SITOSKELETON
Kerangka sel dari serabut atau lembaran protein dengan indeks refraksi rendah
mengorganisasikan ultrastruktur selular, baik dalam ruang antar sel maupun internal sel (struktural)
mengatur distribusi material dalam sel (fungsional)
mengatur bentuk sel dan berespon terhadap tekanan yang menimpa sel
mengatur pergerakan sel, baik crawling, lokomosi, kontraksi dan pemanjangan
mengatur sitokinesis dalam meiosis dan mitosis
mengarahkan pertumbuhan dinding sel tumbuhan dan mengontrol berbagai aktifitas internal sel
Hasil Fraksinasi Sel
organel-organel bermembran matriks sitoplasma = sitosol
ribosom dan berbagai molekul RNA, protein globular, enzim & makromolekul lainnya
membentuk matriks bersifat koloid yang diduga terlibat dalam transformasi sol-gel, pergerakan intrasel (siklosis), pergerakan ameboid,
pembentukan spindel dan mengarahkan sitokinesis Sampai akhir abad 19: sitosol amorphous, random
distribution of granules / colloidal materials
SITOSKELETON
Garnier 1887: sitoplasma ≈ ergatoplasma
bagian sel yang banyak mengandung basophilic bodies (after stained with basic dyes), mis.
badan Nissl dalam sel-sel syaraf
daerah basofilik banyak ditemukan di bagian basal sitoplasma dari sel-sel kelenjar, pankreas & lambung
atau daerah basofilik mengelompok di sel hati
treatment dg ribonuklease: badan-badan basofilik
menghilang memunculkan
"postulat fungsi badan basofilik dalam biosintesis protein"
Koltzoff 1928: "bentuk sel dibentuk oleh protein-protein
dengan struktur fibrosa (halus dg indeks refraksi rendah) dalam sitoplasma yang disebut sebagai sitoskeleton"
Akumulasi deskripsi struktur dan fungsi sitoskeleton dalam 40 tahun terakhir ini:
Electron microscopy
Immunoflourescence microscopy
Flourescence techniques in living cell – vital dye Computer-enhance digital video microscopy
DNA related techniques
nature & artificial impaired biological function drug treatment
Gambar sel fibroblas hasil ME dengan metode quick-freeze deep-etch
Sel fibroblas diwarnai dengan antibodi aktin berlabel fluoresen yang memperlihatkan filamen aktin
Molekul tubulin dilabel fluoresen dan diinkubasi dengan sel fibroblas dan diamati dengan mikroskop fluoresensi
(in vivo observation)
Meningkatkan kontras gambar digital dengan bantuan komputer dari mikrotubulus yang terlibat dalam mitosis
Rat aortic smooth muscle cell stained with rhodamine phalloidin (Molecular Probes # B-415), which labels
filamentous actin. (Omega Optical Filter Set #34). Photograph by Kevin Miller.
Filamen Aktin + BODIPY TR-X phallacidin
Rat aortic smooth muscle cells are labeled with Hoechst 33342 (blue, nucleus), MitoTracker Green FM (green, mitochondria), and BODIPY TR-X phallacidin (red,
filamentous actin ). (Omega Optical Multi-dye Filter Sets # XF56 and # XF64).
Tubulus Mikro + antibodi anti tubulin berlabel
Rat aortic smooth muscle cells stained with an anti-tubulin antibody and FITC-conjugated secondary antibody (green). (Omega Optical Filter Set #
Benang-benang Gelendong Mitosis
Mitotic spindle of a rat aortic smooth muscle cell stained with an anti-tubulin antibody and FITC-conjugated
secondary antibody (green). (Omega Optical Filter Set # XF71). Photograph by Jim San Fillipo
1. Intermediate Filaments provide mechanical strength & resistance to shear stress
2. Microtubules determine the positions of membrane-enclosed organelles & direct intracellular transport
3. Actin Filaments - microfilaments determine the shape of the cell's surface & are necessary for whole-cell
locomotion
SITOSKELETON: komponen penyusun
each type of cytoskeletal filament is constructed from
smaller subunits
to be function: attached a large accessories proteins
is essential for the controlled assembly of the cytoskeletal filaments in particular locations
as motor proteins that either move organelles along the filaments or move the filaments themselves
SITOSKELETON:
disusun oleh subunit-subunit kecil susunan berulang, pada umumnya dengan ikatannon-kovalen: that their assembly & disassembly can occur rapidly
setiap subunit lepas mudah berdifusi ke sitosol & hanya terdeteksi dalam struktur polimer sitokeleton
reorganisasi struktur bisa sangat cepat
mis. kondisi sol-gel dalam pembentukan pseudopodia filamen intermediet: subunit-subunit memanjang dan
globular
filamen aktin: subunit aktin
SITOSKELETON:
