王金發(fā)細(xì)胞生物學(xué)課件 第10章B

10.2.2微管的動(dòng)力學(xué)影響微管穩(wěn)定性的藥物◆紫杉醇(taxol)

存在于紅豆杉屬植物中的一種復(fù)雜的次生代謝產(chǎn)物,也是目前所了解的惟一一種可以促進(jìn)微管聚合和穩(wěn)定已聚合微管的藥物?！羟锼伤?colchicine)●秋水仙素與未聚合的微管蛋白二聚體結(jié)合,阻止聚合。秋水仙素與

紫杉醇的結(jié)構(gòu)培養(yǎng)細(xì)胞微管裝配與去裝配的誘導(dǎo)10.2.3Microtubule-

associatedproteins,MAPsMAPs的功能◆使微管相互交聯(lián)形成束狀結(jié)構(gòu);◆促進(jìn)微管的聚合;◆作為分子發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞物質(zhì)的軌道;◆提高微管的穩(wěn)定性;◆MAPs同微管的結(jié)合能夠控制微管的長(zhǎng)度，防止微管的解聚。微管結(jié)合蛋白的作用10.2.4Molecularmotor◆發(fā)動(dòng)機(jī)是一種能夠?qū)⒒瘜W(xué)能或電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的機(jī)器?！鬗otorproteinsToconvertchemicalenergy(storedinATP)intomechanicalenergy,whichisusedtomovecellularcargoattachedtothemotor.機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)蛋白的運(yùn)動(dòng)方式分子發(fā)動(dòng)機(jī)的類型◆Motorproteinscanbegroupedintothreebroadfamilies:●肌球蛋白(myosins)家族

Tomovealongmicrofilaments.●驅(qū)動(dòng)蛋白(kinesins)家族

Tomovealongmicrotubules

●動(dòng)力蛋白(dyneins)家族

Tomovealongmicrotubules分子發(fā)動(dòng)機(jī)移動(dòng)的主要特點(diǎn)◆Motorproteinsmoveunidirectionallyalongtheircytoskeletaltrack

●驅(qū)動(dòng)蛋白:從(-)端向(+)端的運(yùn)輸●動(dòng)力蛋白:從(+)端向(-)端運(yùn)輸◆Inastepwisemanner

◆ThefuelisATP◆Toundergoesaseriesofconformationalchangesthatconstituteamechanicalcycle

發(fā)動(dòng)機(jī)蛋白單向運(yùn)輸Inastepwisemanner

驅(qū)動(dòng)蛋白(kinesins)◆Structure●kinesinisatetramerconstructedfromtwoidenticalheavychainsandtwoidenticallightchains

●AkinesinmoleculehasapairofglobularheadsthatbindamicrotubuleandactasATP-hydrolyzlng,force-generating“engines."

●afan-shapedtailthatbindscargotobehauled●Eachheadisconnectedtoaneck,arodlikestalk

Kinesin

Structure驅(qū)動(dòng)蛋白家族結(jié)構(gòu)特點(diǎn)◆驅(qū)動(dòng)蛋白功能特點(diǎn)●Kinesinisaplusend-directedmicrotubularmotor●Eachstepisapproximately8nminlength,whichisalsothespacingbetweentubulindimersalongaprotofilament●移動(dòng)的速度與ATP的濃度有關(guān)●速度高時(shí),可達(dá)到每秒900nm驅(qū)動(dòng)蛋白的運(yùn)輸方向Cytoplasmicdyneins◆Cytoplasmicdyneinisahugeprotein:molecularmassofapproximately1.5milliondaltons◆Composedoftwoidenticalheavychainsandavarietyofintermediateandlightchains.

