|
|
Reorganization of in vitro reconstituted actin-based networks
Sabó, Ján ; Lánský, Zdeněk (vedoucí práce) ; Varga, Vladimír (oponent) ; Cifra, Michal (oponent)
Cytoskelet poskytuje živým organismům nástroje k pohybu. V molekulárním měřítku procházejí stejné složky cytoskeletu neustálou reorganizací, aby přispívaly k různým buněčným procesům, jako je například navigace neuronálních růstových kónů v procesu vývoje mozku nebo vytváření chirálních aktinových toků během buněčného dělení. Během vývoje mozku je navigace neuronálních růstových kónů umožňena vzájemými interakcemi mezi sítěmi aktinových vláken a mikrotubuly (v angličtině "cytoskeletal crosstalk"). V růstových kónech byla část těchto intra-cytoskeletálních interakcí spojena s významnou mikrotubulární polymerázou CKAP5 (homolog XMAP215, MSPS, Zyg9). Nicméně role CKAP5 v molekulárním mechanismu remodelace mikrotubulů i aktinových sítí zatím nebyla objasněna. K lepšímu pochopení molekulárího mechanismu jsme použili fluorescenční mikroskopii s úplným vnitřním odrazem (TIRF, z angl. "total internal reflection fluorescence") v kombinaci s in vitro rekonstituovanými mikrotubuly a sítěmi aktinových vláken, které jsme pozorovali v přítomnosti rekombinantních proteinů. V této práci ukazujeme, že CKAP5 vytváří svazky z aktinových vláken (jak náhodně, tak paralelně orientovaných), propojuje aktinová vlákna s mikrotubuly bez ohledu na jejich polaritu, a dále umožňuje umístění aktinových svazků podél "šablon" z...
|
|
|
The role of CKAP5 in mediating crosstalk between actin and microtubule cytoskeleton
Dujava Ždímalová, Michaela ; Lánský, Zdeněk (vedoucí práce) ; Middelkoop, Teije Corneel (oponent)
Dynamické zmeny v usporiadaní cytoskeletu sú nevyhnutné pre mnoho dôležitých udalostí v živote buniek. Jedným z príkladov je navigácia rastu neurónov k ich správnym cieľom. K tomuto procesu slúžia špeciálne axonálne štruktúry známe ako neurónové rastové kužele, ktoré slúžia ako dynamické senzory a navigátory. Regulácia dynamiky ich aktínového a mikrotubulárneho cytoskeletu vedie k riadenému rastu axónov smerom k hľadaným cieľom, čo je kľúčové pre procesy ako tvorba synapsií alebo ich regenerácia. Proteín CKAP5 bol nedávno navrhnutý ako potenciálny regulátor komunikácie medzi aktínom a mikrotubulami v rastových kužeľoch, pričom táto komunikácia je nevyhnutá pre ich správne fungovanie. V tejto práci kombinujeme in vitro rekonštitučné experimenty s TIRF mikroskopiou za cieľom detailne preskú- mať mechanizmus tejto interakcie. Naše výsledky demonštrujú, že CKAP5 (pôvodne známy hlavne ako mikrotubulárna polymeráza) je tiež schopný interagovať s aktínovými vláknami a navyše ich prepájať s mikrotubulami. Ďalej popisujeme pozoruhodné správanie dynamického systému obsahujúceho CKAP5, mikrotubuly a aktínové vlákna, kedy CKAP5 formuje aktínové zväzky pozdĺž dynamických mikrotubúl. Zaujímavé je, že aj po depolymer- izácii mikrotubulu sa príslušný aktínový zväzok nerozpadá, ale pretrváva a slúži ako "koľajnica"...
