Endoszimbionta sejtorganellumok II. A peroxiszóma, a centriólum és a színtest .

1. Endoszimbionta sejtorganellumok II. A peroxiszóma, a centriólum és a színtest. 2011. November 14. Dr.Tóth Sára Egyetemi docens Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet

3. Membrán nélkül - Centriólum Membránnal Mitokondrium Peroxiszóma Kloroplasztisz Endoszimbionták = sejtorganellumok

4. A peroxiszóma jellemzői • Egyszeres membrán (egy lipid bilayer) • Szelektív fehérje import • Nincs DNS-e (genomja) • Jellemző enzimjei: kataláz, húgysav-oxidáz (krisztalloid)

5. A peroxiszóma szerkezete

6. Peroxiszóma növényi sejtben Peroxiszóma Krisztalloid Kloroplasztisz

7. Peroxiszóma állati sejtben Krisztalloid Mátrix

8. Különböző fajok peroxiszómái

9. Peroxiszóma állati sejtben Immuncitokémia

10. Funkciói • Számos biokémiai folyamatban: RH2 + O2= R + H2O2 • Kataláz:H2O2 + R’H2= R’ + 2H2O(méregtelenítésmájban,vesébenpl.metanol, etanol, fenolok) • Zsírsav oxidáció (mint a mitokondriumokban, de növényekben és gombákban csak a peroxiszómákban)

11. A peroxiszóma funkciói • Különböző anyagok szintézise • glicerolipidek • plasmalogen(a myelin ~80 %-át alkotó • foszfolipid) • koleszterin • epesavak • Oxidációs folyamatok • Hosszú és nagyon hosszú szénláncú zsírsavak = LFA és VLCFA oxidációja (növényekben kizárólag a peroxi- • szómákban) • purin metabolizmus • „d” aminosavak oxidációja • A fenti folyamatokban melléktermékkéntH2O2 • keletkezik. • AKATALÁZ enzim eliminálja aH2O2-t (méregtelenítés) • 2 H2O2= 2 H2O+ O2

12. Zsírsav oxidáció a peroxiszómában • A közepes láncú zsírsavak (10-20C) a peroxiszómákbanés a mitokondriumokban is lebomolhatnak. • A oxidációitt is 4-lépéses folyamat, de a FAD ésa NAD által összegyűjtött elektronokközvetlenül az O2-hez jutnak, káros H2O2keletkezik, amely a katalázenzim által rögtön H2O-vá és O2-é alakul át. • Az energiahő formájában szabadul fel, nem tárolódik ATP formájában.

13. A mitokondriális és peroxiszómális folyamatok összehasonlítása ! ! !

14. Az állati sejtek peroxiszómáiban termelt acetil-CoA a citoszolbakerül, ahol a koleszterinés más metabolitok szintéziséhez használódik fel. • A mitokondriumés a peroxiszóma-oxidációs enzimjeieltérő módon szerveződnek: különálló enzimeka mitokondriumokban (mint a Gram-pozitív baktériumokban)és egy komplexet alkotnak a peroxiszómákban (mintaGram-negatív baktériumokban),ahol legalább két enzimvan egy polipeptid láncban.

15. Peroxiszómákban és Gram-negatív baktériumokban Mitokondriumokban és Gram-pozitív baktériumokban A mitokondriumés a peroxiszóma-oxidációs enzimjeieltérő módon szerveződnek

17. Peroxiszómális poszt-transzlációs transzmembrán transzport A fehérje import hajtóereje az ATP hidrolízis.

18. A peroxiszóma membrán körülveszi az üres peroxiszóma mátrixot A membránon keresztül újabb fehérjék importálódnak a mátrixba Peroxiszóma membránfehérjéi beépülnek a membránba

19. Peroxiszómális szignál szekvencia PTS = Peroxisomal targeting signals PTS1 = 3-aminosav hosszú; SKL (Ser-Lys-Leu)

20. A peroxiszóma mátrix fehérjéinek transzportja Pex-ek = peroxinok = peroxiszóma biogenezis faktorok. A peroxiszómák felszínén mint citoszol receptorok vagy dokkoló fehérjék működnek

21. Kataláz transzport a peroxiszómába PTS1R = Pex5 Az importálandó fehérjék nem tekerednek le. Így bizonyos oligomer fehérjék egy csoportként importálódnak.

