Hücre organellerinde spesifik iyon kanalları Prof. Dr. Can Akçalı akcali@ankara.edu.tr

Ders kazanımları Hücre organellerindeki iyon kanallarının genel özelliklerini tanımlayabilir. Organel spesifik iyon kanallarının fonksiyonel önemi Organel spesifik iyon kanallarının klinik önemini açıklayabilir.

İçerik Nukleusa spesifik iyon kanalları Mitokondriuma spesifik iyon kanalları ER spesifik iyon kanalları Lizozom spesifik iyon kanalları

İyon kanalları İyon kanalları  tüm hücrelerin hücre zarında bulunan, gözenek oluşturan, fonksiyonları istirahat membran potansiyeli oluşturmak, aksiyon potansiyelini şekillendirme ve diğer elektriksel sinyalleri iletmek olan membran proteinleridir 1 kanal alanı, 2 - dış açıklık, 3 - seçici filtre, 4 - seçici filtre çapı, 5 - fosforilasyon bölgesi, 6 - hücre zarı

Membrane Proteinleri Fosfolipid tabakasından geçemeyecek moleküllerin geçişini sağlamak. Hücre içi sinyal iletiminde yer almak Enzim olarak fonksiyon göstermek Integral membrane proteins Peripheral membrane proteins

Zardan Akım Zardan geçiş iki yolla olur: Fosfolipid tabakası arasından. Protein kanalları ile. Protein kanalları içi suda çözünür madde geçişi için optimizedir.

9/16/2018 İyon kanalları iyonların zardan diffüzyonu için polar bir çevre hazırlar

Transmembrane Protein From: Molecular Biology of the Cell; Alberts; 1994

Tek geçişli TM Protein

Çok geçişli TM Protein

Gülden Burçak - Hücre Membranları İyon kanalları Transmembran oligomerik proteinler Çoğunlukla bir iyon için selektif Difüzyon hızına yakın hız: 106-107/s, doygunluk yok! Düzenlenebilir aktivite ! Voltaj (Na+ iyon k.) ve ligand (asetil kolin res.) kapılı Yüksek derecede korunmuş yapı Hücrelerin çoğunda Na+, K+, Ca2+, Cl- iyon kanalları Kodlayan genlerde mutasyon hastalık ! Aktivitelerini bazı ilaçlar etkiler ! 25.02.2004

HÜCRE ve ORGANELLER

Neden organellere gereksinim duyulur ? Organeller özelleşmiş işlevleri gerçekleştirebilir. Zarla çevrelenmiş organeller hücrenin bir bölümünü diğer bölümlerinden ayıran bir bölme (konteynır) gibi iş görebilir. Organellerin zarları kimyasal reaksiyonların oluşması için bir bölge sağlayabilir.

Nükleer zar (zarf)

Nükleer Kanallar Nükleer porlar çift zarlı nukleus membranında yerleşmiştir. Simetrik kanallardır. Yaklaşık 2000 nükleer por kompleks (NPC) bulunmakta. NPC’yi oluşturan proteinler Nucleoporinlerdir.

NPC 1.)Nuclear Envelope 2.)Outer Ring 3.)Spokes 4.)Basket 5.)Filaments.

Çekirdek zarında NPC

Nukleoporinler Nucleoporinler yaklaşık 30 proteinden oluşmuş bir ailedir. Nucleoporin 62 en çok bulunandır. Nucleoporinler çekirdek zarından molekülleri büyük bir hızla taşırlar. Tek NPC bir dakikada 60,000 protein molekülünü taşıyabilir.

Nucleoporinler Birçok nucleoporin az sayıda amino asit tekrarından oluşmuştur. Bu amino asitler taşıma sırasında taşıma faktörlerine bağlanmaktadır. Gly-Leu-Phe-Gly X-Phe-X-Phe-Gly X-X-Phe-Gly

Nucleoporinler NPC’leri çekirdek zarına bağlayan transmembran proteinleri de olabilir. Dinamik proteinlerdir. Mitoz sırasında NPC’lerin çözünmesi sırasında kompleksten ayrılır.

