«ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

79
«ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ» ΕΙΔΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΕΙΔΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ Διάλεξη: ρουσίαση: Δρ. Μ.Χ. Αντωνέλου, 07/05/08 ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου http://kyttariki.biol.uoa.gr , http://multimedia.biol.uoa.gr Ιστοσελίδες μαθημάτων

description

ΕΙΔΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ. Διάλεξη:. «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ». Παρουσίαση: Δρ. Μ.Χ. Αντωνέλου, 07 /0 5 /0 8. http://kyttariki.biol.uoa.gr , http://multimedia.biol.uoa.gr. Ιστοσελίδες μαθημάτων. ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου. - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

Page 1: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

«ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΕΙΔΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣΕΙΔΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Διάλεξη:

Παρουσίαση: Δρ. Μ.Χ. Αντωνέλου, 07/05/08

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

http://kyttariki.biol.uoa.gr, http://multimedia.biol.uoa.gr

Ιστοσελίδες μαθημάτων

Page 2: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΕΡΥΘΡΟΕΙΔΗ ΚΥΤΤΑΡΑRBC (XVII)

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 3: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΟ

90μm3 -140μm2 (98μm2)

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 4: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ

X100.000

Μία από τις καλύτερα μελετημένες

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

(Μαργαρίτης & Παπασιδέρη, 1979; Materia Medica Greca, 1:47)

(Margaritis et al., 1977; J.Cell Biology, 72:47)

X62.000

6-9nm

Ψυκτοεξάχνωση/Μονόπλευρη σκίαση

Ψυκτοεξάχνωση/Κυκλική σκίασηΕπανασυγκροτημένα λιπιδικά κυστίδια

30Α90Α

X230.000

1960-’70D. BrantonH. Moore

Page 5: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

• Tυπικοί και «ιδιαίτεροι»• Μεταφορά υλικών και πληροφορίας,

ηλεκτροχημικό δυναμικό, επικοινωνία, ανοσολογική αναγνώριση, μεταγωγή σήματος κλπ

• Ικανότητα ελαστικής παραμόρφωσης RBC (cellular deformability)

γεωμετρία ιξώδες κυτταροπλάσματος μηχανικές ιδιότητες

μεμβράνης• membrane deformability • membrane stability

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟΙ ΡΟΛΟΙ

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 6: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟΙ ΡΟΛΟΙ

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

•ελαστική/εκτατή/συμπιέσιμη-ανθεκτική

Page 7: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΛΙΠΙΔΙΑΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ

95%

Sp4.1

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 8: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΛΙΠΙΔΙΑΚΗ ΚΑΤΑΝΟΜΗ

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

0

25

50

25

50

Tota

l p

hosp

holip

id (

%)

Total

SM PC

PE

PS

PA PIPn

SM, sphingomyelinPC, phosphatidylcholinePE, phosphatidylethanolaminePS, phosphatidylserinePA, phosphatidic acidPIPn, phosphatidylinositol-(n)-phosphate

(Daleke DL, Curr.Opin.Hematol., 15:191, 2008)

Outer leaflet

Inner leaflet

Page 9: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

• Απομόνωση: Υποτονική αιμόλυση (20mOsm)• Dodge et al., 1963; Arch. Biochem. Biophys., 100:119• Steck et al., 1971; Biochemistry 10:2617

Steck T.L., 1974; J. Cell Biol., 62:1

ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

•“White ghosts”

Page 10: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

σπεκτρίνες (1, 2) (280kd)

Ζώνη 3 (ΑΕ1) (90-100kd)4.1R

4.2 (παλλιδίνη) (72kd)

αγκυρίνες (2.1, 2.2, 2.3 κλπ)

4.9 (δεματίνη)5 (β-ακτίνη) (45kd)6 (G3PD)

7 (7.2b στοματίνη) (32kd)8 (?) (21kd)

αιμοσφαιρίνη (12-16kd)

(Laemmli U.K., 1970)

αSp βSpank 2.12.2

2.3

34.14.24.9578

(Fairbanks et al., 1971)

ghosts

ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 11: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

γλυκοφορίνες

ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Αντιγόνα ομάδων αίματος

Page 12: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ

Page 13: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ

Οι πρωτεΐνες της ερυθροκυτταρικής μεμβράνης έχουν μεγάλο βαθμό συγκρότησης/ολιγομερισμού

Page 14: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

(Bruschi et al., 2005; J Proteome Res., 4:1304)

> 500 spots

ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ

Page 15: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

(Kakhniashvili et al., 2004; Mol Cell Proteomics, 3:501)

ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ

Page 16: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

(Kakhniashvili et al., 2004; Mol Cell Proteomics, 3:501)

ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ

GpA, CD59

CD44BCAM

RAP1A, RalA

G3PDaldolase

Glutathionetransferase

2C

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 17: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ

(Pasini et al., Blood 2006)(Pasini et al., Blood 2006)

340 proteins in membrane (252 soluble) (30% Membr.prot=B3)

Binding (115), catalytic activity (98), transporters (47), signal transducer (29), structural activity (24) (small GTPases the most numerous intracellular signaling proteins in RBCs)

(20) (SA)

(Goodman et al., Exp.Biol.Med 232:1391, 2007 751 RBC membrane proteins)

Page 18: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

4 ΔΕΚΑΕΤΙΕΣ ΜΕΛΕΤΗΣ

αφθονία, προσβασιμότητα

αρχετυπικό σύστημα μελέτης

νέες πρωτεϊνες, συμπλέγματα, δομές

καθαρότητα

κληρονομικέςμεμβρανοπάθειες

κοινές αιματολογικές(και μη-) νόσοι

μη-ερυθροειδή κύτταρα

μη-αιματολογικοίκλινικοί φαινότυποι

ωρίμανση, γήρανση,κυτταρική απόσυρση

ΠΚΘ, απουσία πυρήνα, μιτοχονδρίων

αποτελεσματικότηταμεταγγίσεων

εξωκυττάριακυστιδιοποίηση

DRM’s/rafts

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 19: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

(Low)

ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 20: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

(Delaunay J., Blood Reviews, 2006)

ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

(gas-channels: ammonium transport function)

Band 3 macrocomplex

4.2 CD47, RhAG glycozyl.

B3-mut 4.2, CD47, Rh, RhAG

Άμεση αλληλεπίδρ.

και CD47/4.2

Page 21: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ

Page 22: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

LIPID RAFTS

Σχηματίζουν απομονωμένες πλατφόρμες (μικροδιαμερισματοποίηση) στη μεμβράνη λειτουργικά σημαντικές για τη δημιουργία συμπλόκων σηματοδότησης, διαλογή μεμβρανικών πρωτεϊνών

Lipid rafts (Λιπιδικές μικροδομές ή «σχεδίες» ή «κανώ» DRM)

Εκτεταμένες/πακεταρισμένες αλκυλοαλυσίδες λιπιδίων

Ενσωμάτωση/αποκλεισμός

Πρωτεΐνη-πρωτεΐνηΠρωτεΐνη-λιπίδια

Page 23: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

Lipid rafts ΕΜ: πλούσια σε σφιγγολιπίδια, χοληστερόλη και πρωτεΐνες (0.1%-3% of total EM proteins) όπως GPI-anchored proteins (AChE), stomatin (Δ, 7.2b), flotillins (Δ), Β3, peroxiredoxin-2, Hb, synexin, sorcin

T

(Salzer and Prohaska, (Salzer and Prohaska, 2001; 2001; Blood, 97:1141Blood, 97:1141))

Μερική συσχέτιση ορισμένων κατηγοριών RBC-LR με το σκελετό μέσω ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων ή δεν περιέχουν καθόλου σκελετικές πρωτεΐνες? Gαs, Sp, actin, 4.1, 4.2 (εν μέρει σχετίζονται)

LIPID RAFTS

Page 24: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

5 κύριες και πολλές δευτερεύουσες πρωτεΐνες(Murphy et al, (Murphy et al, 2004; 2004; Blood, 103:1920Blood, 103:1920))

Πολλαπλοί πληθυσμοί Lipid Rafts (stomatin/flotillin/synexin)

ΜΔΕ-2008-Μεμβρανοπάθειες-Αντωνέλου

LIPID RAFTS

Page 25: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ANIONTOΑΝΤΑΛΛΑΚΤΗΣ

Ανταλλαγή ανιόντων

Ανταλλαγή αερίων αναπνοής

Page 26: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ANIONTOΑΝΤΑΛΛΑΚΤΗΣ

Carbonic anhydrase II (metabolon with B3)

Η ζώνη-3 είναι ο κύριος συνδέτης της μεμβράνης με το σκελετό

Page 27: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ANIONTOΑΝΤΑΛΛΑΚΤΗΣ

•Πολυλειτουργική•Γλυκοζυλιωμένη•Φωσφορυλιώνεται•Αντιγόνα Diego•Ρύθμιση μεταβολισμού•Γήρανση RBC•Υποδοχέας παρασίτου ελονοσ.•Νεφροί (pH) και εγκέφαλος (μίτ.)