|
|
|
Protein tau se kooperativně sdružuje do kohezních obálek, které chrání mikrotubuly před štěpícími enzymy
Siahaan, Valerie ; Braun, Marcus (vedoucí práce) ; Middelkoop, Teije Corneel (oponent) ; Piliarik, Marek (oponent)
Tau protein se přednostně se nachází v neuronálních axonech, navázaný na mikrotubuly. U neu- rodegenerativních onemocnění, souhrnně nazývaných tauopatie, je nesprávná funkce tau často spojována s abnormální fosforylací tau a koreluje s axonální degenerací a ztrátou celkového množství mikrotubulů (Kneynsberg et al., 2017). Tau může chránit mikrotubuly před enzymy štěpícími mikrotubuly, jako je katanin (Qiang et al., 2006) a regulovat transport molekulárními motory podél mikrotubulu (Vershinin et al., 2007; Dixit et al., 2008). Nicméně je stále nejasné, jak tau tyto regulační funkce provádí. Pomocí in vitro rekonstituce a TIRF mikroskopie jsme ukázali, že molekuly tau se mohou vázat na mikrotubuly dvěma odlišnými způsoby: buď jako (i) jednotlivé molekuly tau nezávisle difundující na povrchu mikrotubulů, nebo jako (ii) kooperativně vázané tau, které tvoří kohezivní tau "obálky" obklopující povrch mikrotubulu (Siahaan et al., 2019; Tan et al., 2019; Siahaan et al., 2022). Zjistili jsme, že tvorba tau obálky mění rozmístění tubulinových dimerů v rámci mikrotubulu, a to tak, že zhutňuje mikrotubul pod vznikající tau obálkou. Extenze mikrotubulu naopak indukuje rozložení tau obálky (Siahaan et al., 2022). Tau obálky tvoří selektivně propustnou bariéru, která inhibuje motory kinesinu-1 a zároveň umožňuje...
|
|
|
The role of anillin in the growth cone of neurons
Tomášová, Štěpánka ; Libusová, Lenka (vedoucí práce) ; Vinopal, Stanislav (oponent)
Axony nově vznikajících neuronů se musí během embryonálního vývoje správně propojit, aby vytvořily fungující neurální síť. Pro tento účel slouží růstový kónus, vysoce dynamická struktura na konci rostoucích axonů, která zajišťuje navigaci i samotný pohyb. Pro správné hledání cesty je nutná komunikace mezi aktinem a mikrotubuly. Přesný mechanismus takové kooperace však dosud není objasněn. Tato diplomová práce studuje možnou roli proteinu anillinu v tomto procesu. Anillin byl studován ve dvou lidských buněčných liních. V SH-SY5Y neuroblastomové linii byla provedena transgenní overexprese a siRNA knock-down. Zvýšení exprese anillinu v SH-SY5Y buňkách vedlo k vzniku poškozených neuritů, zatímco buňky se sníženou expresí tvořily méně neuritů. Dále byly studovány neurony diferencované z lidských iPSC (indukované pluripotentní kmenové buňky), ve kterých se exprimuje endogenní fluorescenčně značený anillin. Zde byly pozorovány lokální dynamické shluky anillinu na bázi dynamických výběžků diferencujících se neuronů. Shluky se objevovaly zejména během migrace, iniciace nových neuritů, ale také v čerstvě vzniklých růstových kónech. Tyto výsledky nasvědčují tomu, že anillin hraje roli v zakládání neuritů lidských neuronů. Pro odhalení přesné funkce anillinu v těchto buňkách bude třeba další práce.
|
|
|
Role of NAV3 in glioblastoma cells invasiveness
Legátová, Anna ; Brábek, Jan (vedoucí práce) ; Libusová, Lenka (oponent)
Invazivita nádorových buněk a tvorba metastáz je hlavním důvodem, proč mají nádorová onemocnění velmi závažný dopad. Proto je vývoj léků (tzv. migrastatik), které cílí právě na tyto procesy a tím omezují šíření buněk z primárního nádoru, pro zmírnění závažných komplikací velmi důležitý. Pro vývoj migrastatik je však nezbytně nutné pochopit molekulární mechanismy, které buněčnou migraci ovlivňují. Cytoskeletální struktury zastávají nenahraditelnou roli v buněčné migraci, a mohou tak sloužit jako jedny z potenciálních cílů migrastatické léčby. Tato práce se věnuje Neuron navigátoru 3 (NAV3), proteinu, který se váže na + konce mikrotubulů (MT), podílí se na jejich stabilizaci a dokáže zprostředkovat komunikaci mezi nimi a aktinovou sítí. Tato funkce je důležitá pro směřování MT do prodlužujících se axonů, čímž se zajišťuje jejich správný růst, který je fyziologicky nezbytný pro vývoj mozku. Výsledky této práce naznačují, že NAV3 může působit jako pronádorový faktor, který lokalizuje nejen na + konce MT i do buněčných výběžků a jeho přítomnost pomáhá glioblastomovým buňkám se rozpínat a zvyšovat jejich invazivní potenciál. Klíčová slova: neuronový navigátor 3, mikrotubuly, nádory, invazivita, cytoskelet
|
|
|
Tubulin post-translational modifications and microtubule associated proteins in neural development and disease.
