Επικοινωνία πυρήνα-κυτταροπλάσματος: αρχές

Παρουσίαση με θέμα: "Επικοινωνία πυρήνα-κυτταροπλάσματος: αρχές"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Επικοινωνία πυρήνα-κυτταροπλάσματος: αρχές
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ & ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΜΔΕ :«ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ» Μοριακή Βιολογία : Αρχές και Μεθοδολογία Επικοινωνία πυρήνα-κυτταροπλάσματος: αρχές διακίνησης πρωτεϊνών προς και από τον κυτταρικό πυρήνα (nucleo-cytoplasmic protein trafficking). Επιμέλεια : Δαράκη Αγγελική Υπ. Καθηγητής : κος Στραβοπόδης Δημήτρης

2 Κυτταρική Οργάνωση Ζωικού Κυττάρου
Κυτταρική Οργάνωση Ζωικού Κυττάρου

3

4 Σύμπλεγμα Πυρηνικού Πόρου
ΣΥΠΥΠΟ/Πυρήνα 125MD

5 Σύμπλεγμα Πυρηνικού Πόρου
Η.Μ. : Ακτινωτές οκταεδρικές δομές

6 Σύμπλεγμα Πυρηνικού πόρου

7 Λειτουργίες ΣΥΠΥΠΟ Εκλεκτική διευκόλυνση της πυρηνοκυτταροπλασματικής μεταφοράς Ρύθμιση γενετικής έκφρασης Οργάνωση χρωματίνης και θέσης χρωμοσωμάτων Συγκρότηση μιτωτικής ατράκτου και εκκριτικού μονοπατιού Απόπτωση

8 Πυρηνοπορίνες 3 ομάδες :
i. Μεμβρανικές πυρηνοπορίνες, ΡΟΜs  πρόσδεση ΣΥΠΥΠΟ σε πυρηνικό φάκελο ii.Δομικές πυρηνοπορίνες  σχήμα και διατήρηση ΣΥΠΥΠΟ, κεντρικός πόρος iii.FG-πυρηνοπορίνες

9 FG-πυρηνοπορίνες Επαναλαμβανόμενες ακολουθίες Phe-Gly
Αλληλεπίδραση με υποδοχείς μεταφοράς Ρόλο στη μετατόπιση των μακρομορίων μέσω ΣΥΠΥΠΟ

10 Πυρηνο-κυτταροπλασματική Μεταφορά
Μόρια μεγέθους < 5KD  Ελεύθερη διάχυση Μόρια Μεγέθους 5-50KD  Παθητική διάχυση Μόρια Μεγέθους > 50KD  Ενεργητική Μεταφορά

11 Σήματα Μεταφοράς Πυρηνικό σήμα εισόδου, ΠΣΕ (nuclear localization signal, NLS) : «κλασικό» ΠΣΕ (ΚΚΚRK)  Τ-αντιγόνου του ιού SV40 όχι συντήρηση της αλληλουχίας μια μετάλλαξη  είσοδος πρωτεΐνης στον πυρήνα Πυρηνικό σήμα εξόδου, ΠΣΕξ (nuclear export signal, NES): Υδρόφοβο Συντηρημένη αλληλουχία πλούσια σε λευκίνη Πρωτεΐνη REV του ιού HIV (LPPLERLTLD)

12 Πυρηνικό σήμα εισόδου

13 Πυρηνικό σήμα εισόδου α β n

14 ΣΥΠΥΠΟ απαιτεί : Πρωτεΐνες προσαρμογής GTPάση Ran
Η μετακίνηση μακρομορίων μέσω ΣΥΠΥΠΟ απαιτεί : Υποδοχείς Μεταφοράς Πρωτεΐνες προσαρμογής GTPάση Ran

15 Υποδοχείς μεταφοράς Ετεροδιμερή σύμπλοκο TAP-p15  έξοδο του mRNA από τον πυρήνα Καρυοφερίνες Ο μικρός παράγοντας πυρηνικής μεταφοράς NTF2

16 Καρυοφερίνες Μεταφορά των πρωτεϊνών και των περισσότερων ειδών RNAs
Διακρίνονται σε : ιμπορτίνες(εισαγωγίνες)  είσοδο στο πυρήνα (εισαγωγίνη-β, εισαγωγίνη-α) εξπορτίνες(εξαγωγίνες)  έξοδο από τον πυρήνα (Crm1, Cas, εξαγωγίνη-t)

17 Παράγοντας πυρηνικής μεταφοράς NTF2
Είσοδος GTPάσης Ran στον πυρήνα Αναγνωρίζει τη Ran-GDP

18 Πρωτεΐνη Ran Μια μονομερής πρωτεΐνη G
Ρύθμιση σύνδεσης και απελευθέρωσης του μεταφερόμενου μακρομορίου από τον υποδοχέα μεταφοράς Ran-GTP  πυρήνα σταθεροποίηση συμπλοκών εξαγωγής Ran-GDP κυτταρόπλασμα σταθεροποίηση συμπλόκων εισαγωγής

