βιοσηματοδότηση στοχευμένα Flashcards
Ποιος είναι ο ρόλος των δευτερογενών αγγελιοφόρων στη σηματοδότηση και ποια είναι τα κύρια παραδείγματα τους;
Οι δευτερογενείς αγγελιοφόροι είναι μικρά μόρια που μεταδίδουν σήματα μέσα στα κύτταρα μετά την ενεργοποίηση ενός υποδοχέα από έναν εξωτερικό παράγοντα (π.χ., ορμόνες ή νευροδιαβιβαστές). Παίζουν σημαντικό ρόλο στην ενίσχυση και στη μεταφορά του σήματος από την επιφάνεια του κυττάρου στο εσωτερικό του.
Τα κύρια παραδείγματα δευτερογενών αγγελιοφόρων είναι:
- cAMP (κυκλική αδενοσίνη μονοφωσφορική): Ενεργοποιεί πρωτεϊνικές κινάσες, όπως την PKA.
- IP3 (ινοσιτόλη 1,4,5-τριφωσφορική): Ρυθμίζει την απελευθέρωση ασβεστίου από το ενδοπλασματικό δίκτυο.
- DAG (διακυλογλυκερόλη): Ενεργοποιεί την πρωτεϊνική κινάση C (PKC).
Αυτοί οι αγγελιοφόροι διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στη ρύθμιση των κυτταρικών αποκρίσεων, όπως η μεταβολική ρύθμιση, η κυτταρική διαίρεση και η γονιδιακή έκφραση.
Τι είναι οι πρωτεϊνικές κινάσες και πώς εμπλέκονται στη σηματοδότηση;
Οι πρωτεϊνικές κινάσες είναι ένζυμα που προσθέτουν φωσφορικές ομάδες σε συγκεκριμένες πρωτεΐνες μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται φωσφορυλίωση. Η φωσφορυλίωση αλλάζει τη δραστηριότητα των πρωτεϊνών, συχνά ενεργοποιώντας ή απενεργοποιώντας τις.
Στη σηματοδότηση, οι πρωτεϊνικές κινάσες λειτουργούν ως «διακόπτες» που ενεργοποιούν άλλες πρωτεΐνες. Για παράδειγμα, η πρωτεϊνική κινάση A (PKA) ενεργοποιείται από το cAMP και στη συνέχεια φωσφορυλιώνει άλλες πρωτεΐνες που εμπλέκονται σε κυτταρικές διεργασίες όπως ο μεταβολισμός, η ανάπτυξη και η διαίρεση των κυττάρων.
Ποιος είναι ο ρόλος του ασβεστίου (Ca²⁺) ως δευτερογενής αγγελιοφόρος στη σηματοδότηση;
Το ασβέστιο (Ca²⁺) είναι ένας σημαντικός δευτερογενής αγγελιοφόρος που παίζει καθοριστικό ρόλο σε πολλές κυτταρικές διεργασίες. Όταν το σήμα μεταδίδεται στο κύτταρο μέσω ενός υποδοχέα, το ασβέστιο απελευθερώνεται από το ενδοπλασματικό δίκτυο ή εισέρχεται στο κύτταρο μέσω καναλιών στην κυτταρική μεμβράνη.
Το ασβέστιο δρα μέσω πρωτεϊνών όπως η καλμοδουλίνη, που ενεργοποιεί ένζυμα και ρυθμίζει λειτουργίες όπως η μυϊκή συστολή, η κυτταρική διαίρεση και η απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών. Η αυξομείωση των επιπέδων Ca²⁺ μπορεί να επηρεάσει πολλές βιολογικές διαδικασίες, καθιστώντας το βασικό ρυθμιστή της σηματοδότησης.
