Sunuyu indir
Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz
1
Sinaptik Vezikül Endositozu
Doç. Dr. Güvem Gümüş Akay Ank. Üniv. Disiplinlerarası Sinirbilim Doktora Programı/ Sinapsların Moleküler Nörobiyolojisi
2
Aksiyon potansiyeli, akson ucuna her ulaştığında «readily releasable vesicle pool» da
Akson membranına tutunma Membran füzyonu Ekzositoz ile NT salınması
3
Aksonal butonlardaki plazma membranı genişler
Her uyarımda membran füzyonu nedeniyle Aksonal butonlardaki plazma membranı genişler Sinaptik vezikül kaynakları tükenir Akson uçları, bu membran yapılarının yakalanması ve yeniden kullanılabilmesi için bir takım endositik mekanizmalar geliştirmiştir.
4
Yapısal olarak sinaps şeklinin korunması amacıyla membran dengesinin sağlanması gereklidir
Sinaptik vezikül dengesinin sağlanabilmesi için ekzositozla eş zamanlı olarak endositoz süreci de aktive edilir Aksiyon potansiyeli akson ucuna ulaştığında sadece ekzositozu tetiklemekle kalmaz Aynı anda endositozu da tetikler
5
Endositozla hücre içerisine alınan plazma membranı ve diğer proteinler yeniden sinaptik vezikül oluşturulmasında kaynak olarak kullanılır.
6
ENDOSİTOZ YOLAKLARI
7
Aksonal uçlarda istirahat halinde bile ekzo- ve endositoz olayları gerçekleşir.
Aksonal uçlarda büyük yapısal değişiklikler gözlenmez Ancak sinaptik uyarım söz konusu olduğunda bu uyarımın şiddetine bağlı olarak geri döndürülebilen büyük morfolojik ve yapısal değişiklikler meydana gelir
8
Bu koşullar altında meydana gelen endositik ara ürünler EM’da gözlenebilir
Ancak gözlenen yapılara dayanarak endositoz sürecinde meydana gelen olayları basit bir modele oturtmak hiç kolay değildir.
9
Elektrofizyolojik: Membran kapasitansı
Görüntüleme: Dinamik floresan görüntüleme Endosiztozun çok sayıda mekanizma ile meydana gelebileceğini düşündürmektedir Ancak bu tekniklerle elde edilen veriler ile EM verileri arasında ilişki kurmak oldukça zordur.
10
Endozitoz ile ilgili olarak yapılan çalışmaların çoğu non-nöronal hücrelerde gerçekleştirilmiş çalışmalardır. Nöronda bunu yapmak zor: Akson uçları son derece küçük
11
Nöronlarda endositoz yolakları
Klatrin-aracılı endositoz Sinaptik vezikül proteinlerinin hücre içerisine alınmasında son derece önemlidir Sinaptik veziküller, doğrudan içeri alınan klatrin kaplı bu veziküllerin klatrin kılıfından arındırılması ile oluşturulur
12
Akson uçlarında endositoz mutlaka klatrin-aracılı olmak zorunda değil
Caenorhabditis elegans Çok kuvvetli bir uyarıya cevaben meydana gelen ekzositik patlamayı takiben «bulk endozitoz» meydana gelmektedir.
13
KLATRİN-ARACILI ENDOSİTOZ
14
Sinaptik veziküllerin geridönüşümünde Klatrin-aracılı endositozun önemini destekleyen kanıtlar
Ekzositozun indüklenmesinden hemen sonra geçici olarak klatrin kılıflı endozitik yapıların gözlenmesi Katrin-aracılı endozitozun deneysel olarak inhibisyonu sonucu sinaptik vezikül geridönüşümünün bloke olması Sinaptik vezikül geridönüşümünün belli aşamalarda engellenmesi ile büyük klatrin kılıflı yapıların oluşması Klatrin kılıflı veziküller içerisinde esas kargo molekülleri olarak sinaptik vezikül proteinlerinin bulunması Klatrin kılıflı veziküllerin en fazla beyin dokusundan elde edilebilmesi
15
KLATRİN KILIFLAR ve SİNAPTİK VEZİKÜLLERİN OLUŞTURULMASI
Presinaptik klatrin kılıflı veziküllerin kaderi: Kılıftan arındırılma ve erken endozomlarla füzyon
16
Alternatif model: Klatrin kılıflı veziküller doğrudan sinaptik veziküllere dönüştürülebilir
17