disusun oleh subunit-subunit kecil penyusunan subunit dimulai dari pembentukanprotofilamen (filamen-filamen pendek) jika langsung: thermal instability
efisiensi & kekuatan: assembly & disassembly pada setiap ujung-ujung protofilamen dan antar protofilamen diatur & dikontrol oleh protein-protein asesoris; sangat
beragam antar organisme, tipe sel dan kondisi fisiologis penyusunan awal dibatasi oleh kejadian nukleasi sebagai
initial aggregate yang pada umumnya pelan
Mis. polimerasi aktin: subunit (monomer) pertama
berikatan sangat lemah dengan kedua, jika mengikat yang ketiga membentuk trimer yang sangat kokoh (lag
phase) ≈ sebagai inti polimerasi berikutnya (growth phase) polimer besar (equilibrium phase ≈ dynamic instability)
SITOSKELETON:
the time course of tubulin polymerization in a test tubeSITOSKELETON:
disusun oleh subunit-subunit kecil Ujung-ujung filamen/tubulus ujung negatif: tumbuh lambat
ujung positif: tumbuh cepat (≈ arah tumbuh)
Subunit + ATP/GTP bergabung di ujung positip polimer
subunit ADP/GDP: pengaturan laju pertumbuhan that is a steady state and not a equilibrium (≈ dynamic instability
between growing & shrinking)
treadmilling condition: a net flux of subunits in plus and minus ends
conformational change to cell movement: after other polymeric proteins were coupled (accessory proteins) mis. protein dynamin membuat protofilamen melingkar
Fungsi-fungsi tubulus mikro
Fungsi-fungsi mekanis: bentuk sel; distribusi makromolekul sitoplasma
Morfogenesis: perubahan bentuk sel selama pembelahan sel dan spermiogenesis
Polaritas dan mobilitas selular
Sirkulasi dan transport vesikula atau organel Pengaliran rangsang syaraf
ditemukan di semua sel eukariota dengan
karakteristik yang serupa pada semua sel dan penampakannya berbentuk tabung have been highly conserved during eucaryotic evolution
TUBULUS MIKRO
De Robertis & Franci (1951): pertama kali menemukan struktur tabung dari sel-sel syaraf yang disebut
neurotubulus:
tabung memanjang tak terbatas berbentuk silindris, 20-30 nm tidak bercabang
protein penyusunnya disebut tubulin, suatu dimer dari tubulin α dan β
yang membentuk protofilamen longitudinal (sejajar sumbu)
structural polarity: α tubulin is down and β tubulin is up in each heterodimer
potongan melintang terdiri atas 13 subunit (protofilamen) ukurannya seragam, Ø luar 25 nm, Ø dalam 15 nm, tebal
sekitar 6 -10 nm (tergantung distribusi noktah – protein asesoris - di dinding dalam lumen)
walaupun struktur sangat seragam, berbagai tipe molekul tubulin bisa ditemukan antar organisme eukariot
struktur in vivo sangat fleksibel
sisi luar lebih gelap dg kerapatan elektron rendah, dan bersih dari penempelan ribosom atau partikel lainnya
1. rapat dan padat - tubulus mikro aksonema:
membentuk organel silia, flagela, sentriol & badan basal
2. longgar dan kompleks - tubulus mikro sitoplasmik: beragam fungsi
in vivo: MTOC – microtubule organizing center
mengatur orientasi dan penyusunan MT pada lokasi dan waktu yang tepat
mis: MTOC complex: centrosom + a pair centrioles + pericentriolar materials (diffuse granule materials)
≈ organellar microtubulus Sentriol:
sepasang bentuk tabung
dinding: 9 pasang triplet MT
terlibat dalam pembentukan badan basal (penambat silia dan flagela)
Parasentriol:
penyusun: -tubulin membentuk cincin + paracentrin proteins
TUBULUS MIKRO
then, . . .
furrowing sites of cytokinesis function of microfilaments ???
TUBULUS MIKRO:
microtubules-associated proteins MAP: menyokong struktur & fungsi-fungsi normal MTdengan beragam fungsi:
1. motor MAP: kinesin & dynein
1. kinesin – berjalan di sepanjang MT – mengangkut organel
2. dynein – sliding MT, ciliary beating
2. Non-motor MAP – to control MT organization in cytoplasm
1. Tau – membentuk MT menjadi bundel yang kuat dalam neurit
2. MAP2 (anti Tau)
3. MAP4 – mengatur fosforilasi MT ≈ pembentukan MT selama mitosis
4. Radial spokes proteins : mengatur kekuatan MT dalam silia/flagela
TUBULUS MIKRO:
organellar microtubules colcichin treatment (alkaloid from Autumn crocus): strongly inhibiting MT assembly and fostering
disassembly of existing ones
Nocodazole (sintetis dari benzimidazole):
sbg substitusi kolkisin dalam lab. – cell still alive
Vinblastine & vincristine (compound from Vinca minor): menginduksi agregasi tubulin
taxol treatment (extracted from Pacific yew tree): stabilizing the microtubules – ovarian cancer drug cold treatment – destabilizing the microtubules