Cellkärnan

Question 1

Hur är cellkärnan uppbyggd?

Answer 1

1. Dubbelt membran (inre & yttre) där det yttre membranet är kontinuerligt med ER
2. Transport in och ut ur cellkärnan regleras av porer och transportproteiner
3. Strukturen upprätthålls av proteinfilament (lamina)
4. Kärnhöljet (nuclear envelope) byggs upp av kärnmembran, porer och lamina
5. Har särskilda kärn-organeller, ex. nukleoler etc.

Question 2

Hur är kärnmembranet uppbyggt?

Answer 2

1. Kärnmembranet (NE)
   → avgränsar cellkärnan mot den yttre miljön
   → dubbelt membran som båda består av dubbla lager fosfolipider
2. Yttre membranet → kontinuerligt med RER. Ytan är beklädd av ribosomer, men har annorlunda proteiner än RER (har proteiner som binder till cytoskelettet)
3. Inre membranet → har specifika integralproteiner, ex. de som binder samman nukleär lamina och proteinet emerin. Innesluter även nukleoplasman.
4. Nukleär lamina → struktur som finns på insidan av det inre membranet. Är ett fibröst nätverk som fungerar som ett skelett. → nätverket av lamina ger kärnan dess form.

→ Kärnhöljet utgörs av membranen, kärnporerna och lamina.

5. Kärnmembranet har s.k kärnporer dvs kanaler genom NE. Dessa kärnporer är den enda vägen för små polära molekyler, joner och makromolekyler att färdas in/ut ur cellkärnan. Kärnporerna reglerar transport mellan nukleoplasma och cytoplasma.

Question 3

Vad innebär ett LINC-komplex? Vilken fördel medför detta?

Answer 3

VAD? I cellen finns förbindelse mellan cytoskelettet (i cytoplasman) som kan binda till transmembranprotein i yttre kärnmembranet (ex. KASH) som kan binda till ett transmembranprotein i det inre kärnmembranet (ex. SUN) → bildar LINC komplex.

FÖRDEL? Denna binder ihop med lamina och ger förmåga till kommunikation som resulterar i mekanisk stabilitet.

Question 4

Ge exempel på laminopatier dvs sjukdomar som uppkommer pga mutationer i laminer (eller lamina-associerade proteiner).

Answer 4

Emery-Dreifuss muskeldystrofi

VAD?
genetisk sjukdom som beror på en mutation i genen för emerin (eller annat nukleärt membranprotein).

VAD SKER?
resulterar i att emerin (länkar lamina till kärnmembranet) ej kan produceras vilket då gör att skelett- och hjärtmuskelceller ej kan fungera normalt.

SYMPTOM?
ex. begränsad/nedsatt rörlighet och/eller långsam hjärtrytm

Hutchinson-Gilford progeria Adalia Rose

VAD?
genetisk sjukdom som beror på mutation i genen för Lamin A

VAD SKER?
resulterar i att en kryptisk site för alternativ splicing aktiveras. Man får då vissa defekta Lamin A-proteiner (kallas progerin). Lipid-svansen som adderas vid PTM av Lamin A ska egentligen klippas bort, men i progerin behålls denna. Man får då defekter i nukleär struktur och funktion.

SYMPTOM? för tidigt åldrande.

Question 5

Vad finns i kärnporens centrala kanal? //

Answer 5

1. I kärnporens centrala kanal finns ett trassel av nukleoporiner som ligger oordnade och delvis fyller igen kanalen.
2. Detta trassel ligger bakom selektiviteten.
3. I kanalen finns en liten öppning där små joner kan passera.

→ Kärnporen är det största proteinkomplexet i cellen och även enda transportvägen mellan cytoplasma och nukleoplasma. Byggs upp av nukleoporiner Nups.

Question 6

Vad lotsar/styr proteiner genom poren?

Answer 6

• Karyopheriner s.k Kaps → lotsproteiner → binder till proteiner som ska in i kärnan och har förmåga att binda till FG-motiven som gör att de kan transportera lastproteiner genom poren. Det finns många olika Kaps där dessa antingen kan importera (importiner) eller exportera (exportiner).

Det som gör att karyopherin binder till ett lastprotein är att dessa har en s.k ‘’adresslapp’’ dvs en speciell peptidsekvens. NLS-signalen binds av importiner, medan NES binds av exportiner.

NLS → adresslapp, binds av IMPORTINER
NES → binds av EXPORTINER

Question 7

Vad enkelriktar trafiken genom kärnporen?

Answer 7

Koncentrationsgradienten av Ran-GTP (proteinet Ran möjliggör enkelriktning).

1. Proteinet Ran binder till GTP och aktiveras.
2. Ran-GTP (aktiv form) binder importin och dissocierar det från NLS.
3. Ran-GTP följer importin ut ur genom NPC till cytoplasman ut ur kärnan.
4. Ran-GTP hydrolyserar av RanGAP till Ran-GDP i cytosolen.
5. Ran-GDP (inaktiv form) släpper importin.
6. Ran-GDP binder till NTF2* (agerar som importin för Ran-GDP) så att denna kan återigen passera NPC och gå in i kärnan.
7. I kärnan omvandlas Ran-GDP till Ran-GTP av RanGEF. Ran-GTP kan nu återanvändas.

Question 8

Hur styrs export ut ur kärnan av Kaps och Ran?

Answer 8

1. Exportin binder en exportsignal NES på lastproteinet och möjliggör export genom kärnporen.
2. Ran-GTP binder in och stärker bindningen mellan exportin och lastprotein → komplexet exporteras genom ett NPC (kärnpor).
3. RanGAP hydrolyserar Ran-GTP → Ran-GDP.
4. Ran släpper från exportinet som därmed släpper från lastproteinen i cytoplasman.

Question 9

Vad gör det möjligt att kromosomer kan ha sina egna revir/områden? //

Answer 9

1) Heterokromatin binder till laminerna → kan sättas fast.
2) Cohesiner → skapar DNA-loops så det inte kan ‘’vandra iväg’’ vart som helst.
3) Kromatin kan binda till nukleolens yta

Question 10

Förklara vad som menas med att det finns ‘’fabriker’’ för replikation och transkription i cellkärnan

Answer 10

Finns massa transkriptionellt aktiva RNA-polymeraser och transkriptionsfaktorer som behövs. Dessa är samlade trots att de kan transkribera olika delar av kromatinet. Detta är på något sätt fördelaktigt då man kan dela på transkriptionsfaktorer som behövs → blir som ett kooperativ som tros effektivisera DNA/RNA-syntes och reglering av genuttryck.

Question 11

Vad är nukleolens huvudfunktion?

Answer 11

Transkription och modifiering av rRNA samt associering med ribosomala proteiner.

Finns två olika gener för rRNA: 5S och 45S.
→ 45S klyvs till 3 rRNA-produkter: 5.8S, 18S och 28S.

Question 12

Vilka kompartments finns i kärnan? PCN //

Answer 12

• Polycomb bodies: bidrar till att upprätthålla heterokromatin genom att metylera lysin 27 i histon H3.
• Cajal bodies: modifiering av snRNA
• Nuclear speckles: lagring av splicingfaktorer