Interakce buněk s mezibuněčnou hmotou

Interakce buněk
s mezibuněčnou hmotou
B. Dvořánková
Obsah přednášky
•
•
•
•
Buňka a její organely
Extracelulární matrix
Interakce buněk s ECM i navzájem
Kultivace buněk in vitro
Buněčné jádro
• Buněčná membrána –
fosfolipidová
dvouvrstva s póry
• Chromatin – všechny
chromozomy
DNA řídí veškerou
činnost buňky - RNA
• Jadérko – sestavují
se ribosomy, pak
průchod do
cytoplazmy
Alberts: Molecular Biology of the Cell
Jadérko
• kompartment v jádře, kde
se sestavuji ribosomy
• ribosomy pak procházejí
do cytoplazmy póry v
jaderné membráně stejně
jako RNA
• ribosomy a RNA pak
spolupracují vně jádra a
vytvářejí veškeré
proteiny, potřebné pro
život buňky
Mitochondrie
• Vlastní DNA
• Základní zdroj energie
• Probíhá oxidativní fosforylace - štěpení cukrů na
oxid uhličitý a vodu - zdroj ATP
Alberts: Molecular Biology of the Cell
Ribozomy
Volně v
cytoplazmě –
produkce
proteinů pro
potřeby v buňce
Uchycené na ER
– produkce
proteinů na
export a pro bun.
membránu
• Nemají vlastní
membránu
• Syntéza proteinů
• Jsou to komplexy
RNA – bílkovina,
složené ze dvou
jednotek
• Připojují se k mRNA
Alberts: Molecular Biology of the Cell
Endoplazmatické retikulum
• Drsné ER x hladké ER
• Největší orgán buňky,
systém kanálků a
cisteren
• Zvětšuje vnitřní povrch
buňky- význam pro její
metabolizmus
• Syntéza strukturálních • Napojeno na jádro a
Golgiho aparát
i enzymatických bílkovin
a jejich transport
Alberts: Molecular Biology of the Cell
Golgiho komplex
• Soustava buněčných
váčků, které slouží k
přechovávání, úpravě
a transportu bílkovin
• Probíhají zde
posttranslační úpravy –
proteolytický rozklad,
ostraňování a
navazování
nebílkovinných složek
Alberts: Molecular Biology of the Cell
Cytoskelet
• Síť proteinových
vláken a tubulů
• Opora buňky- udržení
tvaru
• Ukotvení buněčných
organel
• Transport látek
• Účast při buněčném
dělení
• Mikrofilamenta
• Intermediární filament
• Mikrotubuly
Cytoskelet
Krátká, pružná –vytvářejí
stresová vlákna;
spolupůsobí s myosinem
Silná vlákna, nejsou
schopná kontrakce;
mechanická pevnost
buňky
Diagnostika tumorů
Transport struktur a látek
po buňce; dutá vlákna z
tubulinů, ukotvena v
centrozómu
Alberts: Molecular Biology of the Cell
Cytoplazmatická membrána
• Dvě vrstvy fosfolipidů
• Fosfolipidové
molekuly jsou
bipolární – hydrofilní
konce jsou na
povrchu dvojvrstvy,
hydrofobní směřují
dovnitř
• Proteiny, cholesterol
Alberts: Molecular Biology of the Cell
Extracelulární matrix
• Tkáně jsou tvořeny nejenom buňkami, velký podíl
„mezibuněčného prostoru“ – extracelulární matrix
• Složena z celé řady proteinů a polysacharidů, které jsou
lokálně sekretovány buňkami a následně uspořádány do sítí
• Úzce spojena s povrchem produkujících buněk, ovlivňují
jejich vývoj, polaritu i chování
• Určuje fyzikální vlastnosti tkání
• Škála komponent i jejich uspořádání umožňuje velkou
variabilitu ECM podle funkčních potřeb tkáně (kost, rohovka,
šlacha)
• ECM je vytvářena a orientována buňkami v ní obsaženými