Destek 1 Kılıf aracılı tomurcuklanma, en doğru moleküler komposizyona sahip vezikül oluşturulması için genel bir mekanizmadır Çünkü kılıf oluşumu, sadece vezikülün etrafını sarmakla kalmayıp aynı zamanda bir moleküler tasnifleyici olarak iş görmektedir
18
Destek 2 Endositik klatrin kılıfın yapısal bileşenleri, yardımcı diğer moleküller ile birlikte akson uçlarında en yoğun olarak bulunan kılıf proteinleridir Bu nedenle sinaptik vezikül oluşumunda son derece önemli oldukları aşikardır
19
Destek 3 Bu model sinaptik vezikül geridönüşüm sırasında iki ayrı tomurcuklanma basamağına ihtiyacı ortadan kaldırmaktadır Plazma membranından klatrin-aracılı tomurcuklanma Enzomdan tomurcuklanma Sürecin hızlı işlemesi açısından son derece önemlidir
20
Destek 4 Klatrin kaplı çukurcuklar belirgin bir biçimde küçük ve homojen büyüklüğe sahiptir Büyüklükleri sinaptik veziküllere benzer
21
Klatrin Kılıflı Çukurcuk ve Veziküllerin Oluşumu
Klatrin kılıflı çukurcukların nükleasyonu klatrin- adaptör proteinleri ve/veya bir grup yardımcı (accessory) faktörün fosfolipid bilayer’la etkileşmesi ile başlar Adaptörlerin birbirleriyle, diğer yardımcı faktörlerle, kargo proteinleriyle ve klatrinle etkileşmesi klatrin kılıflı çukurcuğun hızla büyümesine neden olur. Böylece ince bir boyun bölgesi ile plazma membranından sitoplazmaya doğru uzanan büyük bir tomurcuk oluşmuş olur Tomurcuğun vezikülden ayrılması ile serbest bir klatrin kılıflı bir vezikül meydana gelir Bu vezikül hemen klatrin kılıfından arındırılır
22
Tüm bu süreç endositozun gözlendiği hücrelerde temel olarak aynı olmakla birlikte, nöronların akson uçlarında bu sürecin özgün özellikleri bulunmaktadır. Kargonun spesifikliği İşlemin hızı
23
Sinaptik veziküllerin son derece kritik ve hata götürmeyen fonksiyonları nedeni ile yeni oluşan vezikülün gerekli olan tüm membran proteinlerini uygun stokiyometride içermesine olanak sağlayacak mekanizmaların varlığına ihtiyaç duyulmaktadır Örneğin bazı membran proteinleri yaklaşık 10 kopya bulunurken bazıları ise sadece 1 kopya olarak bulunmaktadır. Tüm bu süreçlerin doğru işlediğinden emin olacak kontrol noktalarının bulunduğu düşünülmektedir.
24
Klatrin Kılıfın Merkez Bileşenleri
Klatrin kılıf, hücredeki diğer kılıflara benzer biçimde iki tabakalı bir yapılanma göstermektedir. Adaptör proteinlerden oluşan iç tabaka Bunu dıştan çevreleyen klatrin tabaka
25
Klatrin Adaptörleri Tipik olarak membrana bağlanan bir merkezi modül ve buna bağlı esnek kollardan oluşur. Bu esnek kollar da ilave küçük katlanmış modüller ile sonlanır.
26
Plazma membranının hangi bölgesinin endositozla geri alınacağını membran üzerinde bulunan bazı hedef proteinler belirler Örn: Sinaptobrevin 2
27
Hedef proteinler Bu proteinler endositoz için hedefi belirten kısa özel aminoasit dizilerine sahiptirler. Bu dizilere «endositik motif» adı verilir. Endositik motif
28
Endositik Motifler Proteinin sitoplazmik domaininde bulunan ve adaptör proteinler tarafından tanınabilen özel dizilerdir. -NXXY- -YXXφ- Endositik motif
29
Adaptör Protein: AP2 4 altbirimden oluşur
Herbir alt birim «adaptin» proteinleridir α-adaptin β-adaptin µ-adaptin σ-adaptin
30
Endositik motif AP-2’nin, endositozla alınacak hedef proteinlerin bulunduğu plazma membranına yönlendirilmesi Sinaptotagmin 1/2’nin C2B domaini aracılığı ile olur AP2’nin gövde domainin bir tarafı C2B ile diğer tarafı ise hedef proteinin endositik motifi ile etkileşime girer C2A C2B
31
AP2’nin plazma membranına bağlanması için aynı zamanda membran lipidleri ile etkileşim de gereklidir. PIP2 (Fosfatidilinozitol-4,5-bisfosfat)
32
PIP2 bağlanmayı kuvvetlendirir.