25. A peroxiszóma biogenezis és osztódás modellje PMP = peroxisomal membrane protein Alberts és mtsai: Molecular Biology of the Cell, 5. kiadás, 2008 nyomán

26. A peroxiszóma mátrix és membrán fehérjéieltérőúton jutnak be a peroxiszómába

27. A peroxiszomális membránfehérjék (PMP-k) eredete A peroxiszómák osztódása: kettéhasadás Alberts és mtsai: Molecular Biology of the Cell, 5. kiadás, 2008 nyomán

28. A peroxiszómális fehérje import tisztázatlan kérdései

29. A peroxiszóma keletkezése

30. Élesztő (Yarrowia lipolytica) Ember

31. A peroxiszóma összeszerelődés lépései Élesztő (Yarrowia lipolytica) Ember

32. Az ER szerepe a peroxiszóma biogenezsisben

33. A Pex19 alternatív szerepe a peroxiszómális membránfehérjék (PMP-k) membránba illesztésében

34. A peroxiszóma komponensek továbbilehetséges forrásai

35. Peroxiszómális fehérjék és a velük kapcsolatos emberi betegségek

36. Peroxiszómális betegségek Mendeli öröklődés Zellweger szindróma 1 hónapon belüli halál Üres peroxiszómák Mutáns Pex5

37. Peroxiszóma nélküli Zellweger fibroblasztok Genetikailag módosított (Pex5 transzfektált) fibroblasztok peroxiszómákkal

38. X-hez kötött újszülöttkori adrenoleukodystrophia (ALD) 16 hónapon belüli halál Abnormális  oxidáció VLCFA felhalmozódás VLCFA = Very long chain fatty acid = nagyon hosszú láncú zsírsav ALDP = ALD protein = ABC transzporter (D1 típusú)

39. Zsírsav lebontás a peroxiszómában

40. Lorenzo Odone (1978-2008) 22 évvel élt tovább az orvosok által jósoltnál!!

41. Lorenzo olaja mellett az ex vivo génterápia is egy távlati lehetőség

42. A ZELLWEGER SZINDRÓMA-SZERŰ RENDELLENESSÉGEKKEL KAPCSOLATOS PEX MUTÁCIÓK MUTÁCIÓ GYAKORISÁG FUNKCIÓ % PEX1 58 Peroxisome biogenezis és PTS receptor reciklizálás a citoszolba PEX2 4 E3 ligáz; PTS receptor ubiquitináció PEX3 <1 PMP biogenezis és Pex19 receptor PEX5 2 A peroxiszómális mátrix protein import PTS1 receptora PEX6 16 Peroxiszóma biogenezis és PTS receptor reciklizálás a citoszolba PEX10 3 E3 ligáz; PTS receptor ubiquitináció PEX12 9 E3 ligáz; PTS receptor ubiquitináció PEX13 1 Peroxiszóálisl mátrix protein import PEX14 <1 A peroxiszómális mátrix protein import transzlokonjának egyik komponense PEX16 1 PMP biogenezis PEX19 <1 PMP biogenezis; pre-peroxiszómális vezikulumok lefűződése az ER- ról PEX26 3 A Pex6 peroxiszómális membrán receptora

43. Mitokondrium Peroxiszóma • Endoszimbionta • Endoszimbionta • DNSésfehérje • szintézis (korlátozott) • Nincs DNSés fehérje • szintézis • Részleges lipid és • fehérje import • Részleges lipid és teljes • fehérjeimport • Oxidációs folyamatok • ATP termelés • Nincs H2O2 termelés • Oxidációs folyamatok • Nincs ATP termelés • H2O2termelés • A mtDNS anyai • öröklődése • Mendeli öröklődés

44. Membrán nélkül - Ostor/Centriólum Membránnal Mitokondrium Peroxiszóma Kloroplasztisz Endoszimbionták = sejtorganellumok

46. Az eukaryota ostor eredete I.

47. Az eukaryota ostor eredete II.

48. Az eukaryota ostor eredete III.

49. Az ostor/csilló szerkezete

50. A centriólum és a bazális test szerkezete