911αα / 90-100 kDa

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

52 kDa

43 kDa

33αα

Page 28: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ANIONTOΑΝΤΑΛΛΑΚΤΗΣ

•H συσσωμάτωση της ζώνης-3 αυξάνει με την ηλικία/οξείδωση/μόλυνση•Mutations: HS, SAO, HSt, oξέωση νεφρικών σωληναρίων.

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

TEΤΡΑΜΕΡΗ

Page 29: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΓΛΥΚΟΦΟΡΙΝΕΣ

ΚΥΡΙΕΣ ΔΕΥΤΕΡΕΥΟΥΣΕΣ

ΕΡΥΘΡΟΕΙΔΙΚΕΣ

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 30: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΓΛΥΚΟΦΟΡΙΝΕΣ

GpA

•Ρυθμιστική πρωτεΐνη του συμπληρώματος•Αντιγόνα ομάδων αίματος MN, Wright (Β=Ss)•Φωσφορυλιώνεται•Υποδοχείς παρασίτου ελονοσίας και Sendai•Cell recognition/erythrophagocytosis•Λειτουργεί αντισταθμιστικά με band 3•(-)GpA, (-) GpB Φυσιολ. Μηχανική RBC•Με πρόσδεση IgGs Sk, Deform., B3•Band 3, 4.1, 4.2 (?)•CDA I, II, ΡΝΗ

RBC-specific

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 31: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΓΛΥΚΟΦΟΡΙΝΕΣ

Διμερισμός GpA στην ερυθροκυτταρική μεμβράνη

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 32: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΓΛΥΚΟΦΟΡΙΝΕΣ

H GpA είναι πρωτεΐνη-συνοδός της B3 κατά τη βιοσύνθεση/trafficking

(Williamson & Toye, BCMD, 2008, in press)

106 copies/RBC

Anti-GpA decrease in the rotational mobility of B3Most dRTA mutations of B3 do not cause RBC phenotype due to GpA

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 33: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΓΛΥΚΟΦΟΡΙΝΕΣ

Γλυκοφορίνη C

•Δευτερεύουσες γλυκοφορίνες•Μη-ερυθροειδικές (πνεύμ., ήπαρ, νεφροί)•Gerbich (Ge), Lsa, Webb, Dha•3 domains

I

II

III

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 34: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΓΛΥΚΟΦΟΡΙΝΕΣ

(ΜcMulin, 1999)

p55

Γλυκοφορίνη C

Ρύθμιση κυτταρικού σχήματοςΡύθμιση μηχανικών ιδιοτήτων

GpC-----4.1R*-----p55

Hereditary elliptocysosis + variationsΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 35: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΤΟΜΑΤΙΝΗ

(Wang &Morrow, 2000)

7.2b

•31kDa, 7.2b

•Εφράζεται σε διαφορετικούς Ιστούς

•Υδρόφοβο domain (NH2, COOH* cyt)

•Membrane-associated (integral)

•Oligomeric (9-12 monomers)

•Κύριο συστατικό των RBC LR

•Σύνδεση με Sk

•$ in folds and protrusions

•Ρύθμιση διαπερατότητας ιοντ. Καναλ

•Ανοσοκατακρημνίζεται με μεταφ. Γλυκόζης

•Hereditary stomatocytosis (mutations?)ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 36: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

• Channel-forming integral protein (CHIP28)Channel-forming integral protein (CHIP28)• Κύριος πρωτεϊνικός δίαυλος νερού• Αρχετυπικό μέλος υδατοπορινών• Οσμωτικός-υδατοεπιλεκτικός πόρος• Ομοτετραμερές (4 πόροι) (γλυκοζυλιωμένος)• NH2, COOH in cytoplasm• Άφθονη σε νεφρούς, επιθήλια• (-/-) όχι κλινική συμπτωματολογία

ΥΔΑΤΟΠΟΡΙΝΗ

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 37: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

• GLUT1GLUT1• Μη-ερυθροειδική• 55 kDa, 700.000 • 12TM, NH2, COOH• Part of 4.5b• Ετερογενώς γλυκοζυλιωμένη σακχ.καταλοίπων ενεργότητα μεταφ.• Επιταχύνει παθητική διάχυση γλυκόζης• Dimers/tetramers

ΜΕΤΑΦΟΡΕΑΣ ΓΛΥΚΟΖΗΣ

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 38: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

