Integrerad signaltransduktion

Transkript

1 Integrerad signaltransduktion Table of Contents Intercellulär kommunikation... 1 Intracellulär kommunikation... 2 Signaltransduktion... 2 Typer av aktiveringar... 2 Kinaser/fosfataser... 2 GTP/GDP cykel... 2 Konformationsförändringar... 2 Subenheter... 2 Multiproteinkomplex... 2 Koncentrationsförändring... 3 Kompartmentering... 3 Lipid rafts... 3 Lipider och lipidförankrade signalmolekyler... 3 Signaltransduktionsmekanismer... 4 Amplifiering... 4 Crosstalk... 4 Avstängning... 4 Typer av receptorer... 4 Intercellulär kommunikation Vi har redan pratat om det här lite. Det finns fyra typer: 1) Endokrint. Den typen vi har mest bekanta med. Kan vara hormon som sätter sig på en receptor. 2) Parakrint. En närliggande cell aktiverar en annan genom utsöndring av signalsubstanser. Kan vara hemostasen eller NO från endotelceller som dilaterar närliggande kärl 3) Autokrint. Självaktiverande. 4) Juxtakrint. Synapser.

2 Intracellulär kommunikation Signaltransduktion Typer av aktiveringar Fosforyleringar Konformationsförändringar Glykosyleringar på O och N terminaler Ubiquitineringar Protein kan bestå av subenheter. När de lossnar från varandra kan de bli aktiva, man exponerar gömda ytor. Ökning och minskning av koncentrationer av t.ex. Ca 2+ Kompartmentering: olika saker sker på olika ställen sker i cellen. Kinaser/fosfataser Det finns ingen generell regel för vilken som aktiverar och deaktiverar substrat/enzymer/proteiner. Kinaser fosforylerar och fosfataser de fosforylerar. Punkt slut. Exempelvis kan Glyken fosforylas bli aktiverat av ett kinas för att sätta igång omvandling av glykogen till glukos-1-fosfat. Å andra sidan inaktiveras glykogen syntas av en fosforylering. I ett tredje fall aktiveras ett enzym av en fosforylering som sedan inaktiverar en protein fosfatas. Man vill förhindra att fosfataser går runt och klipper bort aktiverade proteiner. Alla dessa processer är beroende av PKA. Det finns en logisk samhörighet att den aktiverar vissa protein och inaktiverar andra. Om nedbrytning aktiveras så måste syntes inaktiveras. GTP/GDP cykel Utbyte av en GDP molekyl mot en GTP molekyl leder till aktivering. En GDP molekyl fosforyleras alltså inte. Hela molekylen byts ut. GTP molekyler är sedan den aktiva molekylen i processen. De har en inbyggd GTPase aktvitet, dvs det har en egen defosforyleringsaktivitet. Konformationsförändringar Integriner är ett konkret exempel. Nästan varenda protein som man träffar på genomgår en konformationsförändring. Betyder att 3 Dimensionella utseendet förändras, veckningen förändras och nya ytor blottläggs. Integriner finns alltid på ytan av cellen. Cellen vill inte fastna nånstans utan att den blivit aktiverad. Därför måste en konformationsförändring ske vid aktivering. Subenheter PKA har många subenheter. Jättehög koncentration av camp kan binda in på PKA. När det händer så genomgår PKA en konformationsförändring. På grund av detta släpps subenheterna som tidigare inhiberade PKA.Med andra ord for man en blottläggning av en aktiv yta. Multiproteinkomplex Inflammasomer, Grb-2 (Tyrosinkinaskaskaden), PKA adaptorprotein.

