu anladı,
00:01:01.06 kromozomları iki gruba ayıracaktı.
00:01:03.20 Burada anafazda bölündüklerini görebilirsiniz.
00:01:06.19 böylece iki yavru hücre aynı sayıları alır.
00:01:10.02 Flemming'in elbette bilmediği şey
00:01:11.14 kromozomları ikiye bölmek neden bu kadar önemlidir?
00:01:14.06 Artık DNA'nın orada olduğunu biliyoruz.
00:01:16.24 Vücudumuzdaki her hücrenin genomun özdeş bir kopyasını alması önemlidir.
00:01:20.18 bu nedenle mitotik iğ, kromozomları çok hassas bir şekilde ikiye bölmek zorundadır.
00:01:26.12 İşte bunun biraz daha güncellenmiş bir görünümü.
00:01:31.10 Bu, bölünen bir doku kültürü hücresinin filmi.
00:01:35.12 Kromozomlar ortadaki bu karanlık nesnelerdir,
00:01:38.12 ve burada ortada sıralanmış olduklarını görebilirsiniz.
00:01:40.11 Ve bu filmde onların ikiye bölündüğünü göreceksiniz,
00:01:43.03 ve kuvvetler mitotik iğden geliyor.
00:01:46.08 Bu benim çektiğim bir film -- aslında 1988'de --
00:01:48.18 San Francisco'daki ilk laboratuvarımda ilk mikroskobumu aldığımda kendimi çektim.
00:01:53.04 Bu filme çok düşkünüm.
00:01:54.23 Bence süreci oldukça güzel gösteriyor.
00:01:58.00 Ve kromozomlardan sonra bu sıkışmaya sitokinez denir.
00:02:02.11 Hücrenin aslında ikiye bölündüğü yer burasıdır.
00:02:05.02 Bu resimde, faz kontrastına çok fazla yükledim.
00:02:08.19 Bu aynı hücre değil. Bu çok daha sonraki bir görüntü, ancak aynı hücre tipi.
00:02:12.26 Burada kırmızıya boyanmış kromozomları görebilirsiniz,
00:02:15.05 ve kromozomlara kuvvet uygulayan mikrotübüller
00:02:17.26 yeşil lekeli. Bu Julie Canman ve Ted Salmon tarafından bir görüntü.
00:02:20.18 Mikrotübüller ve DNA.
00:02:24.29 Ve biraz daha terminoloji.
00:02:28.10 Bu nokta için mil direği kelimesini kullanacağım,
00:02:30.25 eksi bittiği yerde -- mikrotübüller kutupsaldır --
00:02:34.13 tüm eksi uçlar burada iş mili direğinde toplanır.
00:02:37.15 Ve bazı iğ türlerinde burada bir sentrozom var --
00:02:40.15 bir çekirdeklenme bölgesi.
00:02:42.06 Ve bu noktada, bazı mikrotübüllerin artı uçları
00:02:45.10 -- aslında bir alt küme --
00:02:46.08 kromozomlarla kinetokorlarda buluşur.
00:02:48.23 Kromozomları fiilen hareket ettirmek için çok fazla kuvvetin üretildiği yer burasıdır.
00:02:52.22 Bu kelimeleri kullanacağım.
00:02:56.06 Bu konuşmada kromozomların nasıl ayrıldığına odaklanacak değilim.
00:03:00.18 Bunun nasıl bu kadar doğru yapıldığı.
00:03:02.21 Bu büyüleyici bir konu ve birçok insan bu konuda güzel çalışmalar yapıyor.
00:03:06.09 Bu şekli nasıl kendi kendinize organize ettiğiniz sorusu üzerinde daha fazla duracağım.
00:03:11.16 ve yaşam benzeri özelliklerini nasıl elde ettiği.
00:03:14.00 Laboratuvarımın bunu yapmak için kullandığı sistem
00:03:20.23 burada yumurtalar. Bir kurbağa yumurtasının bölündüğünü görebilirsiniz,
00:03:24.00 ve bu kurbağa yumurtaları Xenopus laevis'ten geliyor,
00:03:27.06 Afrika pençeli kara kurbağası,
00:03:30.19, laboratuvarda büyümeyi önemsemeyen bir amfibi.
00:03:34.03 Yıllarca laboratuvarda yaşarlar. Yaralı değiller.
00:03:37.02 Yumurtlarlar ve sonra onları kurtarırız ve birkaç ay sonra tekrar yumurta bırakırlar.
00:03:42.18 Ve güzelce bölündüğünü görebilirsiniz.
00:03:45.08 Ve bu, hücre bölünmesini incelemek için çok sevdiğim bir sistem.
00:03:49.22 Ve bu yumurtalarda belirli bir tür iğ üzerinde çalışıyoruz
00:03:56.14 aslında mayoz II iş milidir.
00:03:59.07 Ve buradaki resimde görebilirsiniz.
00:04:02.13 Bu döllenmemiş bir kurbağa yumurtası, bu büyük küre.
00:04:05.09 Ve mayoz iğcik, yukarıda, yukarıda, bu küçük küçük nokta.
00:04:10.00 Ve bu görüntüyü gerçekten çok seviyorum.
00:04:12.24 Çok büyük bir tane var. Bu fotoğrafı çeken öğrencim Martin Wuhr,
00:04:16.14 bunlardan birini 4 fit çapında patlattı,
00:04:19.02 ve ofisimin dışında asılı duruyor.
00:04:20.23 Hayatımın bir nevi simgesi.
00:04:22.28 İşte bu hücrenin dünyası ve belki de çok uzun yıllar geçirdim
00:04:26.21 bu küçük noktayı inceliyorum, yukarıda, yukarıda.
00:04:29.27 Ancak yakınlaştırırsanız. oh, ve burada boyutu da vurgulayayım.
00:04:33.18 Kurbağa yumurtası -- Xenopus yumurtaları -- 1,2 mm çapındadır,
00:04:37.11
00:04:42.02 böylesine büyük bir yumurtanın gerçek organizasyonu.
00:04:44.27 Burada, mayotik iş milinin yakınlaştırılmış hali.
00:04:49.11 Çapı yaklaşık 30 mikron. Ortada DNA'yı görebilirsiniz.
00:04:52.25 Ve buradaki bu küçük iğin işi
00:04:58.28 dişi mayoz bölünmeyi tamamlamaktır.
00:05:01.02 Yani yumurta döllendiğinde, anne genomunun iki kopyasını ayırır --
00:05:05.15 onları ikiye böler.
00:05:07.06 Bir kopya atılır ve diğer kopya baba genomuyla buluşur,
00:05:10.28 hangi geliyor . bir sperm böyle bir şey gelirdi.
00:05:13.29 Ve sperm çekirdeği merkeze doğru hareket eder
00:05:16.16 ve dişi genomunun yarısını karşılar.
00:05:19.26 Yani, bu iş milinin işi aslında bir kopyayı atmak.
00:05:25.21 anne genomu ve diğerini haploid yapmak için saklayın.
00:05:300.00 Ve burada biraz inceleme:
00:05:34.05 Size somatik bir iş mili ayırmayı gösterdim -- bu PTK2 iş mili.
00:05:38.24 Bu iğlerin burada sentrozomları var.
00:05:41.15 Ama odaklanacağımız iğ -- bu yumurta mayotik iğcikleri
00:05:44.22 biraz farklı düzenlenmiştir.
00:05:46.00 Sentrozomları yok.
00:05:47.12 Bazen anastral iğler olarak adlandırılırlar,
00:05:50.07 ve diğer organizmalar iğleri bu şekilde yaparlar.
00:05:55.07 Örneğin, daha yüksek bitkiler sentrozomlardan yoksundur,
00:05:57.17 ve bu yumurta mayotik iğlerine çok benzeyen iğleri var.
00:06:01.18 Şimdi, Xenopus yumurtaları bölünmelerine rağmen
00:06:05.10 güzel, büyük ve opaklar, bu da görselleştirmeyi zorlaştırıyor
00:06:08.29 Mikroskopta neler olup bittiği ve eminim ki artık herkes tarafından anlaşılmıştır.