• 140 kDa• Εξαρτώμενη από ATP αποβολή

Ca++• Ανταλλαγή Ca++/H+• Ενεργοποιείται από το

σύμπλεγμα calmodulin/Ca++

ATP-άση ιόντων Ca++

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 39: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΙΑΡ, Integrin-associated protein

Surface glycoprotein, 50kd, storage lesion

Σε nl RBC, η CD47 προσδένεται και ενεργοποιεί τη ρυθμιστική πρωτείνη α (SIRPa) των μακροφάγων, οδηγώντας σε παρεμπόδιση της ενεργοποίησής τους & της ερυθροφαγοκυττάρωσης (CD47-SIRPa signalling)

CD47

(Delaunay J., Blood Reviews, 2006)

Σύμπλοκο Rhesus

Page 40: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΚΕΛΕΤΟΣ

βιμεντίνηδεσμίνη

Εκχύλιση κυττάρου με Triton X-100

3D structure

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 41: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΚΕΛΕΤΟΣ

2D-structure

Sp’s

4.1

actin

ίχνη Hb

σκελετοί

Κοντά πρωτονημάτια ακτίνης (33-37 nm)

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 42: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΚΕΛΕΤΟΣIδιαίτερα ανεπτυγμένος (65%) εξασφαλίζει μηχανικές ιδιότητες

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 43: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΚΕΛΕΤΟΣ

Αυτό το μοντέλο βρίσκει εφαρμογή και σε άλλους ιστούς/κύτταρα/ οργανίδια με διαφορετική όμως οργάνωση και λειτουργία

ΣΗΜΕΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ:

1) Sp-ank (band 3) (***)

2) Sp-4.1R-actin-p55-GpC

3) Rh, RhAG-ank

4) Sp, 4.1R PS

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 44: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

(Liu et al., 1987; J.Cell Biol., 104:527-536)

ΣΚΕΛΕΤΟΣ

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Πυκνό και νηματώδες δίκτυο, αλλά με έκταση και αρνητική χρώση…

(Palek & Sahr,1992)

Page 45: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΚΕΛΕΤΟΣ

Page 46: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΚΕΛΕΤΟΣ

ΣΥΜΠΛΟΚΑ ΖΕΥΞΗΣ:ΣΥΜΠΛΟΚΑ ΖΕΥΞΗΣ:

Τα κομβικά σημεία διασταύρωσης

των SpT μεταξύ τους και με τα

πρωτονημάτια ακτίνης

Οριζόντιες διαπρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις σε επίπεδο SK

240-360 ΣΖ/μm2

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 47: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΠΕΚΤΡΙΝΗ

•Eκτεταμένο, γραμμικό, εύκαμπτο, αρθρωτό, πολυλειτουργικό μόριο

•α, β υπομονάδες, ΑΥΤΟΣΥΓΚΡΟΤΟΥΜΕΝΕΣ σε διμερή, τετραμερή

•Πλευρική και αντιπαράλληλη σύνδεση (αβ)

•Head-to-head of 2 (αβ) tetramer α2β2

•3-6 nm, 200-260 nm

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 48: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΠΕΚΤΡΙΝΗ

• Αρχαίες πρωτεΐνες, αλλά στην εξελιγμένη τους μορφή υπάρχουν μόνο στα μετάζωα

• 2 γονίδια α (chr1), 4 β-, 1 γονίδιο β-Η (chr14) (human)

• Συνδυασμοί ετεροτετραμερή λειτουργίες• Σκελετικός μυς, Golgi homo-Τ-β• Eπιθήλια, νευρικό σύστημα• αρχετυπικό μέλος υπεροικογένειας Sp και δικτύων

Sp σε άλλα κύτταρα, υποκυτταρικά οργανίδια και ιστούς

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 49: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

• Μοριακό ελατήριο

• Διμερή: 29-37 nm in situ, 100 nm σε έκταση

• Τετραμερή: 200-260 nm

ΣΠΕΚΤΡΙΝΗ

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 50: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΠΕΚΤΡΙΝΗ

22 domains

**

Επαναλήψεις δομής τριπλής έλικας

19 domains

•Οι τριπλές έλικες σταθεροποιούνται από αλληλεπιδράσεις ανάμεσα σε υδρόφοβα κατάλοιπα που βρίσκονται σε συγκεκριμένες αποστάσεις μεταξύ τους ακολουθώντας ένα επαναλαμβανόμενο πρότυπο

•Ελατήρια προασαρμοζόμενου μήκους

•Δομική ομολογία, αλλά εν μέρει διαφορετικά λειτουργικά μόρια (αποικ)ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 51: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΠΕΚΤΡΙΝΗ

Υπο-domains κάθε υπομονάδας ανθεκτικά στη θρυψίνη (HE)

1D-SDS-PAGE

2D-electrophoresis

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 52: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΠΕΚΤΡΙΝΗ

Oι σπεκτρίνες είναι μόρια αυτοσυγκροτούμενααυτοσυγκροτούμενα, υψηλή συγγένεια αλληλεπ.

