|
|
Dynamika plasmatické membrány a tonoplastu při zavírání a otevírání průduchů.
Röder, Matěj ; Žárský, Viktor (vedoucí práce) ; Albrechtová, Jana (oponent)
Průduchy jsou struktury v pokožce rostlin zajišťující svou průduchovou štěrbinou regulovaný kontakt apoplastického prostoru rostliny s okolím. Zásadní úlohu pro zahájení otevření či zavření průduchu hraje změna turgoru ve svěracích buňkách. Během stomatálních pohybů prodělává svěrací buňka značné a opakované změny svého objemu, a tedy i povrchu, v rámci minut. Protože cytoplazmatická membrána má pouze malou roztažitelnost, tak tato změna musí být doprovázena i změnou povrchu membrány. Ta se může dít pomocí membránových vchlípenin a endocytózy membránových váčků. Pomocí elektrofyziologických a mikroskopických technik bylo dokázáno, že oba procesy se ve svěracích buňkách reálně dějí. Tyto procesy jsou ovládány a regulovány komplexní sítí signálních drah, v nichž důležitou roli hraje aktinový i mikrotubulární cytoskelet, proteiny z nadrodiny SNARE, iontové kanály a další molekuly. Cílem této práce je sumarizovat současné znalosti o procesech a mechanismech těchto změn membránových povrchů a jejich molekulovou podstatu.
|
|
|
Úloha proteinů štěpících mikrotubuly při regulaci cytoskeletu
Uhlířová, Jana ; Dráber, Pavel (vedoucí práce) ; Libusová, Lenka (oponent)
Mikrotubuly jsou vysoce dynamické cytoskeletální struktury, které zajišťují tvar buňky, vnitrobuněčný transport a organizaci buněčných organel, účastní se migrace buňky a stavby mitotického vřeténka. Tvoří vysoce organizovanou síť, která mění své uspořádání v odpovědi na okamžité potřeby buňky. Mikrotubuly jsou složeny z αβ-tubulinových dimerů a řady asociovaných proteinů. Jde o polární struktury, u kterých s ohledem na rychlost přidávání αβ- tubulinových dimerů rozeznáváme (+) a (-) konec. Pro rychlou regulaci uspořádání mikrotubulů jsou nezbytné proteiny štěpící mikrotubuly (spastin, katanin a fidgetin), které patří mezi AAA ATPázy. Tyto proteiny po vazbě na mikrotubul jej štěpí na dvě části a generují tak nové (+) a (-) konce mikrotubulů. Tímto způsobem je regulováno mnoho buněčných procesů, jako je udržování tvar buňky, motilita, proliferace i diferenciace. Kromě štěpení mikrotubulů se spastin a fidgetin účastní procesů v jádru buňky. Spastin je také asociován s membránami a účastní tvarování endoplazmatického retikula a tvorby endozomálních váčků. Při mutacích proteinů štěpících mikrotubuly dochází k poruchám embryonálního vývoje, defektům nervové soustavy či sterilitě jedince. Výsledky publikované v posledních letech naznačují, že proteiny štěpící mikrotubuly společně koordinují organizaci...
|
|
|
Funkční analýza podjednotek rostlinného Arp2/3 komplexu
Kukla, Jakub ; Schwarzerová, Kateřina (vedoucí práce) ; Honys, David (oponent)
1. Abstrakt ARP2/3 komplex je velmi dobře prostudovaný v případě živočichů, hraje klíčové úlohy v motilitě buněk a nitrobuněčných organel. Jeho defekty jsou spojeny s těžkými růstovými poruchami a letalitou u postižených buněk. Naproti tomu u rostlin nebyl zjištěn tak dramatický fenotyp mutací v ARP2/3 komplexu jako u živočichů. Je možné, že právě rozdílný způsob života rostlin a živočichů, přispívá k odlišným strategiím využití buněčného cytoskeletu, jehož je ARP2/3 komplex součástí. Tento vysoce konzervovaný komplex 7 proteinů je od kvasinek až po člověka využíván především k tvorbě aktinových vláken de novo, jeho pomocí vznikají složité aktinové sítě a někteří parazité jsou schopny jeho nukleační schopnosti, spojené s aktinem, zneužívat k aktivnímu pohybu uvnitř hostitelské buňky. Jelikož rostliny obklopuje buněčná stěna,bránící tak jejich aktivnímu pohybu, zároveň poskytující buňkám oporu a udělující tvar, bylo by nasnadě přemýšlet o tom, zda by ARP2/3 komplex v rostlinách mohl zastupovat i jiné funkce, které u živočichů neznáme. Pokud uvažujeme o odlišné životní strategii rostlin a živočichů, nemůžeme přehlédnout i to co obě říše spojuje. Tedy potřeba udržování integrity vezikulárního transportu a endomembránových procesů. Bez aktinové a tubulinové sítě by tyto procesy nemohly probíhat. Ovšem vzhledem...