00:06:12.28 laboratuvarımdaki en sevdiğim şey, yapmayı en sevdiğim şey
00:06:16.18 biyolojide, olaylara olduğu gibi mikroskopla bakmaktır.
00:06:20.15 Ve bu sorunu aşmanın bir yolunu bulabileceğimiz ortaya çıktı
00:06:23.25 yumurtadan bir ekstrakt hazırlayarak yumurtanın opaklığı
00:06:30.02 ve bu özün biyolojik süreçleri özetlemek için kullanılması
00:06:34.07 ya bir test tüpü içinde ya da bir mikroskop lamı altında.
00:06:37.03 Ve bir alıntı yaptığınızda, mikroskopi için daha iyi olmanın yanı sıra,
00:06:42.04 biyokimya için harika.
00:06:43.24 Bileşenleri ekleyip kaldırabilir ve birçok türde manipülasyon yapabilirsiniz.
00:06:48.03 canlı bir sistemde mümkün değil.
00:06:50.05 Yani, bu benim için çok değerli olan deneysel bir sistem.
00:06:55.01 Dişi kurbağa yumurtlar -- ona hormon enjekte edilir -- yumurtlar
00:06:59.29 ve bu bittiğinde, iyileşmek için koloniye geri döner.
00:07:02.29 O yumurtaları topluyoruz. Onları yıkıyoruz. Onları bir santrifüj tüpüne paketliyoruz
00:07:06.09 onları seyreltecek tüm havuz suyunu (veya onları yıkadığımız tamponu) sıkmak için.
00:07:11.03 Ardından santrifüjü 10.000xg'ye yükseltiyoruz.
00:07:14.26 Bu, yumurtaları ezen çok fazla güç harcar
00:07:17.21 ve ayrıca kendi iç içeriğini burada ayırır.
00:07:20.13 Yani, yumurta sarısı aşağıdadır. Üstte biraz yağ var.
00:07:23.17 Ve işte yumurtanın sıvı kısmı -- sitoplazma --
00:07:28.18 ve bu esasen seyreltilmemiştir. Bu bir tür 1x sitoplazmadır.
00:07:32.20 Bu, Andrew Murray tarafından Marc Kirschner'ın laboratuvarındayken geliştirilen bir yöntemdir.
00:07:36.19 ve aslında ilk doktora öğrencim Ken Sawin,
00:07:40.11 bu sistemi mayotik iğ montajını incelemek için uyguladı.
00:07:46.01 Bu öz, dediğim gibi, gerçekten sitoplazma.
00:07:50.26 Bol organel, mitokondri, ER vb. içerir.
00:07:55.06 Ayrıca bir enerji kaynağı olan glikojen ve protein yapmak için ribozomlar içerir.
00:07:59.22 çekirdekler hariç hücrede gerçekten her şey.
00:08:03.03 Metabolik olarak aktif. Aslında dakikada yaklaşık 1 mM ATP tüketir,
00:08:08.26 yeniden yapıyor.
00:08:10.17 Ve mitokondri oksijen tüketir, bu da floresan görüntüleme için çok iyi olur
00:08:15.18 çünkü oksijen florokromları ağartma eğilimindedir.
00:08:20.29 Ve son olarak, hücre döngüsü durumu tam olarak kontrol edilebilir,
00:08:24.15 ki bu deneyler için gereklidir.
00:08:26.26 Bu yüzden, çok tipik bir özüt deneyinde size yol göstermek istedim.
00:08:31.10 Ve bu bir tür deney, umarım bu öğleden sonra yapacağım
00:08:35.13 Woods Hole'da.
00:08:37.19 İlk iş bu özü hazırlamaktır.
00:08:39.16 Ve tipik bir günde, örneğin yumurtaları öğle yemeğinden önce toplardık,
00:08:45.26 ve ekstrakt öğle yemeğinden sonra hazır olacaktı.
00:08:49.09 Ve buz üzerinde 8 saate kadar saklayabilirsiniz.
00:08:51.17 Dondurup çözebilirsiniz, ancak pek iyi çalışmıyor,
00:08:54.17 bu yüzden mümkünse her zaman taze yapmayı tercih ediyoruz.
00:08:58.07 İsterseniz ilgilendiğiniz bir proteini bir antikorla kaldırabilirsiniz.
00:09:01.17 Görüntüleme yapabilmek için neredeyse her zaman floresan proteinler ekliyoruz.
00:09:04.19 Size göstereceğim deneylerin birçoğu rodamin ile etiketlenmiş tübülin,
00:09:09.27 böylece mikrotübüllerin büyüdüğünü görebiliriz.
00:09:11.25 Genellikle bir çekirdek ekliyoruz, yoksa size boncuklar üzerinde DNA ile bazı deneyler göstereceğim
00:09:15.28 mil tertibatını tetiklemek için.
00:09:18.03 Bir ilaç, bir inhibitör reaktif, bunun gibi bir şey ekleyebilirsiniz.
00:09:21.22 Ardından, tipik olarak, birkaç mikrolitre alır, slayta koyarsınız,
00:09:26.14 üstüne bir lamel bırakın, mumla kapatın,
00:09:28.29 ve ardından canlı floresan mikroskobu ile görüntü.
00:09:31.22 Ve sonra iyi bir film aldığınızda çok önemli bir kısım.
00:09:34.22 Daha sonra. Aynı gün değil. Filmi sakladınız ve nicel görüntü analizi yapacaksınız
00:09:40.03 ne olduğunu anlamak ve neleri rahatsız ettiğinizi ölçmek için
00:09:44.13 vahşi tiple karşılaştırıldığında.
00:09:46.05 Ve tüm bu prosedür, buradan itibaren,
00:09:49.24 bir saatten az sürer.
00:09:51.18 Bu sistemi sevmemin bir nedeni, özüne gelebilmen
00:09:54.07 öğleden sonra saat 1'de büyük bir teoriyle,
00:09:57.21 ve saat 3'e kadar bu teoriyi zaten çürüttünüz,
00:10:00.23 ve hepiniz umutsuzsunuz. Birkaç şey daha dene,
00:10:02.24 ve sonra akşam saat 7'de yeni bir teorin var,
00:10:06.01 ve doğru olup olmadığını anlamak için çılgınca geceye kadar çalışıyorsun.
00:10:09.15 Yani, çok hızlı bir temposu var,
00:10:12.26 ki bunu kesinlikle seviyorum. Tabii ki, zorundasın
00:10:16.02 önceden bir grup reaktif hazırlayın
00:10:18.10 bu deneylerin bu kadar hızlı ilerlemesine izin vermek için.
00:10:21.23 Ve en az iki tür mikrotübül düzeneğini özetleyebiliriz.
00:10:26.07 Bugün gerçekten sadece bu mayoz II iğciklerinden bahsedeceğim.
00:10:29.18 Yumurtanın tepesinde yaşayan o küçük iğcikleri özetliyoruz.
00:10:33.24 Sana bir film göstereceğim. Ayrıca mikrotübül asterleri üzerinde giderek daha fazla çalışıyoruz,
00:10:39.10 grubum için yeni bir yön.
00:10:42.07 Bu iğler işlevseldir.
00:10:45.04 Size kromozomları gerçekten ayıran bir iğ filmini göstereceğim.
00:10:48.20 Kromozomlar burada gösterilmiyor, kırmızı renkte --
00:10:50.29 Umarım buradaki bu küçük kırmızı noktaların kinetochore olduğunu görebileceksiniz.
00:10:54.03 Anafazı tetiklemek için biraz kalsiyum ekliyoruz.
00:10:58.22 Sperm yumurtaya girdiğinde bir kalsiyum atımı oluşturur.
00:11:01.25 sitoplazmadan geçer.
00:11:03.00 Ve doğal olarak anafazı tetikleyen de budur
Bir mayoz II iş milinin 00:11:05.10.
00:11:07.19 Ve burada görebilirsiniz, bu film burada döngüye girecek.
00:11:11.18 Bazı kinetokorlar var, çekiliyorlar ve sonunda hareket etmeye başlıyorlar.
00:11:15.05 Bir kez daha dönmesine izin vereceğim.
00:11:17.13 Bu mayotik iş milinin yaptığı şey
00:11:19.05 işi ve şimdi yaşayan bir yumurtanın içinde değil,
00:11:21.28 ama bir slayt ve bir lamel arasında.