Η αυτοσυγκρότηση in vitro είναι ανάλογη ΤoC και [Sp]

In vivo (37oC) ευνοούνται τα ΤSp λόγω πολύ υψηλής [Sp]

Tα TSp είναι η φυσιολογική μορφή συγκρότησης της Sp στο Sk (HE)

Page 53: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΠΕΚΤΡΙΝΗ

Πυρήνωση ετεροδιμερούς

β1-β4

α19-α22

Αρχικά αναπτύσσονται ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσειςηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις ανάμεσα σε α και β-υπομονάδες στη θέση πυρήνωσης οι οποίες εξασφαλίζουν το ζευγάρωμα στη σωστή φάση των τριπλετών κατά μήκος του διμερούς. Μετά την αρχική διασύνδεση, το διμερές σταθεροποιείται από υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στις έλικες (ασθενείς, αλλά πολλές), και περιελίσσεται η μία υπομονάδα γύρω από την άλλη σα σχοινί.

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 54: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΠΕΚΤΡΙΝΗ

Αυτοσυγκρότηση ετεροτετραμερούς

α1α2

β17

υβριδική τριπλέτα

Mη-ομοιοπολική διασύνδεση, ενδογενής ιδιότητα (Hb)

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 55: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΠΕΚΤΡΙΝΗΑυτοσυγκρότηση ετεροτετραμερούς

•pH•Ιοντική ισχύ•Θερμοκρασία•Συγκέντρωση Sp

Υψηλής-συγγένειας Υψηλής-συγγένειας Sp-AnkSp-Ank τοπικές [Sp] υπομεμβρανικά που ευνοούν τον ολιγομερισμό

Αντίθετα, η διασύνδεση διασύνδεση Sp-actin Sp-actin είναι χαμηλής συγγένειαςείναι χαμηλής συγγένειας (μη-αυτοσυγκροτούμενη) και χρειάζεται την 4.1R

Συνδέσεις Sp: διαμεμβρανικές πρωτεΐνες απευθείας

διαμέσου ank

με φωσφολιπίδια

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 56: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΑΚΤΙΝΗ

•Μόνο β-ισομορφήβ-ισομορφή (βγ)•Κοντά πρωτονημάτια 33-37 Κοντά πρωτονημάτια 33-37 nmnm (δευτεροταγής δομή, αλληλεπιδράσεις)•Μονομερής ακτίνη (G) ΔΕΝ συμμετέχει στο Sk•Aπαντάται στα σύμπλοκα ζεύξης μαζί με 4.14.1RR και SpSp•Mετά την πρόσδεση ενός μορίου 4.1R προκαλούνται δομικές αλλαγές στο πρωτονημάτιο που ευνοούν την πρόσδεση extra 4.1R, Sp

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 57: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

4.1R

Βοηθητική Sp-actin, GpC-p55

Σύμπλοκα ζεύξης

200.000 αντίγραφα/RBC

Aρχετυπικό μέλος 4.1 family

Eγκέφαλος, ήπαρ, έντερο, πάγκρεας, μετασυναπτικές μεμβράνες, πυρήνας, κυτταρικοί σύνδεσμοι

Σχηματίζει πολυμοριακά σύμπλοκα με διαμεμβρανικές & άλλες πρωτεΐνες με ρόλο στη δομική σταθερότητα και μεταγωγή σήματος(Han et al., Nat.Struct.Biol., 7:871, 2000)

ΑΝΚ*

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 58: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

4.1R

•Οι αλληλεπιδράσεις της 4.1R ρυθμίζονται με φωσφορυλίωση και από το σύστημα calmodulin/Ca++ (αναστολή σύνδεσης σε μεμβράνη & Sp/actin).•H πρόσδεση Ca++ στην calmodulin αυξάνει (20x) την πρόσδεση της calmodulin στην εξαρτώμενη από ασβέστιο θέση πρόσδεσης calmodulin της 4.1. Αυτό προκαλεί αλλαγή στη διαμόρφωση της 4.1 που επιφέρει εξασθένιση των αλληλεπιδράσεών της με τις p55, GpC, B3

