I. Eukaryotic Cell and organel biogenesis

Organaller

Ökaryotik Hücre Yapısı

Organeller ile ilgili Hastalıklara Ornekler

1. Sistik fibrosis2. Alpha1-antitripsin eksikliği3. Congenital hipertiroidizm4. Tyroglobin eksikliği5. Tiroid peroksidaz eksikliği6. Tiroksini bağlayan globin eksikliği7. Protein C eksikliği8. Lipid metabolizmasındaki bozukluklar9. LDL receptör hataları10. Lipoprotein lipaz eksikliği11. Lipoprotein A eksikliği12. Hiperparatiroidizm13. Nefrogenik diyabetis inpidus14. Büyüme hormonu reseptör eksikliği15. Osteogenesis imperfecta16. Procollagen type I, II, IV eksikliği

Nukleus (Çekirdek)

Nükleer Membran

outer

inner

Pore

Lamina

Bölünme sırasında Bölünme sonrasında

Nükleer Lamina

Nükleer Porlar

Nükleer membran transporter

Nükleer Lokalizasyon Dizisinin bulunmasında rol alananahtar deney (NLS)

WT-Parkin Mutant-Parkin

Nükleer Lokalizasyon Dizisi (NLS)

1. Kisa oluslari2. Bazik amino asitlercezengin oluslari

Bipartite

Proteinlerin Porlar Aracılığı ile Nükleer Membrandan Taşınması

Ran Proteininin Nükleer Taşınımdaki Rolü

http://www.sinauer.com/cooper5e/animation0901.html

snRNA moleküllerinin Çekirdekten Transportu

Systemic Lupus Erythematosus

-Kronik auto immune hastalığı-Bayanlarda daha sık görülür.-Kasıntı, romatizmal belirtiler vekaraciğer bozuklukları-Vucut çekirdek içerisindeki öğelere karsı antikor üretir-Anti inflamatuar ve immune suppresive ilaçlar kullanılır

Pürüvat dıştaki membranda bulunan porinlerden difüzyonla geçer ve içteki membranda bulunan pürüvat-proton taşıcısı tarafından mitokondri içine aktarılır.

Büyüklük: ~1 mikron Dıştaki membranda

büyüklüğü 5000 Da civarında olan moleküllerin geçebilmesi için porin adı verilen proteinler vardır.

*Mitakondri

Glikolisiz****

*

Mitakondriye proteinlerin taşınması

Mitakondri Genomu

---Ricketsia---insan 16 kb- 13 protein---Maya- 80kb---Bitkiler-200kb---Thailiana- büyük ancak 32 protein kodlar---Reclinomonas- 69 kb 70 protein

Mit. Genomu ne kodlar?1.Oksidatif fosforilasyon için gerekli proteinleri2.rRNA ve tRNA molekülleri ki bunlar ox. fosforilasyonda görev alırlar

Mitakondri genomu farklı kodları kullanmaktadır

LHON hastalığı (Leber’in kalıtsal Optik Nöropati Hastalığı)

--Optik sinir dejenerasyonu--15 ile 35 yaş--11778His---Arg

Diğer hastalıklar

Lizozomlar hücrelerin miydeleri gibidirler. Bu organeller tek bir membranla çevrelenmiş olup asit hidrolaz adı verilen enzimlerle doludurlar. Asit hidrolazlar birçok makromolekülü parçalayabilirler. Lizozmlarda pH 5 civarındadır.

Lizozomlar

Lizozomal Storage diseases---50’den fazla

Gaucher’s Disease—en yaygını

Yahudilerde 2500’de 1 görülür.

Tip I (Ser—Asn), Tip II(Pro—Leu) ve III formları

Tip II ve III karaciğer ve dalak büyümesi

Tip I sinir sistemi harabiyerti—ciddi sıkıntı

Glukoserebrosidaz enzimi üzerindeki mutasyonlar.

