Transcript Intracelulární signalizace František Duška

Intracelulární
signalizace
František Duška
Komunikace mezi
buňkami
• Kontaktní
– ontogeneze (ephriny, Ephr-rec.)
– imunitní systém
– gap junctions: myokard (cAMP, Ca2+)
• Para/autokrinní
• Endokrinní
• Synaptická
Chemická povaha
signálních molekul
HYDROFILNÍ
• Proteiny, peptidy, aminokyseliny
• Nukleotidy
• Eikosanoidy
• Ionty
LIPOFILNÍ
• Steroidy
• Retinoidy
• NO a CO
Dělení receptorů
• Membránové:
– ionotropní: receptory-iontové kanály
• chemicky ovládané
• napěťově ovládané
– metabotropní
• receptory spojené s G-proteiny
• receptory s enzymatickou aktivitou
• Intracelulární
G - protein
• Obecné uspořádí
– serpentinový receptor
– GTP bind. protein (=G-protein), trimer alfa, beta,
gama
• Funkce:
– GDP-alfa/beta/gama, aktivace = výměna GDP
za GTP, disociace alfa-GTP
– inaktivace = hydrolýza GTP, reasociace
– RGS = regulator of G-protein signaling
G - protein
• Typy:
– GS: adenylátcyklasa: -adr., glukagon, D1-rec.
– GI: dtto,ale inhibice: 2-adr., GABA, opioid. rec.
– Gq: PLC: 1-adr., mAChR
• Klinické koreláty:
– choleratoxin: ADP-ribosylace alfa podjednotky
inhibuje její GTPasovou aktivitu a znemožňuje
inaktivaci
GS a GI-proteiny
• Adenylátcyklasa:
– ATP  cAMP + PPi
• Fosfodiesterasa:
– cAMP  5’-AMP
– inhibitory klinicky užívány (Viagra)
• PKA = cAMP dependentní
proteinkinasa, tetramer, kooperace!
GS a GI-proteiny
• Fosforylace proteinů: cca 30 % všech
– ovlivnění aktivity enzymu
– ovlivnění exprese genu:
• fosforylace CREB v jádře vazba na CREB-binding
protein (CBP) – ovlivnění transkripce
• Fosfoproteinfosfatasy:
– I, IIA a IIB
Gq-proteiny
• Fosfolipasa C: PIP2 IP3 + DAG,
sekundárně Ca2+
• 1-adr., mAChR, thrombin rec. na
destičkách
• Mechanismus:
– IP3: uvolnění Ca2+ z ER
– DAG: aktivuje PKC, substr. eikosanoidů
Gq-proteiny
• Proteinkinasa C je aktivována:
– Ca2+ (IP3)
– translokace na vnitřní stranu membrány
– DAG
• Fosforyluje jiné proteiny než PKA
2+
[Ca ]
IC
jako signál
• Kanály pro Ca2+:
– v plazmalemě napěťově ovládané
(synapse)
– IP3 ovládané v membráně ER
– ryanodinové receptory: změna potenciálu
membrány uvoní Ca2+z ER (sval)
• Efektor = kalmodulin dependentní PK
(CaM kinázy)
2+
[Ca ]
IC
jako signál
• CaM kinázy:
– kináza lehkého řetězce myosinu
(kontrakce hl. svalu)
– fosforylázakináza spřahuje ve svalu
glykogenolýzu s kontrakcí
– CaM kináza II: autofosforylace, 2%
proteinů v CNS – PAMĚŤ!!!!
Speciální typy Gproteinů
• GOLF: návazně cAMP dep. Na+ kanály
• Vidění:
– receptor =rhodopsin = cis-retinal + opsin
– foton: cis-retinal  trans-retinal  konformační
změna opsinu 
– G-protein= transducin  aktivace
fosfodiesterasy  snížení konc. cGMP 
uzavření cGMP gated Na+kanálů,
hyperpolarizace membrány
Dělení receptorů
• Membránové:
– ionotropní: receptory-iontové kanály
• chemicky ovládané
• napěťově ovládané
– metabotropní
• receptory spojené s G-proteiny
• receptory s enzymatickou aktivitou
• Intracelulární
Receptory s vlastní
enzym. aktivitou
• Tyrosinkinázové receptory
• S tyrosinkinasou asociované rec.
• Receptorové guanylátcyklasy
Tyrosinkinázy
• Receptor – 1xpřes membránu
• Dimerizace, oligomerizace při vazbě
ligandu
• Autofosforylace
– Y-fosforylace IC proteinů
– vytváření „docking sites“, na které se přes
SH2 domény váží:
Tyrosinkinázy
• Váže se na fosforylovanou Y-kinasu:
– adaptorové proteiny (IRS-1)
– PLC-gama – PIP2kaskáda
– PI3kináza
– cCbl protein – ubikvitinizace receptoru
– ras kaskáda do jádra: rafMAP-KK
MAP-Kcykliny proliferace
Tyrosinkinázy
•
•
•
•
•
EGF
Insulin a IGF-1
PDGF
M-CSF
Ephriny
S tyrosinkinázou
asociované receptory
• Aktivují cytosolické tyrosinkinázy
• Příklady:
– rodina src-proteinkináz
– FAK (focal adhesion kinase) spojená s
integrinovými receptory
– Jak-STAT cesta do jádra: cytokinové
receptory – Janus kinasy – STAT reg.
transkripci
Receptorové
guanylylcyklasy
• Rec. v membráně, vazba ligandu vede
přímo k aktivaci guanzlátcyklasové
aktivity IC domény
• cGMP
• ANP
Dělení receptorů
• Membránové:
– ionotropní: receptory-iontové kanály
• chemicky ovládané
• napěťově ovládané
– metabotropní
• receptory spojené s G-proteiny
• receptory s enzymatickou aktivitou
• Intracelulární
Intracelulární rec.
• Jaderné:
– RAR, RXR, PPAR, T3 rec, D3 rec
• Cytosolické:
– steroidní (v cytosolu s HSP)
– rozpustná guanylátcyklasa: NO
Intracelulární rec.
• Obecné vlastnosti
– poločas
• Obecný mech. působení:
– geny primární a sek odpovědi
– stejný protein, různá odpověď
Závěrečné poznámky
• Lineární odpověď/vše,nebo nic
– kooperace
– alosterie
• Efektivita a specifita kaskády:
– scaffold proteiny, SH2, lipidové můstky
• Paměť:
– krátkodobá: Ca ve svalu
– dlouhodobá: diferenciační signály