Nükleoporinlerin önemi Nukleoporin 62 Diabetes (nucleoporin glikozillenmesinde artış),  Primary bilier siroz cirrhosis (otoimmun),  Parkinson ve Alzheimer hastalığı gibi nörodejeneratif hastalıklar Nukleoporin 88 prekanseröz displaziler ve malign tümörlerde artmış ifade.

(A) Membrane structure of the nuclear envelope (A) Membrane structure of the nuclear envelope. ONM, outer nuclear membrane; INM, inner nuclear membrane; PNS, perinuclear space; ER, endoplasmic reticulum; NR, nucleoplasmic reticulum; NPC, nuclear pore complex (depicted as two yellow bars).

(B) Three routes of ion transport at the nuclear periphery (bidirectional black arrows): through the NPC (1), across the ONM (2), and across the INM (3).

(C) Reported ion channel activities in the NE of mammalian cells (C) Reported ion channel activities in the NE of mammalian cells. IP3-regulated Ca2+ channels in the INM (including the NR) and ONM are presumed to release Ca2+ from the perinuclear space into the nucleoplasm and cytoplasm, respectively. A Ca2+-ATPase has been identified in the ONM. The direction of ion flow is unknown for K+ and Cl– channels.

(D) Nuclear membrane ion channels, transporters, NUPs These proteins are needed for Ca2+ oscillations (zig-zag line) that occur on both sides of the NE during cellular signaling. CASTOR and POLLUX (blue ovals) may be K+channels that regulate the membrane potential of the INM and/or ONM to trigger release of Ca2+ from the perinuclear space through as yet unidentified voltage-sensitive Ca2+ channels (red ovals). An (unknown) Ca2+-ATPase (orange spheres) presumably pumps Ca2+ back into the perinuclear space. A hypothetical function of NUP85 and NUP133 in perinuclear Ca2+ oscillations is regulation of the Ca2+ permeability of

Mitokondrium

İki koruyucu kanalın, mitochondrial K+channels (mitoKATP and mitoKCa), kalbi iskemi hasarına karşı koruduğu gösterilmiştir. PTP veya IMAC’ın açılması ise Mitochondrial membrane potentialın (Δψm )çökmesine neden olur. Δψm ATP oluşturma amacıyla fonksiyonel ETS için gereklidir. Koruyucu kanallar PTP açılmasını inhibe ederler. ROS ve Ca2+ üzerinden veya PTP protein kompleksi ile direkt etkileşimle bunu gerçekleştirirler.

PERMEABILITY TRANSITION PORE Bu kanal non-selektif olarak 1500 Da ‘na kadar büyüklükteki molekülleri mitokondriye aktarır. Oxidative stress, Ca2+, ve depolarizasyon ile aktive olur ve cyclosporin A (CsA) ile inhibe olur. . PTP multiprotein kompleksinden oluşmuştur. mitochondrial ANT, voltage-dependent anion channel of the outer membrane (VDAC), F1F0 ATPase, cyclophilin D, the receptor for CsA PTP açılması cytpchrome c salınımı ve apoptoza neden olur.

Endoplazmik retikülüm

Trimeric intracellular cation channels (TRIC) A, TRIC-A ve TRIC-B 2 trimeric intracellular cation kanalının iki isoformudur. Her ikiside kalsiyum regülasyonundan sorumludur. TRIC-A modulates ryanodine receptor (RyR)–mediated Ca2+ release from the sarcoplasmic reticulum (SR), and TRIC-B facilitates IP3 receptor (IP3R)–mediated Ca2+ release from the endoplasmic reticulum (ER). B, TRIC kanallarının SR/ER membran üzerinde topolojik modeli. SERCA indicates sarco/endoplasmic reticulum ATPase.