Hucre ici trafik (Secrotory Pathway-Salgi yolu)– Neden Salgi yollarina ihtiyac vardir?

Bir memeli hücresi 10,000 ile 20,000 arasında protein barındırır.Bir maya hücresi 5000 civarında protein barındırır.Her bir protein görevini yapabilmek için doğru yerde olmalıdır.Mesela, bir ER proteini Golgi organelinde görev yapamaz.

Receptor proteinleri Hücre Zarıİyon kanalları Hücre ZarıEnzimler (DNase I)ÇekirdekProteolitik enzimler Lizozom

Protein seçme (Protein Sorting)Yeni sentezlenen her bir proteini gideceği noktaya gönderme

amaçlı yapılan seçimdir

Proteinler

Mitakondri DNA’sınca kodlananlar

Mitakondrideki ribozomlarca sentezlenir

Mitakondride görev yaparlar

Çekirdek tarafından kodlanan proteinler

Sitozolda sentezlenir

Sonraki Yansımaya bir bakalım

Sitoplazmada sentezlenen proteinler

Granüllü ER ribozomlarında Serbest ribozomlarda

Salgı yoluna girerler Sitozola bırakılırlar

Sitozolda kalırlarBazıları mitakondriyePeroxizoma ve çekirdeğegönderilirler

Salgı Yolu (Secrotary Pathway)-OVERALL

Granüllü ER’da sentezlenen proteinler

ER’da kalırlar

Hücre dışına salgılanırlar

Membrana entegre olurlar

Golgi’de kalırlar

Diğer organellere giderler

Salgı Yolunun Keşfi----Pankreatik Akinar Hücreleri (Pallade ve arkadaşları,1960)

Küçük membran topcukları (vezikuller)

Granullu ER’da sentezlenen proteinlere ilk aşamada ne oluyor?

Sitozolde bulunan ribozomlarda sentezlenmelerine rağmen ER bosluguna lokalize olurlar……Bunu nereden biliyoruz? Ispatı?????

ER boslugunda bulunan proteinlere daha sonra ne oluyor?

ER’dan Golgi’ye geçiyorlar….Nereden biliyoruz…..Ispati???

Biyokimyasal İspat- Pulse Chase Deneyleri

Sıcaklığa duyarlı maya mutantları

Düşük sıcaklıktasalgılanma yolu aktif

Yuksek sıcaklıkta salgı yolu çalışmıyor

Genetik İspat:

Sitozol----Granüllü ER----ER’dan Golgi taşıma keseciklerine----Golgi---Sekrotori keseciklerine

Endoplasmic retikulum (ER)

Kasap M 2009

Kasap M, 2009

ER’ın görevleri nelerdir?•Hücre içerisinde yeni sentezlenen proteinler için bir başlangıç ve geçiş noktasıdır. Proteinler ER’dan Golgiye, Endozomlara, Lizozomlara, taşıma vezikullerine, ve hücre membranına buradan giderler.•Proteinlerin hücre zarındaki yönleri ER’da belirlenir.•Fosfolipidler ve kolesterol ER’da sentezlenir.•Proteinlere şeker eklenmesi ER’da başlar.

Scanning Disk Fluoresence Microskopy

12-38

Granüllü ER ların pürüzlü görünüşü polyribozomlardan kaynaklanmaktadır.

ER boşluğu kesintisiz bir boşluk olup hücrenin çekirdeğine kadar ulaşır.

GER ER

ER boşluğu

İç hücre zarı

Diş hücre zarı

ER zarı

Poliribozomlar

***

***

Protein Sentezi ve Seçilimi -Genel Bakış

Serbest Ribozomlar ile Membrana bağlı ribozomlar arasında fark var mı?

Bu soruya cevap verebilmek için mikrozomlardan faydalanılmıştır.

Yok…

Peki, Ribozomları ER’a çeken güç nedir?

Proteinlerin ER’a gönderilmesi

Serbest ribozomlarda üretilen protein daha büyük-Sinyal Dizileri..

