Solun tuman rakenne ja toiminta Pertti Panula Biolääketieteen laitos 2013

2011 –nyt on OK – silti apoptoosista pitää tehdä paremmat kuvat. 2010 aikaa jäi vaan vajaa 30 min – siksi oli liikaa aineistoa ehkä liikaa tunniksikin. Tuman yleisrakenne, tumakotelo, tumahuokonen, specklet, solusykli käytiin läpi. Solusyklin säätelyä ei, ei myöskään mitoosia.

Monenlaisia tumia Hermosolun rakkulamainen tuma Valkosolujen tumien Lähde: J.F.Kerr, Atlas of Functional Histology Hermosolun rakkulamainen tuma Valkosolujen tumien monimuotoisuutta Maksasolussa voi olla kaksi tumaa Spermatosyytin jyväsellinen tuma Tarkastellaan tumia, identifioidaan ominaisuuksia, muoto, tiheys. Vaaleat ja tummat alueet – niiden tulkinta. Tästä seuraavaan kuvaan.

Tuman hienorakennetta NL = Nucleolus on tumma E = Eu- kromatiini on vaaleaa Hermosolu H = Hetero- kromatiini on tummaa Spermatidi Lähde: J.F.Kerr, Atlas of Functional Histology Lähde: J.F.Kerr, Atlas of Functional Histology Plasmasolu Kierszenbaum: Histology and Cell Biology, Mosby/Elsevier 2007 Neutrofiili granulosyytti Ross et Pawlina: Histology. A Text and Atlas. 6 p. LWW 2011 Neutrofiili

Kromatiinin pakkautuminen kromosomiksi Kromo-somin tiivistä osaa (heterokro-matiinia Nukleo-somit ”Helmi-nauha”-kroma-tiini Metafaasi-kromosomi Kromosomin löyhää osaa (eukromatiinia) DNAn kaksoishelix

Tuman päätehtävät Perintöaines-DNA:n tallentaminen kromosomeissa ja kahdentaminen, replikaatio solujakautumissa Tuma ohjaa tuottamiensa lähetti-RNA-molekyylien välityksellä solujen proteiinisynteesia Tuma tuottaa ribosomien osaset ja kuljettaa ne sytoplasmaan proteiinisynteesia varten

Tuman rakenteita Tumakotelo Tumahuokonen Tumalamina Tumajyvänen Nucleoplasma 2. 1. 3. 5. 4. Karkea-pintainen endo-plasma-kalvosto

Tuman lamiinit ovat tumakotelon tukena ja kromatiinin järjestelijänä sytoplasma tumahuokonen tumaplasma G-aktiini profiliini oligomeerinen aktiini transkriptiotekijöitä lamiinit

Tumahuokonen Ross et Pawlina: Histology. A Text And Atlas, LWW 2006

Tumahuokonen (nuclear pore) Sytoplasman puoleinen rengasyksikkö Pienet molekyylit: diffuusiolla vapaasti Ross et Pawlina: Histology. A Text And Atlas, LWW 2006 Keskuskehä Muotti Makromolekyylit: siirtyminen säännösteltyä Proteiinisäie Proteiinien kuljetus tumaan - Nuclear localization signal (NLS) - importiinit ja eksportiinit Kori Lumenissa sijaitseva alayksikkö Tuma-lamina Tumakotelon ulompi ja sisempi kalvo Nukleoplasman puoleinen rengasyksikkö Pääty-rengas

Tumaan vienti – nukleoplasmiini proteiinissa NLS importiini tuman ulko-kalvo sitoutuminen kuljetus tuman sisä-kalvo

Kuljetus tumasta ulos sytoplasma proteiini eksportiini tumasta kuljetus-signaali tuma

Tumajyväsen rakennetta GC=granular material –ribosomin osasten kokoaminen FC=fibrillar centre – rDNA geenit F=(dense) fibrillar material– rRNA transkriptit Ross et Pawlina: Histology. A Text And Atlas, LWW 2006