PIP2 olmasa da AP2 bağlanabilir, ancak zayıftır
33
KLATRİN YAPISI Distal domain Bir ağır, bir hafif olmak üzere 2 polipeptid zincirinden oluşur Hafif zincir ağır zincirin proksimal domaini ile etkileşir Ağır zincir Hafif zincir Proksimal domain
34
TRİSKELE Sitoplazmada klatrin tek başına bulunmaz
Triskele yapısında bulunur Triskele: Bir merkezden çıkan 3 bacak/çizgi şeklindeki sembol
35
AP-2’nin uzantıları ile etkileşerek membranla ilişkiye geçer
37
Klatrin kılıflı çukurcukların oluşması için hücre içerisinde herhangi bir sinyale ihtiyaç yok
İlk aşamalar aksiyon potansiyeli olsa da olmasa da başlar Çukurcuğun iki yanında kalan membranların birleştirilmesi ve serbest bir vezikül oluşturulması için aksiyon potansiyeline ihtiyaç vardır.
38
Klatrin tek başına bu finali gerçekleştiremez
Membranın iki tarafını birbirine yaklaştıracak gücü yoktur
39
İki ucun sıkıştırılması nasıl olur ve düzenlenir?
α1 Ɣ α-2δ Readily releasable vesicle pool
40
Hücre içerisine giren Ca2+ diğer taraftan membranın iki kenarının birleştirilmesini tetikler.
Bunu nasıl gerçekleştirir?
41
Ca2+ hücre içerisine girdiğinde bir taraftan
Syt 1/2’ye bağlanırken, diğer taraftan da Kalmodulin (CaM) adı verilen başka bir proteine bağlanır
42
Kalmodulin(CaM) Bağlayıcı lob N-lobu C-lobu
43
Herbir lobda ikişer adet EF-hand motifi
44
Her bir lob 2 adet Ca2+ bağlar
45
Ca2+-CaM akson terminalinde farklı proteinlerle interaksyona girerek onları aktive eder
Kalsinörin Enzim Serin/Treonin fosfataz
46
Kalsinörin Proteinlerin Serin/Treonin rezidülerine bağlı fosfat gruplarını kopartır
47
Dinamin Endositoz işlemini sonlandıran asıl proteindir. Enzim GTPaz
GTP GDP + Pi Enerji açığa çıkarır
48
Fosforile iken sitoplazmada serbest halde bulunur
Kalsinörin tarafından defosforile edildiğinde, oluşan vezikülün boyun kısmında spiral şeklinde polimerize olmaya başlarlar
49
Oligomerizasyonla birlikte GTPaz aktivitesi daha da artar
Açığa çıkan enerji ile oluşturduğu spiralde dönüşe ve sıkışmaya neden olur
50
Endofilin Bu arada «endofilin» adı verilen bir protein de sürece dahil olur Boyun kısmında bir halka oluşturarak, dinamin oligomerizasyona aracılık eder
51
Oluşan Endositik Veziklün Endozoma Dönüşmesi
Oluşan endositik vezikül bu haliyle hiçbir işe yaramaz Klatrin klıfından kurtulması gerekir Endofilin, başka bir enzimi bulunduğu veziküllere yönlendirerek bu işte rol alır
52
Sinaptojanin Enzim Fosfataz
Fosfalipid bilayerdaki PIP2’leri defosforile eder Fosfatidilinozitol-4-fosfat’a çevirir Bu olayla birlikte klatrin kılıf ortadan kalkar Bu süreçte HSP70 ve Auxilin’de önemli rol oynar
53
Oluşan Endositik Vezikülün Kaderi?
54
Sinapslarda ve Aksonal Büyüme Konilerinde Lokal Endozomal Sistemler
Hücre membranı reseptörleri ve adezyon moleküllerinin Sayı Erişilebilirlik
55
Nöronlar büyük ve yapısal-fonksiyonel olarak özelleşmiş hücreler
Uzak mesafelerde ve lokal olarak etki gösteren, büyüme faktörleri, nörotrofik faktörler ve elektriksel aktivite gibi hücre dışı uyaranlara duyarlı olan özelleşmiş endozomal sistemlere ihtiyaç duymaktadır
56
“Housekeeping” fonksiyon
Çok sayıda reseptör sisteminin integrasyonu, nöral gelişme sırasında hücre davranışına yön verme açısından son derece kritik öneme sahip Hangi reseptör? Nerede? Ne zaman? Ne kadar? Sinyal iletimi üzerinde ne süre ile etkili?
57
Akson ve dendritlerin gelişip yönlerini belirlemeleri
Endozomal Sistem Akson ve dendritlerin gelişip yönlerini belirlemeleri Nöronal sağ kalım için nörotrofik sinyalizasyon Sinaptik plastisite ve sinaptik iletim Uzun mesafeli, polarize protein trafiği
Benzer bir sunumlar
© 2024 SlidePlayer.biz.tr Inc.
All rights reserved.