◆To

movealongamicrotubuletowardthepolymer'sminusend◆功能●參與細(xì)胞分裂●運(yùn)輸小泡和各種膜結(jié)合細(xì)胞器驅(qū)動(dòng)蛋白與動(dòng)力蛋白動(dòng)力蛋白與小泡的結(jié)合10.2.5微管的功能支架作用細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)能壍馈粲|突運(yùn)輸(axonaltransport)◆魚(yú)的色素細(xì)胞(fishpigmentcells)作為驅(qū)動(dòng)蛋白與動(dòng)力蛋白運(yùn)輸軌道作為色素顆粒運(yùn)輸軌道微管介導(dǎo)的物質(zhì)運(yùn)輸組成纖毛和鞭毛的軸絲(axoneme)◆軸絲的微管結(jié)構(gòu):9+2●外圍:質(zhì)膜包裹●外周:9組雙聯(lián)管,A管與B管●中央:中央鞘包裹一對(duì)微管◆雙聯(lián)管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)●A管:完全微管、內(nèi)外動(dòng)力臂、放射輻條●B管:不完全微管◆軸絲微管組成與排列特點(diǎn)●9組三聯(lián)管:基體(basalbody)●9組雙聯(lián)管:近基體●9+2:軸絲●單管:纖毛頂部鞭毛與纖毛鞭毛與纖毛的結(jié)構(gòu)鞭毛二聯(lián)管結(jié)構(gòu)纖毛的基體結(jié)構(gòu)◆纖毛動(dòng)力蛋白(ciliarydynein)●是多頭的動(dòng)力蛋白●基部同A管相連●頭部同相鄰的B管相連●頭部具有ATP結(jié)合位點(diǎn)，能夠水解ATP。纖毛動(dòng)力蛋白◆纖毛和鞭毛的運(yùn)動(dòng)機(jī)制微管滑動(dòng)模型(sliding-microtubulemodel)◆紡錘體和染色體運(yùn)動(dòng)Sliding-microtubulemodelBendingofanaxoneme微管發(fā)動(dòng)機(jī)蛋白功能分類10.3Microfilament◆又稱肌動(dòng)蛋白纖維(actinfilament)◆Microfilamentsareapproximately8nmindiameterandcomposedofglobularsubunitsoftheproteinactin.微絲的形態(tài)結(jié)構(gòu)10.3.1形態(tài)結(jié)構(gòu)和裝配微絲的形態(tài)結(jié)構(gòu)◆F-actin:●F-肌動(dòng)蛋白呈雙股螺旋狀,直徑為8nm,

螺旋間的距離為37nm。◆G-actin:三個(gè)結(jié)合位點(diǎn):●一個(gè)ATP結(jié)合位點(diǎn)●兩個(gè)肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白的結(jié)合位點(diǎn)。肌動(dòng)蛋白10.3.2MicrofilamentAssemblyandDisassembly肌動(dòng)蛋白纖維裝配◆ATP的作用

ActinisanATPase,justastubulinisaGTPase,andtheroleofATPinactinassemblyissimilartothatofGTPinmicrotubuleassembly

◆裝配過(guò)程●成核(nucleation)●延伸(elongation)●穩(wěn)定狀態(tài)(steadystate)MicrofilamentAssembly影響裝配的因素◆G-肌動(dòng)蛋白臨界濃度◆離子的影響●在含有ATP和Ca2+,以及很低的Na+、K+

等陽(yáng)離子的溶液中,微絲趨向于解聚成G-肌動(dòng)蛋白?！裨贛g2+和高濃度K+或Na+的誘導(dǎo)下,G-肌動(dòng)蛋白則裝配成纖維狀肌動(dòng)蛋白。微絲的動(dòng)態(tài)性質(zhì)◆極性◆踏車現(xiàn)象(treadmilling)◆微絲的動(dòng)態(tài)平衡作用于微絲的藥物◆細(xì)胞松弛素B(cytochalasinsB)◆鬼筆環(huán)肽(phalloidin)微絲的動(dòng)態(tài)平衡細(xì)胞松弛素

B的結(jié)構(gòu)10.3.3Actin-bindingproteins微絲結(jié)合蛋白的類型◆單體隔離蛋白

(monomer-sequesteringprotein)◆加帽蛋白(cappingprotein)◆交聯(lián)蛋白(cross-linkingprotein)◆纖維割斷蛋白(filament-severingprotein)◆膜結(jié)合蛋白(membrane-bindingprotein)Actin-bindingproteins膜結(jié)合蛋白微絲切斷蛋白微絲發(fā)機(jī)蛋白:肌球蛋白(myosin)

◆肌球蛋白的結(jié)構(gòu)

由一個(gè)重鏈和幾個(gè)輕鏈組成，并組成三個(gè)結(jié)構(gòu)域∶●頭部含有與肌動(dòng)蛋白、ATP結(jié)合的位點(diǎn)，負(fù)責(zé)產(chǎn)生力。●頸部頸部通過(guò)同鈣調(diào)素或類似鈣調(diào)素的調(diào)節(jié)輕鏈亞基的結(jié)合來(lái)調(diào)節(jié)頭部的活性?！裎膊亢袥Q定尾部是否同膜結(jié)合還是同其它的尾部結(jié)合的位點(diǎn)StructureofamyosinmolecularMyosinsuperfamilytree三類主要肌球蛋白的結(jié)構(gòu)?◆肌球蛋白的功能不同種類肌球蛋白的特殊功能由它們的尾部決定：●肌球蛋白Ⅰ:運(yùn)輸作用●肌球蛋白Ⅴ:運(yùn)輸作用●肌球蛋白Ⅱ:肌收縮、胞質(zhì)分裂MyosinI雙機(jī)性肌球蛋白II的裝配肌球蛋白運(yùn)動(dòng)的機(jī)理：滑動(dòng)模型10.3.4微絲在非肌細(xì)胞中作用◆參與細(xì)胞的連接◆細(xì)胞