Page 59: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

4.1R

Aρθρωτή πρωτεΐνη-3 domains: Ι. Πρόσδεσης σε μεμβράνη (PS, B3, p55, calmodulin) ΙΙ. Πρόσδεσης σε Sp/actin (σπονδυλόζωα, ΗΕ) III. COOH domain (απόλυτα συντηρημένο στα μετάζωα)

General

Brain

Neuron

ΘηλαστικάΘηλαστικά(εκτεταμέναγεγονόταεναλλακτικούματίσματοςκαι θέσεωνέναρξηςΜΦΡ mRNA)

RBC

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 60: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

4.1R

Ghosts (Laemmli-linear 5-15%)

•Ο καλύτερος δείκτης της ηλικίας του Ο καλύτερος δείκτης της ηλικίας του RBCRBC

•SDS-PAGE: 4.1α/β, 80 & 78 kDa

•Μετα-ΜΦΡ τροποποίηση της Asn502 που συμβαίνεισταδιακά και αργά και προκαλεί β α.

4.1β/α: περιφερική αιμόλυση, αυξημένα ΔΕΚ

•Πρόκειται για κοινό μηχανισμό σε πολλά είδη θηλαστικών αλλά η τιμή του λόγου διαφέρει απόείδος σε είδος.

4.1(-) ΗΕ

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 61: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΑΔΟΥΣΙΝΗ

•Βοηθητική πρωτεΐνη του συμπλόκου Sp-actin (τριαδικό σύμπλοκο)

•Υπάρχει μόνο στα μετάζωα

•Άνθρωπο: 3 υπομονάδες/γονίδια (α, β, γ)

•RBC: ετεροδιμερή αβ, 15.000 μόρια/RBC (διμερή και τετραμερή)

Αλληλεπιδρά με άλλες υπομονάδες αδουσίνης Προάγει σχηματισμό ολιγομερών

Sp/actinPhosphor.calmodulin

Page 62: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΑΔΟΥΣΙΝΗ

Πρωτεΐνη κάλυψης των νηματίων ακτίνης (παρεμποδίζει μεταβολή μήκους τους και προάγει πρόσδεση Sp).

Συνδέεται απευθείας σε ακτίνη αλλά με μεγαλύτερη συγγένεια σε Sp/actin

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 63: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

p55•Μέλος οικογένειας MAGUKs (Membrane-associated Guanylate kinase homologues)

•Οργάνωση Sk στοιχείων, κυτταρική σήμανση, cell proliferation, καταστολή όγκων

•RBC: SDS-PAGE band 4.9

•4.1-GpC (δένει και στις δύο, αλλά δεν επιδρά στη συγγένεια αλληλεπίδρασης)

•(-)4.1R, (-)GpC ολοκληρωτική απώλεια p55

Page 64: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΔΕΜΑΤΙΝΗ

• Zώνη 4.9

• Τριμερή (48, 52 kDa), 43.000/RBC

• Σφαιρική δομή

• Πακετάρισμα ακτίνης σε δέσμες

• Σύμπλοκο ζεύξης

• Με φωσφορυλίωση αναστέλλεται η λειτουργικότητά της

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 65: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΤΡΟΠΟΜΥΟΣΙΝΗ (ΤΜ)

•Actin-binding protein

•2 μονομερή που αυτοσυγκροτούνται κεφαλή με ουρά κατά μήκος των αυλάκων της διπλής έλικας ακτίνης

•Καθορίζουν μήκος 33-37nm

Έμμεσα ρυθμίζουν SpT

•4 γονίδια (α, β, γ και δ)

•RBC: 29/27 kDa, 70-80.000 copies/RBC

•Σύμπλοκα ζεύξης: ΤΜ5 (γ) και TM5b (α) σε ομο- ή ετεροδιμερή

•1) Αλληλεπιδρούν με 6 μόρια ακτίνης, 2) συγγένεια για ΤD/actinΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 66: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΤΡΟΠΟΜΟΝΤΟΥΛΙΝΗ (TD)

•Πρωτεΐνη κάλυψης ΤΜ

•Σφαιρική

•40.6 kda (πρώτα σε RBC)

•Iσομοριακή με ΤΜ.