Belyaeva, Polina ; Balaštík, Martin (vedoucí práce) ; Siahaan, Valerie (oponent)
Mikrotubuly (MT) jsou základními složkami cytoskeletu všech eukaryotických buněk. Jejich funkce je zvláště důležitá v neuronech, kde MT stabilizují jejich dlouhé procesy a jsou zodpovědné za přesně regulovaný anterográdní a retrográdní, intra-axonální a intra-dendritický transport na dlouhé vzdálenosti. MT jsou nezbytné také během vývoje mozku obratlovců a všech jeho hlavních kroků: neurogeneze, migrace neuronů a diferenciace neuronů. MT jsou regulovány na mnoha úrovních, ale dvě se zdají být obzvláště důležité: 1. bylo prokázáno, že posttranslační modifikace tubulinu (PTM) řídí vlastnosti MT, jako je stabilita nebo transport na bázi MT. 2. proteiny asociované s mikrotubuly (MAP), které vážou rozpustné podjednotky MT, mřížku MT i konce MT a řídí transport na bázi MT a dynamiku MT buď stabilizací, destabilizací nebo přetrháváním MT. Deregulace tubulinových PTM nebo MAP může proto vyvolat závažné změny v neuronálním cytoskeletu. Bakalářská práce shrnuje současné znalostí o tom, jak PTM (zejména polyglutamylace) a MAP (zejména proteiny štěpící mikrotubuly jako spastin) regulují MT a vývoji a degeneraci neuronů. Klíčová slova: Mikrotubuly, tubulin post-translační modifikace, polyglutamylace, proteiny asociované s mikrotubuly, spastin, vývoj nervové soustavy
|
|
|
Cytoskeletal orchestration of early mammalian development
Novotný, Jan ; Libusová, Lenka (vedoucí práce) ; Mašek, Jan (oponent)
Struktury cytoskeletu hrají klíčovou úlohu v raném savčím embryonálním vývoji. Mnohé práce ukázaly, že mikrotubuly, intermediární filamenta i aktinová mikrofilamenta jsou důležitým strukturním i funkčním prvkem všech hlavních událostí časné preimplantační ontogenese. Během procesu polarizace se mikroklky vyztužené svazky aktinových filament přesouvají k jednomu pólu blastomery. Další významné změny prodělávají složky cytoskeletu v období kompakce embrya. Buňky adherují k okolním, zplošťují se díky kontrakcím komplexů aktinu a myosinu nebo tvorbě mezibuněčných spojů. Blastomery také vytváří filopodia, výběžky plasmatické membrány obsahující aktinová filamenta. Tyto struktury jsou zmiňovány pro svou úlohu v přibližování povrchů blastomer během embryonální kompakce nebo možnou roli v mezibuněčné signalizaci. Prvním procesem specifikace v raném savčím vývoji je rozlišení mezi zevními buňkami moruly, které se stávají presumptivním trofektodermem a vnitřními buňkami, budoucí vnitřní buněčnou masou embrya. Proteiny i struktury cytoskeletu jsou asymetricky distribuovány mezi tyto dvě buněčné populace a pomáhají tak určit vývojový osud každé blastomery. Tato práce si klade za cíl shrnout úlohy cytoskeletu v polarizaci blastomer, kompakci embrya a specifikaci vnitřní a zevní buněčné populace v průběhu...