3 Man har olika proteiner som inte kan interagera med varandra utan vara bundna till varandra. Man har en receptor som känner av ligand och man har ett enzym med två enheter som inte kan binda till varandra. Det finns scaffolding proteins som bildar bryggor och binder ihop enheter och aktiverar de. 1) Ligand binder in på receptor konformationsförändring av receptor 2) Adaptor protein/scaffolding protein kan binda in till receptor 3) Adaptorproteinet lockar till sig de enzymer eller proteinenheter som ska aktiveras 4) Två proteinenheter klistras ihop och blir aktiverade. Koncentrationsförändring Genom kaskadkedjor bildas camp. Som tidigare nämnt har höga koncentrationer av camp en aktiverande effekt på många enheter i cellen, bl.a PKA. Genom IP 3 vägen frisätts intracellulärt kalcium från ER. Det IC kalciumet stimulerar i sin tur öppnandet av jonkanaler som tillåter inflöde av extracellulärt kalcium. a) Kalcium aktiverar PKC som i sin tur har red effekter på cellens subenheter genom fosforyleringar. b) Kalcium kan binda calmodulin för att bilda ett komplex som aktiverar fosforylering i muskelkontraktionen.. cgmp ju mer cgmp man har ju större är den INHIBERANDE effekten. Ju mindre cgmp ju större är den aktiverande effekten. Anledningen till varför dessa second messengers är så effektiva är för att de är små, lösliga och diffunderar snabbt in i cytosolen. Antingen så bildas de väldigt, väldigt fort (camp och cgmp) eller så finns de lagrade i cellen sedan innan (kalcium). De har många inbindningsfickor på deras målprotein. Utöver dessa anlednignar så elimineras de väldigt effektivt också. Nedbrytningen av camp går mycket fortare än bildningen av camp. Vill man få bort kalcium så tas det bort snabbt. Kompartmentering Vit blodkropp ska göra en sak där fram: binda in, och där bak i svansen ska den: släppa. På så sätt kan den röra sig framåt. Hela cellen ska inte bli aktiverad på samma sätt. Integriner. Har till en början låg affinitet. Styrkan kan förändras på tre sätt: 1) Stort antal. 2) Affinitet 3) Aviditet Lipid rafts Plasmamembranet bildar öar inom sig själv så består av olika receptorer, ämnen och lipidmodifieringar. Vissa signalmolekyler kan på så sätt få inträde till olika lipidområden. Man får olika grupperingar. Man har inte ett homogent membran, utan det ser olika ut på olika ställen. Cytoskelettet har en roll i detta genom att hålla fast proteiner på vissa områden. Lipider och lipidförankrade signalmolekyler En del i kompartmenteringen är att man har signalmolekyler som sitter fast i membranet. När PIP 2 klyvs så får man kvar en lipiddel i membranet (diacylglycerol) som aktiverar PKC, och en fri löslig molekyl (IP 2) som aktiverar ER och kalciumfrisättning. Detta är jättebra sätt för membranet att reglera

4 Arakidonsyra frisätter phospholipas som frisätter aminosyror som i sin tur ledar till ildningen av prostaglandiner. Signaltransduktionsmekanismer Amplifiering 1) En ligand binder till R. 2) Flera G-proteiner aktiveras. Så länge liganden sitter i receptorn och är aktiv kan G- proteinaktiveras. 3) Varje G-protein kan aktivera en eller flera Adenylat Cyklas 4) Adenylat cyklas bildar camp. Tusental. 5) camp aktiverar ännu fler PKA. Hundratusentals. 6) PKA:s fosforylerar miljontals. Crosstalk Olika signaler som påverkar en cell. Har flera olika typer av receptorer och beroende på vilka signaler som aktiverar cellen så kommer den att genomgå olika saker. ABC överlevnad Ingen signal alls Celldöd Crosstalk inuti cellen A och B binder in på varsin receptor som leder till en fosforylering på protein Y på två olika ställen. Hade bara A bundit så hade man fått bara fått en fosforylering på Framsidan av protein Y. A och B binder in på varsin receptor fosforylerar protein X och Z X och Z kan binda ihop Avstängning 1) Ligandreceptor komplexet plockas in i en endosom. Liganden förgörs men receptorn återanvänds i membranet. Kortvarig avstängning. 2) Hela receptor-ligandkomplexet bryts ned så att man får en hel avstängning av signalen. 3) Liganreceptorn blir blockerad av en proteinmolekyl. 4) Det kanske inte är receptorn i sig som stängs utan ett protein nedströms som stängs. Typer av receptorer Generellt så finns det två typer. Ligander som aktiverar receptorer på: 1) Cellmembranet. Ingår väldigt ofta i signaltransducerande kaskadvägar som kan förändra proteinsyntesen. Men det finns också fall där allting redan är klart. Allt behöver inte nysyntetiseras. G-proteinkopplade Enzymkopplade/Tyrosin-kinaskopplade Jonkanalkopplade Receptor guanylyl cyklaser Integriner 2) Inuti cellen (Intracellulärt)

5 Ligander kan binda direkt på cellkärnan och på receptorer i cytosolen som transporteras till cellkärnan.