19 Είσοδος πρωτεϊνών στο πυρήνα

20 Εισαγωγίνη-α και Εισαγωγίνη-β
Εισαγωγίνη-β : 19 επαναλήψεις HEAT περιελίσσεται γύρω από IBB Εισαγωγίνη-α : ARMs repeats (σύνδεση ΠΣΕ) IBB περιοχή

21 Έξοδος ειασωγίνης-α

22 Μετατόπιση μέσω του ΣΥΠΥΠΟ
Διαφορετικά μοντέλα Αλληλεπίδραση FG-πυρηνοπορινών με το σύμπλοκο φορτίο-υποδοχέας μεταφοράς (καρυοφερίνες)

23 Κύκλος RAN

24 Έξοδος πρωτεϊνών

25 Έξοδος RNAs ΕΙΔΟΣ RNA GTPάση- RAN snRNA Crm1 p-PHAX + 60S rRNA Nmd3
ΥΠΟΔΟΧΕΑΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΠΡΩΤΕΙΝΗ ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗΣ GTPάση- RAN snRNA Crm1 p-PHAX + 60S rRNA Nmd3 40S rRNA Yrb2 tRNA Εξαγωγίνη-t - mRNAmRNP TAP-p15

26 Ιοί εισχωρούν στον πυρήνα μέσω ΣΥΠΥΠΟ
ΣΥΠΥΠΟ και πυρηνοπορίνες εμπλέκονται σε πολλές ασθένειες (λευχαιμία, κακοήθης όγκους, αυτοάνοσα νοσήματα) Υπερέκφραση εξαγωγίνης Crm1και καριοφερίνης β1  καρκίνος

27 Video 1

28 Βιβλιογραφία Bayliss R, Corbett AH, Stewart M.,2000. The molecular mechanism of transport of macromolecules through nuclear pore complexes. Traffic., (6): Review. Bryan R. Cullen, Nuclear RNA export. Journal of Cell Science 116, Conti E, Müller CW, Stewart M.,2006. Karyopherin flexibility in nucleocytoplasmic transport. Curr Opin Struct Biol., 2: Review. Doller A, Pfeilschifter J, Eberhardt W, Signalling pathways regulating nucleo-cytoplasmic shuttling of the mRNA-binding protein HuR. Cell Signal, 20(12): Goldfarb DS, Corbett AH, Mason DA, Harreman MT, Adam SA., 2004. Importin alpha: a multipurpose nuclear-transport receptor. Trends Cell Biol., 14(9): Review. Greber UF., Fassati A.,2003. Nuclear import of viral DNA genomes. Traffic., 3: Gustin KE., Inhibition of nucleo-cytoplasmic trafficking by RNA viruses: targeting the nuclear pore complex. Virus Res., 95(1-2):35-44. Kuersten S, Ohno M, Mattaj IW., Nucleocytoplasmic transport: Ran, beta and beyond. Trends Cell Biol., 11(12): Review.

29 Βιβλιογραφία Marelli M, Dilworth DJ, Wozniak RW, Aitchison JD, The dynamics of karyopherin-mediated nuclear transport. Biochem Cell Biol. 2001;79(5): Quimby BB, Dasso M., The small GTPase Ran: interpreting the signs. Curr Opin Cell Biol., 15(3): Review. Rensen WM. Mangiacasale R. Ciciarello M. Lavia P., The GTPase Ran: regulation of cell life and potential roles in cell transformation. Front Biosci., 13: Stewart M, Baker RP, Bayliss R, Clayton L, Grant RP, Littlewood T, Matsuura Y., Molecular mechanism of translocation through nuclear pore complexes during nuclear protein import. FEBS Lett., 498(2-3): Review. Thomas Sebastian, S. Sreeja and Raghava Varman Thampan, Import and export of nuclear proteins: Focus on the nucleocytoplasmic movements of two different species of mammalian estrogen receptor. Molecular and Cellular Biochemistry 260: 91–102 Van der Watt PJ., Maske CP., Hendricks DT., Parker MI., Denny L., Govender D., Birrer MJ., Leaner VD.,2009. The Karyopherin proteins, Crm1 and Karyopherin beta1, are overexpressed in cervical cancer and are critical for cancer cell survival and proliferation. Int J Cancer., 124(8): Vasu SK, Forbes DJ Nuclear pores and nuclear assembly. Curr Opin Cell Biol., 13(3): Review. Yashiroda Y, Yoshida M., Nucleo-cytoplasmic transport of proteins as a target for therapeutic drugs. Curr Med Chem., 10(9): Review. Zenklusen D, Stutz F., Nuclear export of mRNA. FEBS Lett., 498(2-3):150-6.