Glykosaminoglykany
• Nerozvětvené polysacharidové řetězce –
disacharidová jednotka – aminocukr +
kyselina uronová
• negativně nabité – silně hydrofilní – vytváří
porézní hydrogely
• Méně než 10 w%, ale vyplňují téměř
veškerý prostor
• Hyaluronan, chondroitin sulfát, heparan
sulfát, keratan sulfát
Proteoglykany
•
•
•
•
GAG vázané na bílkovinné jádro (většinou glykoprotein)
Proteoglykany x glykoproteiny
95 w% cukrů x 1-60 w% cukrů
Vázáné na plazmatické membráně mohou fungovat jako
ko-receptory
Proteiny ECM
• Kolageny – hlavní proteiny ECM
– Pojivová tkáň - I,II,III, XI - kolagenní vlákna
– Bazální lamina – IV – sítě
• Elastin – pružnost tkání
• Fibronectin – adhezivní protein – vazba
buněk na ECM
• Glykoproteiny – migrace buněk, migrační
dráhy při vývoji embrya
• Laminin – bazální lamina
Extracelulární matrix
Alberts: Molecular Biology of the Cell
Bazální lamina
Na rozhraní mezi epitelovými buňkami a pojivovou tkání
vytváří matrix bazální laminu – tenkou, ale pevnou
vrstvu, která významně ovlivňuje chování buněk
Alberts: Molecular Biology of the Cell
Bazální lamina
• 40-120 nm
• Kolagen IV
tvoří rošt
• Heparansulfátproteoglykan
• Laminin
• Entakti
Alberts: Molecular Biology of the Cell
Integriny
• Vazba buněk k ECM
• Transmembránové heterodimery
– nekovalentně vázané
glykoproteiny, α + β
• Vazba na cytoskelet
• Umožňují komunikaci cytoskeletu
a ECM přes buněčnou membránu
• Buňky mohou regulovat aktivitu
svých integrinových receptorů
Alberts: Molecular Biology of the Cell
Interakce buňka - ECM
• Integriny
–
–
–
–
Mnoho typů
Vždy 2 různé řetězce
Ukotveny na aktin
Na intermediární filamenta – α6β4 −
hemidesmosomy
• Transmembránové proteoglykany
- syndekany
Alberts: Molecular Biology of the Cell
Kultivace buněk in vitro
• Nepřirozené podmínky
• Studium buněčné stavby, chování buněk,
vývojová biologie
• Medicínský výzkum – studium nádorových
buněk i dalších chorob
• Možnost využít in vitro namnožených
buněk či vytvořených transplantátů v léčbě
pacientů
Kultivace buněk in vitro
• Zdroje buněk
– Vzorky tkání nebo
izolace z krve,
exudátu…
– Buněčné linie
• Adheze buněk
– Sklo
– Plastik – PS – úprava
– Potahování – kolagen,
fibronecti, želatina
– 3-D kultury bio- nebo
biosyntetické sítě
800
700
600
500
400
300
200
100
0
BSA
PBS
Man-BSA
Hep
Fuc-BSA
24 H
72 H
144 H
Time (Hours)
Growth of human
keratinocytes on
polystyrene with
preadsorbed
neoglycoligand containing
mannose clusters, influence
of presence of Ca cations
N um ber of keratino cytes
Epidermal cells without
feeders cultured on
6 00
5 00
Absorbance (%)
Absorbance (%)
Cultured keratinocyte grafting
Man -BSA
Man -BSA ( -Ca)
4 00
α-D-Man-BSA
3 00
2 00
1 00
0
24 H
72 H
Time (Hour s)
Cultured keratinocyte grafting
ConA binding
Fkuorescence intensity
160
140
120
100
80
60
40
20
0
pHEMA
pHEMA-MA-(CH2)5-aMan
Polymer
Cultured keratinocyte grafting
Migration of
cultured
keratonocytes
from discs with
mannose clusters
to dishes
precolonized with
3T3 cells