00:11:23.26 Ve bu, iyi bir arkadaş olan Paul Maddox tarafından çekildi,
00:11:26.21 dönen disk mikroskobu konusunda gerçek bir dahiydi.
00:11:30.06 Yani, sorduğumuz türden sorular, biz ve sistemi inceleyen diğer insanlar,
00:11:35.21 Hangi sinyaller iş mili tertibatını tetikler?
00:11:37.21 Mikrotübüllerin iğlerde nasıl davrandığına hayran kaldım.
00:11:40.22 Giriş kısmından anlayabilirsiniz, ben daha çok mikrotübül dinamiği öğrencisiyim.
00:11:45.25 Ve sonra, iğler mekansal olarak nasıl düzenlenir?
00:11:49.04 Ve bunlara kısaca değineceğim ve size bazı referanslar vereceğim.
00:11:53.14 Bunlara daha derine inmek istiyorsanız.
00:11:55.09 İlk olarak, iş mili montajını ne tetikler?
00:11:58.12 Mil düzeneğini neyin düzenlediğine dair bu soru kırılabilir
00:12:02.19 bir zaman sorusuna -- iş mili oluştuğunda ne tetiklenir --
00:12:06.14 ve ardından bir uzay sorusu -- nerede meydana geldiği.
00:12:09.17 Ve bunların hiçbiri benim laboratuvarımdaki çalışma değil.
00:12:13.03 Zaman sorusu. Mil montajını tetiklemek için sitoplazmanın girmesi gerekir
00:12:16.28 bir mitotik durum ve bu, Cdk1'in aktivasyonu ile gerçekleşir
00:12:20.21 kinaz (Cdc2.CyclinB kinazı).
00:12:23.20 Bu, tüm mitozları açan ana kinazdır.
00:12:26.27 Bunların hepsi ders kitabıyla ilgili şeyler.
00:12:28.20 Ve kontrol ettiğimiz bu sistemi manipüle ederek
00:12:33.22 özütün interfazda mı yoksa mitozda mı olduğu.
00:12:36.04 Uzay sorusu gerçekten neden
00:12:39.08 tam burada, yumurtanın içinde bir mayotik iğ
00:12:42.11 ve başka bir yerde değil mi?
00:12:43.22 Neden tam olarak tek bir yerde? Ve bu kesin
00:12:45.24 yumurtanın kuzey kutbunda mil takımı var.
00:12:48.23 İğ formunu oluşturan o yerin özelliği nedir?
00:12:52.15 orada ve başka bir yerde değil mi?
00:12:55.17 Ve o yerin özelliği ne?
00:12:59.27 DNA'nın olduğu yer burası -- anne genomu.
00:13:03.08 Maternal genomun yoğunlaştırılmış kromozomları buradadır.
00:13:07.16 Ve şimdi düşündüğümüz şey, iğ DNA'nın etrafında şekilleniyor.
00:13:12.26 Ve bu gerçekten iyi bir arkadaşım Eric Karsenti'nin keşfi ve yaşam çalışmasının bir parçasıydı.
00:13:18.19 İşte birkaç klasik referans.
00:13:22.00 Eskiden, aslında ben yüksek lisans öğrencisiyken, Marc Kirschner'ın laboratuvarındaydı,
00:13:26.09 ve yumurtalara DNA enjekte ediyor ve olanları izliyordu.
00:13:29.14 Ve eğer DNA enjekte ederseniz, ektopik olarak etraflarında iğcikler oluşacağını fark etti.
00:13:34.10 1984'te DNA'nın burada bir miktar sinyal yaydığını varsaymıştı.
00:13:38.29 bunun bir tür gradyan olacağını hayal etti -- DNA'da yüksek
00:13:42.24 ve başka yerlerde düşüş -- bu iş mili montajının gerçekleşmesini tetikler
00:13:47.17 tam orada yumurtanın tepesinde
00:13:49.00 ve başka hiçbir yerde değil.
00:13:51.00 Ve uzun yıllar boyunca bu sinyalin doğası tamamen gizemliydi,
00:13:56.28 ama şimdi en az iki sinyalin moleküler terimlerini biliyoruz.
00:14:01.02 Ve bunu kanıtlamak için güzel bir deney vardı, DNA'nın tetikleyici olduğunu,
00:14:06.25 Rebecca Heald tarafından Eric Karsenti'nin laboratuvarında doktora sonrası dönemde yapıldı.
00:14:10.15 Bir bakteriyofajdan tamamen rastgele bir DNA dizisi aldı,
00:14:15.02, manipüle etmek için uygun olan manyetik boncuklar kullanarak plastik boncuklara bağladı,
00:14:19.15 bunları özün içine koydu ve tetiklediklerini buldu
00:14:22.19 mikrotübül polimerizasyonu ve mil montajı.
00:14:25.01 Ve yine onların iğlerinden biri var.
00:14:27.25 Yani bu gerçekten Karsenti'nin konseptinin klasik bir kanıtı
00:14:31.26 DNA uzamsal tetikleyicidir.
00:14:33.28 Size bunun Wood's Hole'da Aaron Groen ve Tom Maresca tarafından çekilmiş bir filmini göstereceğim
00:14:41.07 yumurta özü sisteminde. Buradaki ölçek çubuğu.
00:14:46.25 Umarım burada görebilirsiniz, bu daire kümesi DNA boncuklarıdır.
00:14:50.23 Ve mikrotübüllerin boncukların etrafında oldukça rastgele oluştuğunu görebilirsiniz.
00:14:54.24 ve yavaş yavaş kendilerini organize ederler -- burada saatler ve saniyeler çalıyor --
00:14:59.22 bu karakteristik iki kutuplu yapıya.
00:15:02.16 Şimdi, bu tür bir iğ gerçekten boncukları ayıramaz,
00:15:06.02 Biliyorsunuz, kromozomların aksine onları ikiye bölüp ayıramazsınız.
00:15:09.05 Ancak, gerçek montaj sürecinin aynı faktörleri kullandığına ve
00:15:13.17 birçok yönden benzer.
00:15:16.13 Mayoz iğciklerinin kendi kendini organize etmesiyle ilgili resmimiz şu şekildedir:
00:15:21.29 DNA ile başlarsınız, kromozomlar halinde birleştirilir. Biz buna kromatin diyoruz.
00:15:26.02 Bu, DNA'nın yakınında mikrotübül çekirdeklenmesini tetikler.
00:15:29.14 Daha sonra mikrotübüller ayrıştırılır ve paketlenir,
00:15:32.08 ve motor proteinler bunun için önemlidir. Bunlara birazdan geleceğim.
00:15:36.22 Ama aynı zamanda çok önemli, giriş bölümümün konularına geri dönersek,
00:15:42.07 Bunu sadece doğrusal bir yol olarak düşünmemek,
00:15:44.25 çünkü bu iş miline sahip olduğunuzda montaj bitmez,
00:15:47.21 bu yapı kendini sürekli olarak yeniden inşa ediyor.
00:15:50.07 Yani, her zaman aynı süreç devam ediyor, bu yüzden kendini sürekli olarak inşa ediyor.
00:15:55.22 Bu sabit durum.
00:15:57.15 DNA bir çeşit sinyal gönderiyor. Bu sinyalin doğası nedir?
00:16:02.29 Ve sanırım Eric, erkenden, bunun reaksiyon difüzyon sistemi diyebileceğimiz bir sistem olacağını hissetmişti.
00:16:09.10 Bu, yerel bir kaynağın DNA'ya veya kromatine yapıştığı bir şey.
00:16:13.25, dağılabilen bazı kararsız moleküller yaratır.
00:16:18.04 Bu molekül kararsız çünkü burada ikinci bir enzim tarafından parçalanıyor.
00:16:22.24 Ve eğer böyle bir reaksiyon-difüzyon sisteminiz varsa,
00:16:26.17 konsantrasyonda uzamsal bir değişime yol açacak
00:16:30.11 sinyal. Ve matematiksel olarak eğimli olanlarınız anlayabilir
00:16:33.28 Bu eğrinin şekli nedir -- hangi matematiksel fonksiyon olurdu
Bir nokta kaynağı için 00:16:37.18.