Tumalima l. nukleoplasma Säikeinen perusaine, jossa runsaasti proteiineja, mm. aktiiniimolekyylejä Lähetti-RNA:n valmistus (mRNA) kuljetetaan sytoplasmaan Lukuisia entsyymejä, jotka toimivat transkriptiossa Geenisäätelyyn osallistuvia transkriptiotekijöitä DNA:n kahdentumisen koneisto

Nucleoplasma, tumatäplät ja tumakappaleet (speklet) Näillä alueilla sijaitsevat muotoutuvan lähetti-RNA:n silmukoitumiseen osallistuvat proteiinit Muutamia kymmeniä tumaa kohti tasaisesti koko tuman alueella Joissakin soluissa silmikoitumiseen osallistuvia tekijöitä sijaitsee ns. Cajalin kappaleissa (toinen nimi kierteiskappale)

Solusyklin vaiheet ja rajoituskohdat Tumasukkulan tarkastuspiste Kromosomien erkanemisen tarkastuspiste G2 DNA-vaurion tarkastuspiste Kahdentu- mattoman DNA:n tarkastus-piste G0 GTD G1 DNA-vaurion tarkastus-piste S DNA-vaurion tarkastus-piste Ross et Pawlina: Histology. A Text And Atlas, LWW 2006 Rajoittava- tarkastuspiste

Sykliini-cdk-kompleksin esiintyminen solusyklissä Cdk= sykliinistä riippuva kinaasi Sykliini E-Cdk1 Sykliini A-Cdk1 G0 Sykliini A-Cdk2 Sykliini D-Cdk4/6 Sykliini E-Cdk2 Ross et Pawlina: Histology. A Text And Atlas, LWW 2006

Mitoosin vaiheet sentro- somi tuma- kotelo sentro-somi tumakotelon From: Alberts et al.: Molecular Biology of the Cell sentro- somi PROFAASI PROMETAFAASI METAFAASI tuma- kotelo sentro-somi tumakotelon rippeitä sentro-somi tuma-sukkula mikrotubulus kinetokooriin mikrotubulus kinetokooriin kineto- koori kromosomi Kormosomit tiivistyvät, mitoosisukkula muodostuu Tumakotelo pirstoutuu kromosomit kiinnittyvät mikrotubuluksiin Sisarkromatidit asettuvat keski(jakautumis)tasoon SOLUN JAKAUTUMINEN ANAFAASI sisar-kromo-somit TELOFAASI supistuva aktiini-myosiini-rengas ilmaantuu tumakotelo on muodostunut mikro- tubulukset lyhenevät supistusrengas on saanut aikaan jakouurteen sentriolit loittonevat tumakotelo Sisarkromatidit erkanevat, kinetokooritubulukset lyhenevät, sentriolit loittonevat toisistaan Kromatidit saapuvat perille tumakotelo muodostuu, sytoplasma alkaa kuroutua Aktiini-myosiinirengas kuroo sytoplasman kahtia, sisarsolut erkanevat

Tumasukkula ja kinetokoori

Apoptoosi ja nekroosi

Miksi solut tekevät ”itsemurhan”? Ohjelmoitua solukuolemaa tarvitaan kehityksen oikeaan läpiviemiseen sammakkoeläimillä pyrstön häviäminen sormien ja varpaiden muodostuminen kohdun limakalvon tuhoutuminen kuukautisissa synapsien muodostus kehityksen aikana omia antigeeneja tunnistavien lymfosyyttien eliminointi kehityksen aikana Ohjelmoitua solukuolemaa tarvitaan raivaamaan elimistön integriteettiä uhkaavia solukkoja virusten infektoimat solut immunojärjestelmän T-lymfosyyttien raivaus kehityksen aikana sellaisten solujen eliminointi, joissa DNA-vaurio syöpäsolut Bcl-2 proteiini säätelee sytokromin vapautumista mitokondriosta

Apoptoosin kulku aloitus Solun toiminnan muutokset Mitokondrioiden kalvopotentiaali Mitokondrioiden käytävien avautuminen Fosfatidylseriinin siirtyminen ulkokalvolle Kaspaasiaktiviteetti Metabolinen aktiviteetti DNA:n kondensaatio Plasmamembraani-integriteetti DNA:n fragmentaatio loppu