|
|
|
Netradiční funkce forminů mimo nukleaci aktinu
Metlička, Jáchym ; Cvrčková, Fatima (vedoucí práce) ; Opatrný, Zdeněk (oponent)
Od objevu v roce 1990 byly proteiny s Formin homology 2 (FH2) doménou (forminy) pozorovány ve všech analyzovaných druzích spadajících pod eukaryota. Znalost struktury a funkce FH2 domény se za posledních několik let výrazně zlepšila. Její schopnosti nukleace, polymerace a procesivního cappingu aktinových filament činí z proteinů forminové rodiny významné faktory ovlivňující podobu cytoskeletu. Ale FH2 doména tvoří pouze dílek skládanky další volitelné konzervované peptidické struktury, které ji obklopují, stejně jako konkrétní podoba samotné FH2 domény, výrazně ovlivňují konečné vlastnosti forminu a jeho umístění v buňce. Forminy se podílejí na řadě buněčných aktivit, často (ale ne vždy) souvisejících s cytoskeletem. Spravují například aktinovou složku cytoskeletu, propojují aktinová vlákna s mikrotubuly či plazmatickou membránou. Dále se účastní buněčného dělení a fungují jako složky tradičních signalizačních drah atd. Tato práce popisuje strukturu a funkci FH2 a FH1 domén, poskytuje přehled fylogenetických větví forminů u mnohobuněčných eukaryot a shrnuje rozličné role, kterých se forminy v buňkách (pravděpodobně) účastní. Není to malý cíl a (vzhledem k časovým a prostorovým omezením této práce) je nemožné ho splnit v míře, jakou si toto téma žádá.
|
|
|
MAPs, proteiny asociované s mikrotubuly v rostlinných buňkách
Benáková, Martina ; Krtková, Jana (vedoucí práce) ; Vinopal, Stanislav (oponent)
1. Abstrakt a klíčová slova Mikrotubuly (MT) jsou jednou ze základních buněčných struktur. Jejich vlastnosti a funkce jsou ovlivňovány a modifikovány dalšími proteiny, které můžeme zahrnout do skupiny proteinů asociovaných s mikrotubuly (MAPs, microtubule-associated proteins). Výzkum MAP a jejich různorodých funkcí se v posledních letech prudce rozvíjí. Některé MAP ovlivňují dynamiku MT, jiné mají spíše strukturní funkci - propojují jednotlivá MT vlákna s rozličnými buněčnými strukturami, jako jsou ostatní MT, proteiny, organely, aktinový cytoskelet či plasmatická membrána. Mnoho popsaných MAP proteinů má homology v rámci celé eukaryotické říše, příkladem je rodina MAP65 nebo EB1 (END BINDING 1), je proto zajímavé sledovat, zda a jak se rostlinné MAP svými funkcemi liší od svých živočišných homologů. Na druhou stranu jsou popsány také rostlinně specifické MAP s unikátními funkcemi v rostlinné buňce, například ATK5 či SPR1 (SPIRAL 1). Tato bakalářská práce je literární rešerší, jejímž cílem je zpracovat přehled rostlinných MAP, charakterizovat je a popsat, pokud jsou známy, jejich funkce z hlediska buňky i celého rostlinného organismu. Klíčová slova: cytoskelet, mikrotubuly, proteiny asociované s mikrotubuly, rostlinná buňka, růst a vývoj
|
|
|
Mechanismy polarizace epidermálních buněk rostlin.
Vojtíková, Zdeňka ; Žárský, Viktor (vedoucí práce) ; Soukup, Aleš (oponent)
Buňky rostlinné epidermis společně vytváří kontaktní plochu rostliny a chrání ji před vlivy vnějšího prostředí a zprostředkovávají komunikaci s okolím. V epidermis je za pomoci polarizačních mechanismů rovnoměrně rozmístěno několik buněčných typů (dlaždicové buňky, trichomy a průduchy) s velice specializovanou morfologií. Svých tvarů dosáhnou díky polarizovanému růstu, který je zajištěn cytoskeletem a signalizačními molekulami z rodiny ROP GTPáz. Cytoskelet v odpovědi na signál ovlivňuje rozpínání buňky, napomáhá zacílit sekreci do míst aktivního růstu a polarizovaně zabudovávat nový materiál do buněčné stěny. Na svrchní straně epidermis se vylučuje kutikula a vrstva epikutikulárních vosků. Sekrece složek kutikulárních vrstev je baso-apikálně polarizovaná. V této práci jsou shrnuty doposud objevené mechanismy polarizace v buňkách epidermis rostlin.