|
|
|
Role of tau phosphorylation in formation of tau envelopes
Karhanová, Adéla ; Lánský, Zdeněk (vedoucí práce) ; Štěpánek, Luděk (oponent)
Tau je nestrukturovaný protein asociovaný s mikrotubuly důležitý pro vývoj axonů a kritický regulátor funkcí mikrotubulů v axonech. Aktivita Tau je řízena fosforylací a její deregulace vedoucí k hyperfosforylaci a agregaci tau je spojena s četnými neurodegenerativními poruchami, souhrnně nazývanými tauopatie. Na mikrotubulech se molekuly tau segregují do dvou kineticky odlišných fází, které se skládají buď z nezávisle difundujících molekul, nebo interagujících molekul, které tvoří soudržné "obálky" kolem mikrotubulů. Tau obálky regulují působení jiných proteinů asociaovaných s mikrotubuly, jako je pohyb molekulárních motorů, a chrání mikrotubuly před degradací enzymy rozdělujícími mikrotubuly. Jak je však formace, dynamika a funkce tau obálek regulována, není známo. Zde ukazujeme, že fosforylace tau brání tvorbě a fungování ochranných tau obálek. Pomocí kombinace rekonstitučních experimentů a zobrazování živých buněk ukazujeme, že fosforylovaný tau se zabudovává do tau obálek a že zpomaluje růst těchto obálek. Důležité je, že demonstrujeme, že fosforylace tau také destabilizuje již existující obálky, což vede k jejich rozpadu. Naše výsledky ukazují, že fosforylace tau interferuje s tvorbou a udržováním ochranných tau obálek in vitro a in vivo, což vede k nestabilitě mikrotubulů. Protože...
|
|
|
Role cytoskeletu při pohybu a navádění růstového kužele
Olekšák, Adam ; Libusová, Lenka (vedoucí práce) ; Weissová, Romana (oponent)
Růstový kužel je dynamickou strukturou na konci rostoucích neuritů, sloužící k navigaci jejich pohybu díky sledování gradientu atraktivních a repulsivních molekul v okolí nervové buňky. Klíčovou roli v pohybu růstového kužele zastává cytoskelet. Mikrotubuly a mikrofilamenta působí na plazmatickou membránu i podklad, na kterém neuron roste a umožňují jeho pohyb a tím i růst neuritů. Mikrofilamenta, která jsou více dynamická, než mikrotubuly, se nacházejí především na periferii růstového kužele a svou polymerací a depolymerací zajišťují dynamickou tvorbu filopodií růstového kužele, pomocí kterých neuron může získávat informace o svém okolí. Neurity také vytváří adheze k podkladu, na kterém buňka roste. Adheze umožňují dopředný růst neuritů. Směr, načasování a rychlost růstu neuritů reguluje řada proteinů, které asociují s mikrofilamenty. Podél mikrofilament do periferie růstového kužele pronikají mikrotubuly za pomoci motorových proteinů a proteinů, které propojují F-aktin s mikrotubuly. Ty jsou nezbytné pro snížení dynamiky růstového kužele, jeho zatáčení, transport váčků a přeměnu růstového kužele v další úsek rostoucího neuritu. Také dynamika a pohyb mikrotubulů jsou regulovány na řadě úrovní. Předmětem této práce je představit, jak v růstovém kuželu mikrotubuly a mikrofilamenta působí, a jak je...
|
|
|
Hafnium Chloride, an Alternative Staining Reagent for Biological Electron Microscopy
BARANYI, Magdalena Victoria
This study focuses on the staining pattern of the non-radioactive heavy metal EM stain HfCl4, used during freeze substitution specimen preparation. HfCl4 was investigated as an alternative for the prominent uranyl acetate, since uranium based materials have been placed under heavy restrictions and bans worldwide. We have found a strong HfCl4 staining pattern of microtubules in myoepithelial cells of Ixodes ricinus salivary glands. Additionally, in several samples, HfCl4 was found to completely fill the cytoplasm of the myoepithelial cells. Nonetheless, artefact formation around granulated cells was also experienced.
|
host ::
RSS.