00:16:40.04 Burada sinyalin DNA'da yüksek olması ve sonra azalması yeterlidir.
00:16:44.15 üretim, yayılma ve bozulma kombinasyonu nedeniyle.
00:16:50.09 Ve bu kavram aslında morfojen kavramına çok benzer.
00:16:54.11 gelişim biyolojisinde -- bir embriyo modeli oluşturmak için yayılan bir molekül.
00:16:59.11 Buradaki fark, hücreler arasında yayılmak yerine,
00:17:02.03 bir hücrenin içinde yayılıyor.
00:17:04.12 Ve bence iğ morfojenleri, eğer bu terimi kullanmak isterseniz,
00:17:09.24 DNA'dan uzaklaşmak elimizdeki en iyi örneklerden biridir.
Canlı bir hücrenin içinde çalışan bir reaksiyon-difüzyon sisteminin 00:17:12.16.
00:17:17.05 Bu yüzden, bunun tüm tarihine girmeyeceğim.
00:17:21.21 Aslında şimdi DNA tarafından yayılan iki sinyali biliyoruz.
00:17:24.18 Biri, GTP biçiminde küçük bir GTPaz, Ran,
00:17:29.07 ve bir diğeri protein fosforilasyonudur. Ran sinyali tarafından oluşturulur
00:17:34.09 GEF'i çalıştırdı ve sonra kromozom üzerinde yerel olarak parçalandı,
00:17:38.06 ve ardından bir GAP. bu [GEF] bir GTP değişim faktörüdür.
00:17:40.09 Bu [GAP] GTPaz aktive edici bir proteindir.
00:17:43.06 Fosforilasyon gradyanı Aurora B kinaz tarafından üretilir
00:17:46.16 ve ardından küresel olarak fosfatazlarla karşı çıktı.
00:17:49.19 Bu konuda daha fazla bilgi edinmek isteyenler için bir inceleme var.
00:17:53.19 Bugün sadece Ran gradyanı hakkında konuşacağım.
00:17:57.09 Üzgünüm, bu. Ancak bu fosforilasyon gradyanı da çok önemlidir.
00:18:02.09 Burada elimden geldiğince basit tutmaya çalışıyorum.
00:18:04.16 İşte Ran sisteminin bir karikatürü. GTP değişim faktörü
00:18:12.03 DNA üzerinde lokalizedir. Ran-GDP -- bu küçük GTPaz'ın etkin olmayan biçimi --
00:18:18.10 daha sonra Rcc1 tarafından katalitik olarak (GTPase değişimi) açılır.
00:18:23.24 Bu [Ran-GTP], iş mili montajını tetikleyen aktif faktördür.
00:18:26.20 Ardından Ran-GTP, GTPaz aktive edici bir protein tarafından Ran-GDP'ye geri dönüştürülür.
00:18:32.00 bu küresel.
00:18:34.07 Ve bu bir grup insan tarafından keşfedildi. Orada bazı isimler koydum.
00:18:37.18 Laboratuvarım onlardan biri değildi. Bence bu kesinlikle harika bir biyoloji.
00:18:42.12 Bir bilgi daha. Bu, nükleer ithalata güç veren sistemle tamamen aynı.
00:18:50.09 interfaz sırasında. Bu, NLS'ye bağlı taşımaya güç veren sistemdir.
00:18:54.24 nükleer gözenekler aracılığıyla, bugün bunun hakkında konuşmayacağım.
00:18:58.19 Ve Ran'ın yaptığı -- Ran-GTP. Önemli iğ montaj molekülleri vardır
00:19:05.22 (burada TPX2 adı verilen bir tane var) ayrılmış.
00:19:09.03 Importin adlı bir moleküle bağlanarak sekestre edilirler,
bir alfa-beta heterodimer olan 00:19:12.17.
00:19:16.16 Yani, TPX burada etkin değil, çünkü ayrılmış.
00:19:19.17 Ran-GTP, importin-beta'ya bağlanır ve bu kompleksi üç parçaya ayırır.
00:19:24.12 Şimdi, TPX, iğleri organize eden işini yapmakta özgür.
00:19:30.06 TPX2 aslında Eric Karsenti'nin üzerinde çalıştığı ve benim laboratuvarımın üzerinde çalıştığı proteinlerden biri.
00:19:34.00 Aslında tam olarak nasıl çalıştığını bilmiyoruz.
00:19:36.21 Bunun önemli bir iş mili montaj faktörü olduğunu biliyoruz.
00:19:39.12 Yani, bu biyokimya.
00:19:42.19 Ve doğal olarak sormak isteyeceğinizi düşündüğüm bir soru,
00:19:49.04 Tamam, bu öz-örgütlenmeyi tetikleyen uzamsal bir eğim olduğunu iddia ediyorum.
00:19:53.23 Size DNA boncuklarının etrafını gösterdim, ama o uzaysal gradyanı gerçekten görebilir miyiz?
00:19:57.25 Görselleştirebilir miyiz?
00:19:59.01 Bunu yapmak çok zordur, çünkü örneğin, bir hücreyi immünofloresan için sabitlediyseniz,
00:20:04.06 bunlar varsayılan olarak çözünür moleküllerdir,
00:20:07.16 muhtemelen işleminiz sırasında hepsi hareket ederdi.
00:20:10.15 Ve bu yüzden bu çok zor bir meydan okuma.
00:20:13.22 Ve bu zorluk Rebecca Heald ve Karsten Weiss tarafından çözüldü.
00:20:16.28 Heald, o DNA boncuk deneyini yapan Karsenti'nin öğrencisiydi.
00:20:21.19 Zarif bir FRET biyosensörü inşa ettiler. Bu floresan rezonans transferidir.
00:20:29.20 Ve bu, insanların kullandığı bir tür biyosensör.
00:20:32.29 günümüzde hücre biyolojisindeki birçok uygulama için,
00:20:35.28 Bu, sitoplazmanın kimyasal durumundaki değişiklikleri mikroskopla görmemizi sağlayacak.
00:20:42.05 Ve bunun çalışma şekli, burada yeşil renkle gösterilen bir Ran-bağlayıcı etki alanı var.
00:20:47.26 Bunu burada görmek daha kolay.
00:20:49.15 N veya C terminalinde kaynaşmış (hangisi olduğundan emin değilim,
00:20:52.28 İlgilenenler için referansı buraya koydum)
00:20:55.17 CFP ve YFP'ye.
00:20:59.11 Ve bu molekül kendi başına olduğunda,
00:21:01.07 CFP ve YFP, verimli FRET elde etmek için birbirine yeterince yakındır --
00:21:04.13 floresan rezonans enerji transferi -- CFP'den YFP'ye.
00:21:09.03 Yani, FRET sinyali yüksek.
00:21:10.22 Bu, Ran'ın GSYİH biçiminde olması durumunda.
00:21:13.06 Ran, GTP biçimindeyse, Ran-bağlama alanına bağlanır,
00:21:16.11 uzayda bu molekülün iki yarısını bir nevi ayırır ve FRET sinyali düşer.
00:21:22.00 Ve bu, Heald ve Weiss'in geliştirdiği iki farklı sondadan biri.
00:21:26.18 Ve işte sensörleri işini yapıyor.
00:21:31.06 Yani, çok renkli bir canlı görüntüleme deneyi.
00:21:33.06 Burada floresan tübüline sahip mikrotübülleri görüyoruz.
00:21:37.09 Burada, sondadan gelen YFP sinyalini görüyoruz.
00:21:41.08 Burada, CFP sinyali ve burada FRET sinyali.
00:21:44.11 Ve buradaki bu renk, bunun düşük bir FRET değeri olduğunu gösterir.
00:21:48.04 Geri gidersek, düşük değer. Bu yüksek değer, bu düşük değer.
00:21:52.14 Ran-GTP'nin olduğu, FRET'in kapatıldığı yer burasıdır.
00:21:55.14 Ve burada, degradedeki bu düşük değeri görebilirsiniz.
00:21:58.27, burada yüksek bir Ran-GTP konsantrasyonu olduğunu gösterir.