|
|
|
Computational Simulation of Mechanical Tests of Isolated Animal Cells
Bansod, Yogesh Deepak ; Kučera,, Ondřej (oponent) ; Florian, Zdeněk (oponent) ; Canadas, Patrick (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
A cell is complex biological system subjected to the myriad of extracellular mechanical stimuli. A deeper understanding of its mechanical behavior is important for the characterization of response in health and diseased conditions. Computational modeling can enhance the understanding of cell mechanics, which may contribute to establish structure-function relationships of different cell types in different states. To achieve this, two finite element (FE) bendo-tensegrity models of a cell in different states are proposed: a suspended cell model elucidating the cell’s response to global mechanical loads, such as elongation and compression and an adherent cell model explicating the cell’s response to local mechanical load, such as indentation using atomic force microscopy (AFM). They keep the central principles of tensegrity such as prestress and interplay between components, but the elements are free to move independently of each other. Implementing the recently proposed bendo-tensegrity concept, these models take into account flexural (buckling) as well as tensional behavior of microtubules (MTs) and also incorporate the waviness of intermediate filaments (IFs). The models assume that individual cytoskeletal components can change form and organization without collapsing the entire cell structure when they are removed and thus, can evaluate the mechanical contribution of individual cytoskeletal components to the cell mechanics. The suspended cell model mimics realistically the force-elongation response during cell stretching and the force-deformation response during cell compression, and both responses illustrate a non-linear increase in stiffness with mechanical loads. The simulation results demonstrate that actin filaments (AFs) and MTs both play a crucial role in defining the tensile response of cell, whereas AFs contribute substantially to the compressive response of cell. For adherent cell model, the force-indentation responses at two distinct locations are in accordance with the non-linear behavior of AFM experimental data. The simulation results exhibit that the indentation site dominates the cell behavior and for cell rigidity actin cortex (AC), MTs, and cytoplasm are essential. The proposed models provide valuable insights into the interdependence of cellular mechanical properties, the mechanical role of cytoskeletal components individually and synergistically, and the nucleus deformation under different mechanical loading conditions. Therefore, this thesis contributes to the better understanding of the cytoskeletal mechanics, responsible for cell behavior, which in turn may aid in investigation of various pathological conditions like cancer and vascular diseases.
|
|
|
Využití tensegritních struktur pro modelování mechanického chování hladkých svalových buněk
Bauer, David ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá výpočtovým modelováním mechanických zkoušek hladkých svalových buněk. Hlavním cílem je vytvořit výpočtový model buňky, simulovat na něm jednoosou tahovou zkoušku a upravit model tak, aby více odpovídal reálné mechanické odezvě buňky. Model buňky zahrnuje cytoplasmu, jádro, buněčnou membránu a cytoskelet, který je modelován jako tensegritní struktura. Na modelu byla simulována tahová zkouška pro případ celé buňky a buňky s rozrušeným cytoskeletem. Křivka síla-protažení, která je získána ze simulace, je porovnána s experimentálně zjištěnými daty získanými z literatury. Při tahové zkoušce zde byly experimentálně měřeny čerstvě izolované buňky hladkého svalstva z aorty krysy, buňky z buněčné kultury a buňky, ve kterých byla po aplikování cytochalasinu D rozrušena aktiniová vlákna. Bylo zjištěno, že vliv cytoskeletu na přenos zatížení ve výpočtovém modelu byl menší než u reálné buňky, a proto byl model upraven změnou materiálových vlastností geometrie tak, aby odpovídal jednotlivým experimentálně měřeným typům buněk.
|
|
|
Dynamic and role of cytosekeletal proteins in mammalian sperm cells
Paleček, J. ; Dvořáková, K. ; Pěknicová, Jana ; Kubátová, Alena ; Moore, H. D. M.
The cytoskeleton of sperm head consists of resistant structural proteins of the nucleus and of perinuclear theca, which are largely rosponsible for the shaping of the nucleus. three mahjor cyteskeletal proteins, actin, tzubnulin and spectrin, are present in the head of mammalian spermatohzoa. Maoreober, the mictotubular cytoskeleton also contains other dynamic proteins, which have a morphological function within the cell and which are responsible for cell signalling processes.
|
|
| |
host ::
RSS.