•Αναστέλλει:

1)Συνεργατικότητα ΤΜ

2) Επιμήκυνση / αποπολυμερισμό ακτίνης

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 67: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΜΟΝΤΕΛΟ ΜΟΝΤΕΛΟ SUNG et al., 2000SUNG et al., 2000

Στην πτυχωτή επιφάνεια της ΤΜ5 δημιουργείται μία θέση πρόσδεσης ΤD

Η ΤΜ5 έχει 6 θέσεις πρόσδεσης ακτίνης

Το σύμπλοκο ΤΜ5/TD καθορίζει ως χάρακας το μήκος ακτίνης 33-37 nm

Tα πρωτονημάτια ακτίνης ευνοούν τηνπρόσδεση 6 SpT

Γεωμετρία εξαγωνικών πλεγμάτων Sk

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 68: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΑΓΚΥΡΙΝΗΠρωτεΐνη-συνδέτης (215 kDa), φωσφορυλίωση

Αρθρωτή (4 domains)

Sp (T)10x

Domain πρόσδεσης σε μεμβράνη(24 αντίγραφα αλληλουχίας 33ααΕπαναλήψεις ΑΝΚ)

Nεκρικό domain

COOH-domain ρύθμισης (εναλλακτ.μάτισμα)2.2* ank (186 kDa), ανθρώπινη αγκυρίνη

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 69: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΑΓΚΥΡΙΝΗ

(-) ank band 3 dimers

• Mία σειρά αντιπαράλληλων αναδιπλωμένων α-ελίκων συνδεόμενων με θηλιές σε διάταξη κάθετη ως προς τις έλικες

• Μεταγραφικοί παράγοντες, σκελετικές πρωτεΐνες, τοξίνες• Μηχανισμοί αναγνώρισης και πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 70: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΑΓΚΥΡΙΝΗ

(Restricted, Broadly, Giant)•Μεταγωγή σήματος,•Ενδοκυττάρωση,•Πολωμένη κατανομή πρωτεϊνών στη μεμβρ.

Μακροφάγα

(2.400αα)

Πολυπρωτεϊνικά σύμπλοκα

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 71: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΠΑΛΛΙΔΙΝΗ (4.2)

72 kDa, 200.000 copies/RBC

Περιφερική με υδρόφοβες ιδιότητεςμε υδρόφοβες ιδιότητες

Φωσφορυλιωμένη

Ν-myristylated (myristic acid)

Παλμιτιλιωμένη (palmitic acid) (b3,p55)Το πρόσθετο υδρόφοβο τμήμαυδρόφοβο τμήμα αλληλεπιδράσεις με μεμβράνη

(-) ΙΙΙ exon επιθηλιακά κύτταραΕγκέφαλος, Νεφροί, Λεμφοκύτταρα, PLT

Tετραμερή-Hereditary spherocytosis-like (hemolytic anemia, εύθρ.RBC)

Band 3 (* ενίσχυση σύνδεσης Β3-Sk, εκχύλιση), ank, 4.1R(?), ΑΤΡΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 72: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΚΕΛΕΤΟΣ

Oργάνωση αντιστρεπτά μεταβλητή –Πυκνός-Ελαστικός-Εκτατός

ΣΖ 2.8x

8x

Σύμφωνα με ένα μοντέλο, η διαφορετικού βαθμού συμπίεση συγκεκριμένων μορίων Sp προκαλεί αλλαγές στο γεωμετρικό σχήμα του γεωμετρικό σχήμα του SkSk και αντιστρ.παραμόρφωση της μεμβράνης αλλά όχι αλλαγή στη συνολική συνολική επιφανειακή έκταση επιφανειακή έκταση (ΣΖ, θραύση)

Page 73: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΚΕΛΕΤΟΣ

Αλληλεπιδράσεων deformability (HE)

Αλληλεπιδράσεων σε ΣΖ membrane stability (HS)

AYTOAYTOΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΚΑΙ ΣΚΕΛΕΤΟΥΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΣΥΜΠΛΟΚΩΝ ΚΑΙ ΣΚΕΛΕΤΟΥ:1. Βοηθητικές πρωτεΐνες2. Ca++/calmodulin/calpain3. Phosphorylation4. Μετα-ΜΦΡ τροποποιήσεις: ΔΟΜΙΚΕΣ Ή ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΕΣ

Μη-αντιστρεπτές

μυριστιλίωση 4.2

οξείδωση

μη-ενζυματική γλυκοζυλίωση

πρωτεόλυση

Αντιστρεπτές

φωσφορυλίωση

ακυλίωση λιπαρών οξέων

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 74: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΚΕΛΕΤΟΣΟ Σκελετός ως μηχανισμός διαλογής πρωτεϊνών στο ερυθροκύτταρο