00:22:02.01 Burada aslında görselleştiriyoruz, özün içinde yaşıyoruz,
00:22:06.26 Ran-GTP'nin bu reaksiyon-difüzyon gradyanı,
00:22:11.19 bence gerçekten görülmeye değer bir şey.
00:22:14.10 Daha önce bahsettiğim gibi, bunun en iyi örneklerden biri olduğunu düşünüyorum.
Hücrelerdeki bir reaksiyon-difüzyon gradyanının 00:22:16.27.
00:22:19.26 Bununla ilgili çok soru var.
00:22:22.06 Fark edeceğiniz bir şey, yüksek Ran-GTP'ye sahip olan özün içindeki boşluğun şeklidir.
00:22:27.28 konsantrasyon, mikrotübüllerle aynı şekilde değildir.
00:22:33.03 Hatta, bu yüksek Ran-GTP alanına inansak da
00:22:36.03 burada mikrotübüllerin toplanmasını tetikliyor,
00:22:38.24 Mikrotübüllerin tam şeklini dikte edemeyeceğini düşünüyoruz
00:22:44.07 veya örneğin, iş milinin tam uzunluğu.
00:22:47.01 Ve bunların nasıl organize edildiği, bence,
00:22:51.11 mikrotübüllerin kendileri ve birazdan bahsedeceğim motor proteinler.
00:22:56.05 Mikrotübüller iş milinde nasıl davranır?
00:22:59.13 Yani, ele almak istediğim ikinci konu.
00:23:02.11 Giriş bölümünde iş milinin sürekli olarak kendini nasıl yeniden inşa ettiğinden bahsettim --
00:23:05.28 sitoplazma ile alt birimlerin değiş tokuş edilmesi.
00:23:09.01 Bunu uzun zamandır biliyoruz.
00:23:10.23 Ancak, bu sürekli yeniden inşanın doğası nedir?
00:23:13.14 Sadece size buradaki mikrotübüller hakkında bir fikir vermek için,
00:23:16.23 bu, iş milinin elektron mikrografıdır.
00:23:19.19 Ve işte bir karikatür temsili.
00:23:22.06 Belirtmek istediğim şeylerden biri, bu yumurta özü iğlerinde,
00:23:25.15 Mikrotübüllerin büyük çoğunluğu burada bu türden olup,
00:23:29.04 kinetokorlara bağlanır ve moleküllerin yalnızca %5'i kromozomlara bağlanır.
00:23:35.16 Mikrotübül davranışından bahsettiğimde,
00:23:37.18 Göstereceğim toplu ölçüleri kullanarak,
00:23:39.27 Bu sözde kinetokor olmayan mikrotübüllerden bahsediyorum.
00:23:43.16 Bunlar, iş miline boyutunu ve şeklini veren mikrotübüllerdir.
00:23:48.02 Aslında kromozomları ayıran mikrotübüller değiller,
00:23:51.15 ama bunlar kendi kendine örgütlenme sorunu hakkında konuşmak için en uygun mikrotübüllerdir.
00:23:57.18 Yani, bildiğimiz bir şey, mikrotübüllerin çok hızlı döndüğü, ima ettiğim gibi
00:24:03.13 karikatürde.
00:24:06.07 Henüz doktora öğrencisiyken yapılmış klasik bir deney
00:24:10.29 Ted Salmon, Dick McIntosh ve iş arkadaşları tarafından
00:24:14.27 bir floresan ışıkla ağartma kurtarma deneyidir.
00:24:18.00 Bu 1984, yani bu modern bir dijital kamerayla değil, bir video kamerayla yapıldı.
00:24:24.20 bu yüzden biraz bulanık görünüyor.
00:24:26.13 Ancak bu deneydeki fikir, floresan tübülin içeren bir miliniz olması.
00:24:31.14 Bu mikroenjekte edilmiş floresan etiketli tübülindir.
00:24:33.19 Milin yarısını beyazlatmak için bir lazer kullanıldı.
00:24:36.26 Ve bu deneyin anahtarı, mile gerçekten zarar vermemenizdir.
00:24:40.04 Floresansı kapatıyorsunuz.
00:24:41.18 Ve birkaç saniye sonra burada iyileşmeyi görebilirsiniz.
00:24:45.17 Ve bir toparlanma eğrisi çizebilirsiniz.
00:24:48.20 Ve aslında, toparlanmanın devre arası yaklaşık 19 saniyedir.
00:24:51.01 Böylece, Salmon ve McIntosh, alt birimlerin yeterince değiş tokuş ettiği sonucuna vardı.
00:24:55.19 hızla, 19 saniyede, iş milindeki mikrotübüllerin yarısı ters döndü
00:25:02.10 ve yenilendi. Böylece iş mili saatlerce sürebilse de,
00:25:05.04 içindeki alt birimler yalnızca
00:25:08.07 Milin içinde onlarca saniye.
00:25:11.05 Ve bu gerçekten iğ için çok karakteristik
00:25:14.05 ve giriş materyalinde bahsettiğim özellikler için önemlidir.
00:25:19.00 Şimdi göstereceğim. çok var. Uzun zaman geçirdim --
00:25:22.24 ben ve iş arkadaşlarım -- mikrotübül davranışları ve iğleri inceliyoruz.
00:25:26.07 Size Dan Needleman ve Aaron Groen tarafından yapılan yeni bir deneyi göstereceğim,
00:25:30.14 tek moleküllü bir görüntülemedir.
00:25:32.17 Yani, görüntüleme 1984 tarihli makaleden bu yana çok yol kat etti.
00:25:35.25 Şimdi, burada dönen bir disk konfokal kullanarak
00:25:39.09 ve çok hassas bir kamera, burada bu noktaları görebiliyoruz.
00:25:42.21 Bunların tek tübülin molekülleri olduğu ortaya çıktı.
00:25:46.00 Ve burada yaptığımız şey, çok düşük bir konsantrasyon sağladık
00:25:50.20 floresan tübülin iğ içine, öyle ki her 200.000'de sadece 1
00:25:55.19 yaklaşık olarak floresandır.
00:25:57.20 Bu, ortalama olarak tek bir mikrotübülün içinde yalnızca 1 floresan nokta olacağı anlamına gelir.
00:26:02.18 Ve eğer geri çekilip filmi oynatırsam,
00:26:07.10 Umarım burada bu noktaları görebilirsin.
00:26:09.21 Genellikle gözlerimiz en çok bu noktaların hareket etmesi gerçeğine çekilir.
00:26:15.20 Dikkatli bakarsan hepsi kayıyor. Güney yarısındakiler güneye kayıyor,
00:26:21.02 ve kuzey yarısındakiler kuzeye doğru kayıyor.
00:26:23.17 Ancak, her noktaya dikkatle bakar ve onu takip etmeye çalışırsanız,
00:26:27.14 kaybolacağını veya yenisinin çıkacağını fark edeceksiniz.
00:26:30.14 Ve bu filme ilişkin yorumumuz burada gösteriliyor.
00:26:36.19 Yani, bir tübülin molekülü çözelti içinde etrafa yayılırken.
00:26:41.17 Hücrelerde, tipik olarak somatik bir hücredeki tübülinin yaklaşık yarısı
00:26:47.22 çözünür ve yaklaşık yarısı polimerdedir.
00:26:50.10 Burada özde, büyük çoğunluk çözünür.
00:26:53.09 Çözünür bir tübülin molekülü çok hızlı bir şekilde etrafa yayılıyor.
00:26:57.18 Kamerada bir görüntü elde etmek yaklaşık 500 milisaniye sürer.
00:27:02.16 O zaman, çözünür molekül sadece etrafa dağılacak ve bulanıklaşacaktır.
00:27:06.06 Bu molekül büyüyen bir mikrotübül tarafından yakalanırsa,
00:27:11.02 artık çok daha yavaş hareket ediyor ve şimdi onu görüntüleyebiliriz.
00:27:13.01 Mikrotübülde olduğu sürece onu görüntüleyebiliriz.
00:27:17.13 Mikrotübül tekrar depolimerize olduğunda, çözünür hale geri döner.
00:27:20.04 Yani yapabiliriz. Ben sadece burada noktayı koydum.