In vitro translasyon deneyleri

Salgı Yolundaki Proteinlerin kotranslasyonel yolla ER’a girişi

Protein sentezinde ilk adımlara detaylı bakış

1. Sentez ribozomlar üzerinde başlar.

2. 16-30 amino asitlik bir dizi sentezlenir. Bu diziye sinyal dizisi denir.

3. Bu dizi ribozomu ER’a yönlendirir.

4. ER’ı bağlayan ribozom büyüyen peptidi ER’in içerisine yönlendirir.

Proteinlerin ER içerisine posttranslasyonel translokasyonu

Membran Proteinlerinin Durumu…

Bir membran proteininin ER membranına girişi (C—N)

1. Stop-transfer dizisi var.2. Internal-sinyal dizisi kesiliyor.

1. Stop-transfer dizisi yok.2. Internal sinyal dizisi kesilmiyor.

Bir membran proteininin ER membranına girişi (N—C)

Doğru katlanma---Şeperon proteinler

PDI: Protein disülfit izomerazVe disülfüt bağı oluşumu…

ER proteinleri neden ER dışına çıkmıyorlar?

Diabetis insipidus

Hipofiz arka lobundan yetersiz Vazopressin (antidiüretik horman, ADH veya AVP) salgılanması sonucu ortaya çıkar. Neröhipofizer sistem hastalığıdır. Aşırı susama ve idrar çıkarma ile karakterize edilir. Ana sebeplerinden birisi olarak mutasyona uğramış ADH prekürsörlerinin ER tarafından tutulması ve yanlış olarak proses edilmesi gösterilmektedir.

WT

Mutant

Sistik Fibrosis

CFTR : Sistik Fibrosis transmembrane conductance protein

Fonksiyonu: Klor (Cl) kanalı ve diğer iyon kanallarının regülatörü.

Yaklaşık 800 ün üzerinde CFTR mutasyonu bulundu. Bunlar içerisinde en tehlikelisi fenilalanin508 ’in delesyonu. Bu mutasyonlardan bazıları CFTR’ın ER içerisinde yanlış katlanmasına neden olmakta veya CFTR’ın katlanmasını erken durudurmakta. EM çalışmaları ve immunohistolojik çalışmalar mutant CFTR proteininin ER’da lokalize olduklarını göstermiştir.

Antitripsin eksikliğia-1 antitripsin (AAT), Kronik Obstrüktif Akciğer Hastalığı (KOAH)’ne yol açtığı bilinen tek genetik anormalliktir. KOAH Kronik bronşit ve amfizeme bağlı, genellikle geridönüşsüz (irreversible) hava akımı obstrüksiyonu (kısıtlanması) ile karakterize bir hastalık durumudur. AAT, proteolitik enzimlerin majör inhibitörü olup, alt solunum yollarında kuvvetli bir doku yıkıcı proteaz olan nötrofil elastazın akciğer dokusunda yaratacağı yıkımı önler. Glu342---Lys mutasyonu proteinin ER’da kalarak parçalanmasına yol açmakta.

Ciğerler tarafından sentezlenmekte.Görevi serin proteazları inhibe etmek. Eksikliği kronik doku hasarına sebep olmakta.

Thyroglobin (Tg) eksikliği

Büyük bir protein. Homodimer oluşturur. Tg’nin lizozomlarda hidrolizi sonucu tiroid hormonu kana geçer. Eksikliği Guatr ve hipotiroidizm’e sebebiyet verir. Hayvan modellerinde yapılan çalışmalarda mutasyona uğramış bulunan Tg’nin ER’dan çıkamadığı görülmüştür ve ayrıca ER’daki şeperon proteinlerin seviyelerinde 10-kat artış ğözlenmiştir. Bu artışın sebebi, mutant Tg’nin gerektiği şekilde katlanıp homodimer oluşturamamasıdır.

Mutant Parkin ER’da lokalize olmakta (Kasap, M 2009)