Transport pęcherzykowy i plazmodesmy

Transkrypt

1 Transport pęcherzykowy i plazmodesmy 1

2 Rola plazmodesmów (desmosomy, złącza szczelinowe) Zambryski & Crawford 2000 PD kanały ciągłości cytoplazmatyczno-jądrowej w ścianie komórkowej zapewniające komunikację symplastyczną pomiędzy komórkami poprzez transport różnych molekuł Powstają podczas cytokinezy ale mogą powstawać de novo w istniejącej ścianie Wykorzystywane przez wirusy które za pomocą białka MP doprowadzają do transportu genomów wirusowych dając infekcję systemiczną Pozwalają również na: Rozprzestrzenianie sygnału wyciszania RNA Transport białek Transport mrna ER przechodząc przez PD tworzy desmotubule (DT) Transport makromolekuł zachodzi przez rękaw cytoplazmatyczny (CS cytoplasmatic sleeve) Regulacja transportu zachodzi dzięki białkom związanym z błoną komórkową (PM plasma membrane) i DT, oraz filamentom aktynowym, które mogą uczestniczyć w regulacji średnicy kanału (1) lub przez bezpośredni transport makrocząsteczek (2) Plazmodesmy są strukturami dynamicznymi Zambryski & Crawford

3 Transport przez plazmodesmy DNA kodujące GFP wprowadzono do pojedynczej komórki w postaci natywnej (A, B) i w postaci fuzji z wirusowym białkiem MP (C, D). A, B transport nieukierunkowany tworzy się gradient białka C, D transport ukierunkowany lokalizacja określona w PD Zambryski & Crawford 2000 WT Me 3

4 Doświadczenie ze szczepieniem transport mrna Heinlein 2002 Podkładka będąca dominującym mutantem pomidora Me (Mouse ears) jest zdolna przekazać fenotyp mutanta na rozwijające się liście zaszczepionego zrazu typu dzikiego poprzez symplastyczny transport mrna Symplastyczny transport białek (a) Ekspresja GFP w komórkach towarzyszących (przy wiązkach przewodząch) (b) analogiczny układ, ale GFP jest połączone z białkiem KN1 (c) analogiczny układ ale GFP jest pod kontrolą promotora specyficznego dla warstwy L1 i L2 (d) j.w. ale GFP w fuzji z białkiem KN1 Heinlein

5 Regulacja przepustowości PD (SEL size exclusion limit) podczas embriogenezy rzodkiewnika (a) HPTS ( kwas 8-hydroksypireno-1,3,6-trójsulfonowy) ok. 0,5 kda znajduje się w jadrach i cytoplazmie, nie w apoplaście, (b) również F-dekstran (10 kda) swobodnie przemieszcza się z komórki do komórki (c) swobodne przemieszczanie HPTS między komórkami w stadium torpedo (d) F-dekstran pozostaje jedynie w komórkach do których go dostarczano (e) F-dekstran w mutancie ise1 (increased size exclusion limit of plasmodesmata) może się jednak przemiesczać. Heinlein 2002 Ponadkomórkowy charakter roślin zaprzecza niektórym tezom teorii komórkowej Komórki roślinne nie są odseparowane fizycznie (PD) Rośliny składają się raczej z ciał komórkowych składających się z kompleksów jąder i związanych z nimi mikrotubul okołojądrowych (koncepcja Daniel Mazia). mikrotubule korowe nie są uwidocznione na uproszczonym rysunku (Baluška et al. 2004) 5

6 Istnienie ciał komórkowych (Cell Bodies) jest oczywiste w przypadku wielojądrowych syncytiów czy koenocytów spotykanych prawie we wszystkich większych grupach taksonomicznych eukariontów. Promieniście rozmieszczone okołojądrowe mikrotubule rozmieszczone wokół ciał komórkowych są bardzo ważne dla regularnego rozmieszczenia jąder w strukturach wielojądrowych (Baluška et al. 2004) Hipotetyczne powstanie komórki eukariotycznej z dwóch pra-komórek. Zakłada się, że bardziej aktywna i poruszająca się dzięki tubulinie prakomórka o sztywnej powierzchni penetrowała raczej statyczną, nieporuszającą się ostrukturze opartej na szkielecie aktynowym, prakomórkę o elastycznej powierzchni. W toku późniejszych fagocytoz innych prokariotycznych komórek powstały mitochondria i plastydy (Baluška et al. 2004) 6

7 Podobną sekwencję zdarzeń obserwujemy podczas współczesnego rozmnażania płciowego z komórką plemnikową napędzaną tubuliną, która penetruje oparty o szkielet aktynowy oocyt. Brak tubulinowej flagelli w komórkach plemnikowych większości współczesnych roślin jest przypuszczalnie wtórną adaptacją do życia w suchym środowisku na lądzie. Zmotoryzowane gamety męskie i mokre zapylenie jest wciąż spotykane u prymitywnych nagonasiennych (cykasy, miłorząb). (Baluška et al. 2004) Łagiewka pyłkowa i pyłek są przykładem organizacji (komórka w komórce) niezgodnej ze współczesną teorią komórkową Komórka plemnikowa jest nieruchoma i nie posiada F-, ale posiada mikrotubule. Jądro wegetatywne stanowi aktywne ciało komórkowe z promieniście ułożonymi okołojądrowymi mikrotubulami i gęstą osłonką F-aktynową (niezaznaczone), które kieruje wzrostem łagiewki pyłkowej. (Baluška et al. 2004) 7

8 Inne argumenty na endosymbiotyczne pochodzenie jądra: Występowanie w jądrze przypadków translacji, Podział kompleksu jądrowomikrotubularnego często zachodzi niezależnie od komórki, w której się znajduje (koenocyty). Występowanie w jądrze dwóch grup genów o przypuszczalnie różnym pochodzeniu (na podstawie podobieństwa sekwencji) : geny informacyjne [informational lineage (czarny)] pochodzą wyłącznie od metanogenów i geny operacyjne [operational lineage (szary)] pochodzą w dużej mierze od proteobakterii ale również od innych przodków Rivera et al. (1998) 8

9 Transport pęcherzykowy Endocytoza Pinocytoza fagocytoza Egzocytoza transcytoza Komórka eukariotyczna zawiera liczne przedziały wewnątrzkomórkowe poprzedzielone błonami 9

10 Główne funkcje niektórych przedziałów błonowych Retikulum endoplazmatyczne synteza większości lipidów, synteza białek przeznaczonych do wielu organelli i do błony komórkowej Aparat Golgiego modyfikacja, sortowanie i pakowanie białek oraz lipidów w celu sekrecji lub dostarczenia do innej organelli Lizosomy degradacja wewnątrzkomórkowa Endosomy sortowanie materiału pobranego w procesie endocytozy Białka muszą być sortowane i transportowane od miejsca syntezy do miejsca docelowego. Import białek do organelli błonowych wymaga specyficznych sekwencji sygnałowych oraz translokaz białkowych zlokalizowanych w błonach tych organelli. 10

11 Białka importowane są do matrix mitochondrium przez translokazę TIM/TOM czemu towarzyszy rozfałdowanie białka. The mitochondrial targeting sequence binds to the receptor (R) which passes the protein to the TOM channel (shown as GIP in this picture). The protein is then threaded through both TOM and TIM, using the same proton gradient that mitochondria generate for their ATP synthases 11

12 12

13 13

14 14

15 15

16 16

17 17

18 18

19 19

20 20

21 21

22 22

23 23