00:27:24.15 Aslında tek bir tübülin molekülünün polimerdeki ömrünü ölçebiliriz
00:27:29.18 görerek ne kadar süre takip edebiliriz.
00:27:31.08 Ve sonra, noktanın hareket ettiğini izlerseniz --
00:27:33.16 Burada bana doğru hareket ettiğini gösterdim --
00:27:36.13 Ayrıca tüm mikrotübül kaymasını da takip edebiliriz.Bu bir tür referans işareti, eğer istersen
00:27:41.10 mikrotübül kayması için.
00:27:43.24 Ciroyu görmek daha kolay -- gelen ve giden tek noktalar --
00:27:49.09 kaymayı engellerseniz.
00:27:50.17 Bu deneyde, kinesin-5'i donduran bir ilaçla kayma engellendi,
00:27:55.18 iş milinde bir motordan bahsedeceğim.
00:27:58.10 Şimdi, noktalar kaymıyor, neredeyse parıldadıklarını görebilirsiniz.
00:28:01.14 O parıldama nedir, her nokta gelir, birkaç saniye devam eder,
00:28:06.11 ve tekrar kaybolur. Ve bu deney aynı zamanda kaymayı ayırabileceğinizi de gösteriyor.
00:28:11.05 polimerizasyon dinamiklerinden.
00:28:13.21 Ve bu noktalar yeterince parlak ve iyi ayrılmış
00:28:19.26 otomatik yazılım ile izlenebilmektedir.
00:28:22.18 Bu, fizik laboratuvarlarından alınan yazılımı kullanan Dan Needleman'ın çalışmasıdır.
00:28:26.24 hareket eden parçacıkları inceleyenler.
00:28:28.29 Burada yörüngeleri görebilirsiniz -- bunlar dikey çizgilerdir.
00:28:33.15 Bu bir kontrol mili, bu ilaçla dondurulan iğlerden biri.
00:28:36.22 Yani, orada her şey donmuş.
00:28:38.13 Ve bu tür bir yazılımı kullanarak
00:28:42.11 hem kayma hem de her noktanın ne kadar süre devam ettiği,
00:28:46.29 polimerdeki o noktanın ömrüdür.
00:28:51.08 Ve işte ömür boyu sürecek bir komplo.
00:28:53.16 İşte noktanın ne kadar süreyle görüntülenebileceği,
00:28:56.13 beneklerin kesrine karşı ve yaklaşık 16.000 tekil nokta var
00:29:00.21 burada bu grafiğe girdi.
00:29:03.12 Ve mavi noktalar buradaki verilerdir. Buradaki kırmızı çizgi, burada teorik bir eğriye uyuyor.
00:29:12.16 t ila -3/2 [kez] e ila -t üzeri tau.
00:29:16.11 1 ayarlanabilir parametre var - bu tau parametresi.
00:29:20.18 Ve burada ortalama yaşam süresi 16 saniyedir, yani bu dağılımın orta noktası.
00:29:26.20 Burada birkaç nokta: buradaki 16 saniye, umarım anlarsınız,
00:29:31.10, deniz kestanelerindeki klasik Somon ve McIntosh sayısına oldukça benzer.
00:29:36.10 Yani, bu daha sofistike modern yöntemle bu devir hızı
00:29:40.00 kabaca eski değeri gerçekten doğruluyor.
00:29:42.29 Buradaki denklem. Bunun en karmaşık denklem olduğunu söylemeliyim.
00:29:47.20 Hiç kendi işimde karşılaştım.
00:29:49.19 Bunu anlamam uzun zaman aldı.
00:29:51.07 Bu denklemin gerçekte ne olduğu, eğer geri dönersem,
00:29:53.27 buradaki bu slayta. Bu, 1 boyutlu rastgele yürüyüş için ilk geçiş zamanıdır.
00:30:01.07 Mikrotübülün ucu rastgele bir yürüyüş yapıyorsa beklenen zamandır
00:30:05.28 konumunda. 1. geçiş süresi kırmızı noktadan kırmızı noktaya geri geliyor.
00:30:12.04 Yani, + biterse burada bekleyeceğiniz eğri tam olarak budur.
00:30:19.06 mikrotübül rastgele bir yürüyüş yapıyor.
00:30:20.27 Ve bu dinamik istikrarsızlık süreci -- bu büyük uzunluk dalgalanmaları --
00:30:23.29 bir tür rastgele yürüyüş olduğuna inanıyoruz.
00:30:25.26 Bu, bana göre oldukça karmaşık bir denklem için teoriyle tatmin edici bir eşleşme.
00:30:34.18 Bunun o kadar basit olmadığını söyleyebilirim.
00:30:37.22 Ve eğer insanlar nicelemeyle daha çok ilgileniyorsa, gözden geçirenlerle çok tartıştık.
Bunun tam olarak nasıl yorumlanacağına dair makalenin 00:30:43.18,
00:30:46.28 ve insanları Dan Needleman'ın makalesine yönlendirirdim
2010'da MBC'de 00:30:49.19, eğer bununla ilgileniyorlarsa.
00:30:55.29 Bu tür birçok çalışmayı özetlersek,
00:30:58.26 ortaya çıkan iğ resmi burada, sarı
00:31:02.11 çubuklar bir çeşit çekirdeklenme yapısıdır, yeşil olan mikrotübüldür,
00:31:06.15 ve beyaz oklar kayma hareketidir.
00:31:08.18 Böylece, iş mili boyunca mikrotübüller çekirdeklenir,
00:31:11.13 artı uçları, rastgele yürüyüş benzeri bir karaktere sahip dinamik kararsızlık nedeniyle büyür ve küçülür.
00:31:16.17 Ortalama olarak 16 saniye yaşarlar,
00:31:19.17 ve yaklaşık 5 mikrona kadar büyür.
00:31:21.23 Ve sonra çoğunlukla değişken oranlarda kutuplara doğru kayarlar.
00:31:26.24 Yani, bir kayma olayı var.
00:31:29.03 Yani, mikrotübüller ortalama olarak biraz daha kısa
00:31:32.09 milin kendisinden daha fazla ve hepsi kayıyor.
00:31:35.10 Bu, sanırım şimdi girişte verdiğim bu resimle eşleşiyor
00:31:40.26 milinin sürekli kendini yenilemesi,
00:31:44.02 ve bize mikrotübüllerin nasıl davrandığını gösteriyor.
00:31:46.19 Elbette birçok başka soruya yol açar.
00:31:48.25 Çok ilgilendiğimiz bir soru, bu kısa mikrotübüller nasıl organize ediliyor?
00:31:52.10 Neden hepsi kayıyor? Ve sana bunun cevabını vereceğim.
00:31:56.13 Ve sonra nasıl çekirdeklenirler?
00:31:57.28 Ve mikrotübülleri başlatan buradaki bu sarı kutular nedir?
00:32:02.26 Şu anda bizim ve diğerlerinin üzerinde çalıştığımız çözülmemiş bir problem.
00:32:06.17 Kaydırmanın organizasyonu için çok önemli bir rol olduğunu biliyoruz.
Motor proteinleri için 00:32:12.09 -- Tanıtacağım ATPase motor proteinleri
00:32:15.10 bir saniyede biraz daha fazla.
00:32:17.02 Bunu esas olarak inhibisyon veya tükenme deneylerinden biliyoruz.
00:32:20.04 Burada 2000 yılında Woods Hole'da yapılmış bir dizi inhibisyon deneyi var.
00:32:24.09 İşte polarizasyon mikroskopisi ile bazı kontrol milleri.
00:32:27.17 Burada eksi uca yönelik motor olan sitoplazmik dyneini engelledik.
00:32:31.16 Ve umarım kutupların kontrollerde olduğu gibi odaklanmak yerine,
00:32:35.16 her türlü yayılmıştır.
00:32:37.06 Umarım bu çok açıktır.
00:32:39.14 Burada, birazdan bahsedeceğim artı-uç yönelimli bir kinesin'i engelledik,
00:32:43.00 Eg5 veya kinesin-5 olarak adlandırılır.
00:32:45.00 Şimdi direkler birlikte çöktü.
00:32:47.12 Buradaki bu şekil, radyal bir mikrotübül veya aster dizisidir.
