Signaltransduktion. Signalling by the membrane. Fosfatidylinositol och sekundära budbärare CMB

Transkript

1 PI Signaltransduktion Fosfatidylinositol och sekundära budbärare CMB Fosfolipas C (β, γ), PLC β, γ PLCβ GPCR, PLCγ RTK/Cytokinreceptorer IP3, DAG Ca 2+ Calmodulin + olika Ca bindande proteiner CaM kinaser Protein kinas C, PKC NO cgmp Fosfoinositol-3-kinas, PI-3 kinas Protein kinas B (PKB/Akt) Sammanfattning av receptor och signaltransduktionsvägar Signalling by the membrane Extra cellular Lipid bilayer Intracellular 1

2 Membranlipider: Fosfolipider Sekundära budbärare Olika 2:a budbärare medverkar i intracellulär signalering Påverkar bl.a. kinaser Fosfatidylinositol (PI) PI= Phosphatidyl-inositol Ca 2+ purinderivat (adenosin, guanosin) Normalt 10-7 M i cytosolen inositol-1,4,5-trisfosfat (IP 3 ) 1,2-diacylglycerol (DAG) Lodish Fig 15-9 Inositol en central aktör Syntesen av Phospho- Inositider, DAG och IP 3 6 OH 5 HO 1 OH OH HO 4 OH 2 3 fosfolipid Inositol Följ steg för steg! Inositol 6-värd cyklisk alkohol = Phospho-inositider Lodish Fig

3 Fig Fig Phospholipase C, PLC DAG Phospholipas C; 13 isotyper två huvudtyper PLCβ och PLCγ PLCβ aktiveras av vissa GPCRs (membran associerat) PLCγ aktiveras av många RTKs och cytokinreceptorer (kan binda membranet) IP 3 Lodish Fig

4 PLC aktivering ger klyvning av PI, Ca 2+ - frisättning och aktivering av PKC Vad sker nedströms om PLC? active Ca 2+ Ca 2+ -joner i ER IP 3 reglerar Produktion av 2d messengers : PI 3, DAG, Ca 2+ Effektor: Protein kinas C, PKC Mål: varierande, bla glukos metabolismen Lodish Fig modifierad Ca 2+ frisätts i cytosolen från ER Proteinkinas C (PKC) aktiveras av Ca 2+ och DAG [Ca 2+ ] cyt ökar [Ca 2+ ] ER minskar PLC aktivering ger extracellulär Ca 2+ - frisättning och ökad [Ca 2+ ] cyt DAG reglerar proteinkinas C Ca 2+ -joner i ER IP 3 reglerar Ca 2+ frisätts i cytosolen från ER Proteinkinas C (PKC) aktiveras av Ca 2+ och DAG [Ca 2+ ] cyt ökar [Ca 2+ ] ER minskar Funktionen hos DAG är att aktivera PKC på insidan av cellmembranet Diacylglycerol (DAG) förblir membranassocierad Proteinkinas C regleras också av Ca 2+ i cytosolen Samspel mellan de två grenarna i inositollipidsignalvägen Lodish Fig modifierad Öppnar kanal mot extracellulär Ca2+ 4

5 Aktivering av PLCβ av GPCRs Aktivering av PLCγ av RTKs och cytokin receptorer PLCγ binder till en aktiverad RTK genom sin SH2 domän och förs upp till insidan på membranet. PLCγ binder till PI 4,5-P2 med PH domänen. RTK fosforylerar PLCγ vilket ökar dess katalytiska aktivitet att klyva PIP2 till DAG och IP3 PH-domain (pleckstrin homology domain): binder PIP2 fosfolipider Gα0 eller Gαq P PLCγ P GPCRs som interagerar med vissa G protein (Gα0, Gαq) kan aktivera PLC SH2-domän: binder Fosfo-Y, PLCγ är ett multidomänprotein som lokaliseras till membranets insida med SH2 domänen till fosfo-y i aktiverad RTK PH domän: binder PIP2 fosfolipider CCC -regeln PLC Ca2+ PKC (DAG-IP3) Katalytisk domän SH2 domän: binder Phospho-tyrosin i RTKs, 5

6 Ca 2+ har många effekter i cytoplasman Påverkar olika Ca 2+ bindande proteiner Calmodulin ett av de viktigaste Modulator av andra proteiner Påverkar membranvesikeltransport och fusion med plasmamembranet Muskel kontraktion camp nedbrytning Kväveoxid (NO) syntes Calmodulin binder fyra Ca 2+ -joner Calmodulin i cytosolen medierar Ca 2+ -effekter i cytoplasman Påverkar Ca 2+ /calmodulin-beroende kinaser, aktiverar camp-degradering och NO-syntes Lodish Fig 3-31 NO syntas (NOS) Syntes av kväveoxid ( NO ) av enzyme NO syntas (NOS) NO och intracell. guanylatcyklas Ca 2+ L-arginine + 3/2 NADPH + H+ + 2 O2 citrulline + NO + 3/2 NADP+ = enos3 (endotelialt Nos) Lodish Fig Cykliskt GMP Relaxerar glatta muskelceller kring blodkärl 6

7 Kväveoxid och cgmp-syntes Aktiverat Ca 2+ /calmodulin stimulerar bildning av gasen kväveoxid (NO, kvävemonoxid) från arginin Löslig cytosolisk och transmembran form av guanylatcyklas Lösligt guanylatcyklas aktiveras av NO Cykliskt GMP reglerar aktiviteten hos specifikt proteinkinas (PKG), leder till muskel-avslappning runt blodkärlen Phosphatidyl Inositol-3 kinas (PI-3K) Effektor: Aktivering av protein kinas B, PKB (Akt) Mål: anti-apoptotisk reglering, insulin reglering mm. Sammanfattning av receptor och signaltransduktionsvägar Translokering av PI-3 kinaset till sitt substrat med hjälp av RTKs och cytokin receptorer PI-3 K binder till en aktiverad RTK genom sin SH2 domän och förs upp till insidan på membranet. PI-3 kinaset fosforylerar PI 4,5-P2, och PI 4-P. SH2-domän: binder phospho-y i RTK, P PI-3 K Kinase domän Modifierad fig 7

8 Mer om fosfatidylinositolerna PIP-5 kinas Lodish Fig Ingen PLCklyvning PIP-5 kinas Fosfatidylinositol- 4-fosfat PI-3 kinas Lodish Fig PI3-kinas aktiverar PKB/Akt Proteinkinas B/Akt (stimulerar bl.a. cellöverlevnad) RTK-signalering via Ras-oberoende väg (PI-3 kinas, Akt) PKB (=Akt) Många substrat, beroende på RTK Inhibering av pro-apoptotiskt celldödsprotein (Bad) Inhibering av pro-apoptotiska transkriptionsfaktorer (FoxO3a) Insulin receptor (RTK) aktiverar PKB PKB aktiverar glukos transportörer (GLUT4) Glukos tas då upp av cellerna Lodish Fig

9 Glukos leder till insulin-frisättning av beta cellerna i pankreas Sammanfattning Sekundära budbärare deltar i en rad signalöverföringar i cellen Aktivering av fosfolipas C ger IP 3 som reglerar fritt Ca 2+ och DAG som tillsammans aktiverar proteinkinas C PI-3 kinas fosforylerar fosfatidylinositoler i cellmembranet vilka leder till aktivering av PKB Signalkaskaderna aktiverar protein kinaser (PKC resp. PKB) med olika substrat bla. transkriptionsfaktorer som translokeras till kärnan 9