Η εξωκυστιδιοποίησηεξωκυστιδιοποίηση ρυθμίζεται από αλληλεπιδράσεις του Sk με τη μεμβράνη

Σκελετοί Sp-ANK εκτός της ερυθροκυτταρικής μεμβράνης

1. Δομική υποστήριξη κυτταρικής μεμβράνης

2. Ρύθμιση κατανομής/λειτουργίας διαμεμβρανικών πρωτεϊνών και μεμβρ. ενζύμων σε πολωμένα κύτταρα

3. Διαλογή πρωτεϊνών

4. Αρχιτεκτονική πυρήνα κατά τη μίτωση

5. Ρύθμιση μονοπατιών μεταγωγής σήματος

Page 75: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΣΚΕΛΕΤΟΙ Sp-Ank

RBC

•Πυκνοί

•Εκτεταμένοι

•Ομοιογενείς

•Κοντά πρωτονημάτια ακτίνης

ΕΚΤΟΣ RBC

•Σποραδικοί

•Μακρύτερα νημάτια ακτίνης

•Μικροσωληνίσκοι

•(δυνείνη, δυνακτίνη)

•υποδοχείς/ microdomains/πρωτεΐνες μη-RBC

Επιθήλια, Νευρικό, Golgi

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 76: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

GOLGI

Διατήρηση δομής, δυναμικής φύσης,διαμερισματοποίησης

Διαλογέας πρωτεϊνών ανάλογος τηςκλαθρίνης στα καλυμμένα βοθρία

1. Προσδένει ποικιλία πρωτεϊνών2. Επιλεκτική συγγένεια3. 2D-ολιγομερείς δομές4. Κατάσταση δυναμικής συγκρότησης

Ρυθμίζει συγκράτηση πρωτεϊνών στις μεμβράνες Golgi εμποδίζοντας την είσοδό τους σε εκκριτικά κυστίδια μεταφοράς

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 77: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΒΙΟΓΕΝΕΣΗ ΥΠΟΜΕΜΒΡΑΝΙΚΟΥ ΣΚΕΛΕΤΟΥ

• Στα τελικά στάδια της ωρίμανσης ερυθροβλαστών σε ΔΕΚ, RBC σημειώνονται ριζικές αλλαγές (nucl., TfR, microtub, membr, Sk, S/V)

• Διαφοροποίηση δομικών συστατικών ερυθροβλάστεςRBC• Οι Sk πρωτεΐνες συντίθενται/συγκροτούνται σε Sk σε

διαφορετικές φάσεις κατά την ερυθροποίηση και σε ποικίλοντα ποσά

• Με την ωρίμανση αλλάζουν οι μηχανικές ιδιότητες κυττάρων (στα ΔΕΚ η διασύνδεση Sk μεμβράνης είναι ακόμα ασθενής) (?)

• Ο Sk αυτοσυγκροτείται (Μετα-ΜΦΡ) αλλά ή αυτοσυγκρότηση πρέπει να γίνεται υπομεμβρανικάυπομεμβρανικά.

1. επιλεκτική/ταχεία αποικοδόμηση β-σπεκτρίνης2. μεμβρανικοί υποδοχείς (akn)

3. «βοηθητικές πρωτεΐνες» (4.1R, TM5-TD)

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 78: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

• Η βιογένεση είναι μία σπάταλη διαδικασία (2-3x αSp/β)• Η σύναψη συμπλόκων σταθεροποιεί τα μόρια και τα προστατεύει

από τον καταβολισμό. • Sp, ank ασταθές/παροδικό προ-συγκροτούμενο κυτταροσκελετικό

δίκτυο (ανακύκλωση, 10% παροδική συγκρότηση)• Band 3, 4.1 ευσταθές membrane-associated system σύνθεση Sp, actin, ank, ανακύκλωση, συγκρότηση σε Sk σύνθεση Band 3, 4.1 (isoforms)

ΒΙΟΓΕΝΕΣΗ ΥΠΟΜΕΜΒΡΑΝΙΚΟΥ ΣΚΕΛΕΤΟΥ

Ανθρώπινοι προερυθροβλάστες in situ σύγχρονη σύνθεση b3/Sp/ank.

(-/-)ΑΕ1 mouse φυσιολογική συγκρότηση Sk κατά τη διαφοροποίηση

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου

Page 79: «ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ»

ΤΕΛΟΣ Α’ ΜΕΡΟΥΣ

ΕΚΚΒ_2008_Ερυθροκυτταρική Μεμβράνη_Αντωνέλου