00:32:51.07 Büyüleyici bir şekilde ve aslında bunu tam olarak anlamıyoruz,
00:32:54.11 Her iki motoru da engellerseniz, yapı bir nevi kendini düzeltir.
00:32:58.18 Biraz kontrole benziyor, ancak bunlar çok daha kırılgan.
00:33:01.03 Özellikle onları dürterseniz daha kolay dağılırlar.
00:33:04.09 Ve bu tür bir deney bize iğin şu şekilde bir resmini verdi,
00:33:09.22 eksi uca yönlendirilmiş motorların kutupları bir araya getirmeye yardımcı olduğu yer.
00:33:12.28 Yani, onlardan kurtulursanız direk dışarı çıkar.
00:33:15.01 Artı uca yönelik motorlar, iş milinin iki kutuplu kalmasına yardımcı oluyor.
00:33:19.13 Bu problemde, kinesin-5'te artı-uç yönlü motora çok zaman harcadık.
00:33:25.18 Artı uca yönelik bir tetramerik kinesin,
00:33:28.05 ve bu motorun homologları çoğu ökaryotta iş mili montajı için gereklidir,
00:33:33.00 mayaya ve bitkilere kadar iniyor.
00:33:35.21 Bunu böyle karikatürize ediyorum.
00:33:37.07 Bunlar dört motor alanı ve iki sarmal bobin var
00:33:40.23 birbiriyle anti-paralel bir şekilde etkileşime girer.
00:33:43.19 İşte bir karikatür.
00:33:46.17 İşte meslektaşım Ron Vale ve laboratuvarından mikrotübüller boyunca yürüyen bir kinesin filmi,
00:33:53.07 kristal ve elektron mikroskobu yapılarına dayalıdır.
00:33:56.12 Bu, geleneksel kinesin için çizilmiştir,
00:33:59.12 ama bunun Eg5'in bir ucu olduğunu hayal ederseniz
00:34:01.22 ve sonra diğer uç burada olmak,
00:34:04.07 ve iki uç aynı, bu yüzden elbette hipotez kurmak çekici geliyor
00:34:08.16 iki farklı mikrotübülle etkileşime girdiklerini
00:34:11.14 ve çapraz köprü. Ve bu fikir ilk olarak Jon Scholey tarafından önerildi,
00:34:14.28 bir süre önce --
00:34:16.14 sahada bir meslektaşım.
00:34:20.09 Ve iş mili sistemimizde kinesin-5 üzerinde oldukça kolay çalışabilmemizin bir nedeni
00:34:24.23 Bazı güzel küçük molekül inhibitörlerimiz var -- ilaçlar.
00:34:26.28 Ve bu ilaçlar bağlayıcıdır. bu ATP bağlayıcı cep
00:34:32.17 kinesin-5'in başında.
00:34:35.08 Bu güzel bir ilaç bağlama cebi.
00:34:37.18 O cebe sığan gerçekten bulduğumuz ilk ilaç
00:34:41.07 monastrol adlı bir ilaçtır,
1999'da kimyasal tarama ile bulduğumuz 00:34:42.22.
00:34:47.00 O zamandan beri çok daha güçlü ve spesifik inhibitörler geliştirildi
00:34:51.02 kanser hastalarının tedavisi için yararlı olmaları umuduyla endüstri grupları tarafından.
00:34:58.04 Bu aslında bütün bir hikaye.
00:35:00.08 Kinesin-5 inhibitörlerimiz kanser tedavisinde henüz başarılı olamadı,
00:35:03.24 ve bunun nedeni, sanırım bugün bahsetmeyeceğim ilginç bir hikaye.
00:35:08.03 Bu ilaç sınıfı, motoru mikrotübül için zayıf afiniteye sahip bir durumda tutar.
00:35:13.12 yani motoru sökmek gibi.
00:35:15.05 Ve burada gösterilen türden deneyler yapabiliriz.
00:35:17.28 Burada bu tür beneklerin oluştuğu bir kontrol mili var
00:35:21.19 vardır. mikrotübülün kaymasını görebilirsiniz.
00:35:24.04 Burada bir kinesin-5 inhibitörü ile tedavi edilen aynı tür iğ var.
00:35:26.17 Ve eğer geri adım atarsam, umarım bu sefer mikrotübüllerin sürekli olarak birbirinden ayrıldığını görebilirsin,
00:35:31.27 burada ise statiktirler.
00:35:34.19 Ve bu tür bir filmden elde ettiğimiz görüntü şu,
00:35:40.14 Jon Scholey'nin orijinal hipotezine çok benzer.
00:35:42.24 Kinesin-5 burada iki anti-paralel mikrotübül arasında köprü kuruyor.
00:35:47.00 Bu son, artı uçlara doğru yürüyor,
00:35:49.27 bu uç, artı uçlara doğru yürüyor.
00:35:51.21 Bu, yeşil renkle gösterilen mikrotübüller üzerinde bir kuvvet yaratıyor.
00:35:54.20 onları birbirinden ayıran
00:35:56.22 ve bir nevi iş milinin iki kutbunu birbirinden uzaklaştırır.
00:35:59.27 Ve bu, kinesin-5'in sahada nasıl çalıştığına dair güncel bir görüş.
00:36:06.19 İşte bu tür motorla çalışan kayma alanı,
00:36:10.08 ve bunu girişte gösterdiğim resimle ilişkilendirmek istiyorum,
00:36:12.21 direklerin itilip çekilmesinden bahsettiğim yer
00:36:16.22 ve şimdi belirli molekülleri getirin.
00:36:18.04 Yani, dynein bir nevi kutupları birbirine odaklıyor,
00:36:21.09 ve onları içeri çekerken, kinesin-5 onları dışarı itiyor.
00:36:24.12 Ve bu motorlar iğlerden gelip gidiyor.
00:36:26.22 Tıpkı tubulin gibiler -- çok çabuk dönüyorlar.
00:36:29.13 Böylece iş mili motorları sürekli olarak yeniden konumlandırıyor
00:36:34.20 ve güçlerin yeniden dengelenmesi.
00:36:36.14 Ve yine, bu, bu dinamik sabit durumun bir parçasıdır
00:36:39.19, miline yaşam benzeri özelliklerini verir.
00:36:43.05 Pek çok ayrıntı. Umarım bu ilginçti.
00:36:49.03 Onları hızlıca özetlememe izin verin.
00:36:50.12 Yumurta mayotik iğcikleri kendi kendine organize olur
00:36:52.24 DNA'nın çevresinde, bir reaksiyon-difüzyon tarafından tetiklenir
00:36:55.17 Ran-GTP ve ayrıca bir kinaz gradyanı.
00:36:58.04 Nispeten kısa mikrotübüllerden yapılmışlardır.
00:37:00.29 artı uçları sürekli dinamik kararsızlığa maruz kalır.
00:37:03.29 Bu motor proteinler tarafından organize edilirler,
00:37:06.28 Kaymayı ve kümelenmeyi destekleyen artı ve eksi yönlü motorlar.
00:37:10.16 Ve tam olarak anlamasak da tartışacağım şey,
00:37:14.05 birlikte bu reaksiyonlar bu çok dinamik sabit durumu oluşturur
00:37:17.26 kendini sürekli yeniden inşa eden boyut ve şekilde,
00:37:20.28 kuvvetleri dengeleyecek şekilde sürekli olarak ayarlayarak,
00:37:24.06 ve bu hayata benzer güçleri veren de budur.
00:37:27.27 Bu filme geri dönersek, girişinde gösterdiğim
00:37:30.16 iki iğ birleşiyor,
00:37:32.00 bana göre her şeyden çok bu yapının tuhaf özelliklerini gösteriyor,
00:37:37.27 örneğin bakteriyofajla karşılaştırıldığında,
00:37:39.18 kesinlikle bunu yapmazdı,
00:37:41.01 Umarım bu daha moleküler türden bir resim
00:37:43.29 bunun nasıl çalıştığını belirlemenize yardımcı olabilir,
00:37:47.04 gerçi bunun hiçbir şekilde çözülmüş bir problem olduğunu iddia etmek istemiyorum.
00:37:51.18 Gelecekle ilgili birçok soru var.
00:37:54.02 Özellikle, mikrotübüller nasıl çekirdeklenir?
00:37:56.01 İş milinin boyutu ve şekli büyük ölçüde şunlar tarafından yönetilir:
00:37:58.21 mikrotübüllerin çekirdeklendiği yer,
00:38:00.24 ve bu biyokimyasal olarak çözülmemiş bir problem.
00:38:03.21 Ran gradyanının aşağısında olduğunu biliyoruz,
00:38:06.00 ama moleküler olarak ne olduğunu bilmiyoruz.
00:38:09.00 İstiyoruz ve kesinlikle fizikçilerden biraz yardıma ihtiyacımız olacak.
00:38:13.00 ve burada matematikçiler, nicel bir anlayış geliştirmek için,
00:38:16.13 böylece boyutu ve şekli gerçekten açıklayabiliriz.
00:38:19.16 bunlar ve ayrıca nicel olarak zaman ölçekleri.
00:38:22.22 Ve burada son bir nokta ile sizi baş başa bırakacağım.
00:38:26.00 Bu interfaz mikrotübülleridir.
00:38:27.28 Yani hücre döngüsünü değiştirirseniz her şey değişir.
00:38:30.02 Ve uzun yıllar boyunca sadece mitoza odaklanmıştık.
00:38:33.19 Şimdi, interfazla çok ilgilendik.
00:38:36.02 Ve bu tam bir seminer, ama izin verin
00:38:37.27 burada size bir pasaj verelim.
00:38:39.03 Bu, Ani Nguyen ve Christine Field'ın işi.
00:38:42.16 Bu, benzer türde bir mikroskopi, daha düşük büyütme.
00:38:48.17 Bu çok düşük bir büyüklük -- tüm bu alan 600x800 mikron.
00:38:52.04 Neredeyse bir milimetre.
00:38:53.09 Burada mavi renkte sperm çekirdekleri var.
00:38:56.24 Yeşil renkte mikrotübüller var.
00:38:58.23 Ve burada yaptığımız şey, döllenmeyi taklit etmek.
00:39:01.21 Sperm ve kalsiyumu aynı anda koyuyoruz
00:39:04.02 özütün interfaza girmesini sağlamak için.
00:39:06.28 Yani, sperm kullandıkları bu büyük aster'i inşa edecekler.
00:39:10.11 zebra balığı asterine benzeyen yumurtayı düzenlemek için
00:39:14.06 size girişte çok erken gösterdim.
00:39:17.23 Ve bu film başladığında ne göreceksiniz
00:39:19.29 bu asterler hareket edebilir ve bir tür geometrik problemi çözebilirler mi?
00:39:24.03 kendilerini dışarı atmak.
00:39:26.01 Yani, görebilmeniz için biraz geride duracağım
00:39:28.25 mikrotübüller büyüyor,
00:39:30.15 burada etkileşim, artı uçtan artı uca.
00:39:33.01 Ve umarım onların aslında
00:39:35.16 büyüleyici bir geometrik problemi çözme
00:39:38.06 kendilerini sahada eşit aralıklarla ayırma.
00:39:40.26 Bu nasıl çalışır ve biyolojideki rolü
00:39:45.09 döllenme ve erken gelişme tamamen başka bir konudur.
00:39:49.25 Ve eğer sana orada bir şey bırakmak istersem,
00:39:52.11 Sanki hala üzerinde çalışılacak çok sayıda harika öz-örgütlenme sorunu var gibi.
00:39:57.29 O halde, bir slayta geri dönmeme izin verin
00:40:01.06 buradaki tanıtımımda kullandığım,
00:40:03.22 burada karmaşık ve güzel bir bakteriyofaj
00:40:07.25, bir tür doğrudan genler tarafından kodlanan, değişmez bir boyut ve şekle sahip.
00:40:13.08 Mayotik iğ, hakkında konuşmak için çok zaman harcadım
00:40:15.17 şimdi, kendi kendine örgütlenme yolunun çok daha dinamik bir montaja yol açtığı yer
00:40:20.26 kararlı durumda, sürekli kendini yeniden inşa ediyor,
00:40:24.08 güçleri sürekli olarak yeniden dengeler,
00:40:26.12 ve bu ona boyut olarak uyum sağlama yeteneği verir,
00:40:29.27 hasarı ve bu diğer canlı benzeri özellikleri onarmak için.
00:40:34.08 İkisi de güzel ama prensipte biraz farklı.
00:40:38.01 Ve bana göre, bilirsiniz, bu gerçekten canlı.
00:40:42.16 Umarım bu kelimeyi kullanabilirim.
00:40:45.02 Ve nihayet teşekkür ederek bitirmeme izin verin
00:40:47.23 birçok harika öğrenci ve doktora sonrası
00:40:49.17 ile çalıştım. Liste yapmadım.
00:40:50.24 Umarım birçoğundan konuşmada isimleriyle bahsetmişimdir.
00:40:53.04 Özellikle uzun yıllar MBL ile çalıştığım yakın arkadaşım Ted Salmon
00:40:58.05 MBL Hücre Bölme Grubu olarak. Burada MBL'de çekilmiş birkaç film gösterdim.
00:41:02.26 Ayrıca ilham verici meslektaşlarım, özellikle de doktora danışmanım Marc Kirschner,
00:41:07.12 İş milini organize eden DNA fikrini keşfeden Eric Karsenti,
00:41:12.21 Shinya Inoue, kim . gerçekten öz-örgütlenmenin en erken ve en düşünceli öğrencilerinden biri.
00:41:18.10 Bu çalışmanın çoğunu finanse eden NIH-GM.
00:41:22.17 Onlar ABD'deki temel biyolojik araştırmaların ana destekçileridir.
00:41:28.13 Git, GM! Sanırım geçen yıl 50 yaşına girdiler.
00:41:30.29 Ve son olarak, elbette, tüm bunları mümkün kılan kurbağalar.
00:41:35.15 Teşekkürler.
00:41:37.29

  • Bölüm 1: Mikrotübül Gruplarının Kendi Kendini Düzenlemesi

Maya kullanımı, insan yaşlanması ile ilgili süreçlerin keşfedilmesine yol açmıştır. Bu proje, g'ye sahip olan mutant maya suşlarını içerecektir.

Kız hücrelerinin çekirdeğinin etrafındaki nükleer zar, kromozomu serbest bırakarak parçalanır. Mayoz iğcikleri yeniden oluşmaya başlar ve merkez.

Hücreler, Interfaz'da başarılı bir şekilde kontrol edilip hazırlandıktan sonra, hücre Mitozun ilk bölümüne devam eder. Profazda kromozomlar sarılır.

Anafaz I'de homolog çiftler ayrılarak hücrenin kutuplarına taşınır. Telofaz I ve Sitokinez sırasında hücre iki olur. Profaz II'de, a.

Hücre bölünmesi, bir ana hücrenin, bölünmenin mit olup olmamasına bağlı olarak iki veya daha fazla yavru hücreye bölündüğü karmaşık bir biyolojik yöntemdir.

Bölünme meydana geldikçe, bireysel kromozomlar hücrenin zıt kutuplarına sürüklenir. Kromozomların ayrılmasına mitotik iğ neden olur.

Metafaz I, kromozom çiftlerinin iş mili boyunca sıralandığı zamandır. Anafaz I, kromozom çiftlerinin ayrıldığı zamandır. Kardeş kromatitler kalır.

Bu, mayanın hem yapay hem de doğal olarak eksojen DNA'yı alma yeteneğinden kaynaklanmaktadır (Mitrikeski 2013). Maya, eksojen DNA'yı alabilir ve olabilir.

Bu, faz, metafaz anafaz ve telefaz süreçlerinden oluşan bir bölümü temsil eder. Temel karşıtlık mayoz bölünmedir.

Deoksiribonükleik Asit (DNA) ve Ribonükleik Asit (RNA) Replikasyonu DNA replikasyonu, bir hücre bölündüğünde ve her yeni hücrede ori'nin bir kopyası bulunur.


Videoyu izle: 40 - HÜCRE-22- HÜCRE İSKELETİ MİKROTÜBÜL. TYT.. #hacettepelihoca (Ağustos 2022).