Πώς λειτουργούν οι υποδοχείς που συνδέονται με G-πρωτεΐνες (GPCR) στη σηματοδότηση;
Οι υποδοχείς που συνδέονται με G-πρωτεΐνες (GPCR) είναι μια από τις πιο συνηθισμένες κατηγορίες υποδοχέων στην επιφάνεια των κυττάρων. Όταν ένας εξωτερικός παράγοντας (π.χ., ορμόνη ή νευροδιαβιβαστής) δεσμεύεται στον GPCR, αυτός ενεργοποιεί μια G-πρωτεΐνη στο εσωτερικό του κυττάρου. Η G-πρωτεΐνη, στη συνέχεια, διαχωρίζεται σε δύο μέρη (α και β-γ), τα οποία ενεργοποιούν διαφορετικούς δευτερογενείς αγγελιοφόρους (π.χ., cAMP ή IP3).
Αυτός ο μηχανισμός ρυθμίζει μια ποικιλία κυτταρικών αποκρίσεων, όπως η μεταβολική ρύθμιση, η μυϊκή συστολή και η κυτταρική ανάπτυξη.
Ποια είναι η λειτουργία της πρωτεϊνικής κινάσης C (PKC) στη σηματοδότηση και πώς ενεργοποιείται;
Η πρωτεϊνική κινάση C (PKC) είναι ένα ένζυμο που εμπλέκεται στη ρύθμιση πολλών κυτταρικών διεργασιών, όπως η κυτταρική ανάπτυξη, ο πολλαπλασιασμός και η διαφοροποίηση. Η PKC ενεργοποιείται μέσω της απελευθέρωσης του δευτερογενούς αγγελιοφόρου διακυλογλυκερόλης (DAG) και των αυξημένων επιπέδων ασβεστίου (Ca²⁺).
Όταν τα σήματα αυτά ενεργοποιήσουν την PKC, αυτή φωσφορυλιώνει διάφορες πρωτεΐνες, αλλάζοντας τη δραστηριότητά τους και επηρεάζοντας βιολογικές διεργασίες όπως η κυτταρική σηματοδότηση και ο έλεγχος της κυτταρικής διαίρεσης.
Ποιες είναι οι τάξεις των διαμεμβρανικών υποδοχέων
Α. ΥΠΟΔΟΧΕΙΣ ΠΟΥ ΕΙΝΑΙ ΚΙΝΑΣΕΣ Ή
ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ ΚΙΝΑΣΕΣ
Β. ΔΙΑΜΕΜΒΡΑΝΙΚΟΙ ΥΠΟΔΟΧΕΙΣ ΜΕ ΕΠΤΑ ΕΛΙΚΕΣ (συνδέονται με πρωτεΐνες G)
Γ. ΥΠΟΔΟΧΕΙΣ ΔΙΑΥΛΟΙ ΙΟΝΤΩΝ
Τι είναι οι υποδοχείς τυροσινικής κινάσης (RTKs) και ποιος είναι ο ρόλος τους στη σηματοδότηση;
Οι υποδοχείς τυροσινικής κινάσης (RTKs) είναι μια οικογένεια υποδοχέων στην επιφάνεια των κυττάρων που ενεργοποιούνται από αυξητικούς παράγοντες και άλλες εξωτερικές ορμόνες. Όταν οι αυξητικοί παράγοντες δεσμεύονται στον εξωκυττάριο τομέα των RTKs, οι υποδοχείς αυτοί φωσφορυλιώνουν τις τυροσίνες στον εσωκυττάριο τομέα τους. Αυτό προσελκύει διάφορες πρωτεΐνες σηματοδότησης και ενζύμων, τα οποία στη συνέχεια ενεργοποιούν πολλαπλά μονοπάτια σηματοδότησης.
Τα RTKs ρυθμίζουν την κυτταρική ανάπτυξη, τον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίηση. Ένα παράδειγμα είναι ο υποδοχέας του επιδερμικού αυξητικού παράγοντα (EGFR), ο οποίος προάγει την κυτταρική διαίρεση.
Πώς εμπλέκεται η φωσφολιπάση C στη σηματοδότηση και ποιος είναι ο ρόλος της;
Η φωσφολιπάση C (PLC) είναι ένα ένζυμο που ενεργοποιείται από διάφορους υποδοχείς στην επιφάνεια του κυττάρου, συμπεριλαμβανομένων των GPCR και των RTKs. Όταν ενεργοποιείται, η PLC διασπά ένα φωσφολιπίδιο της κυτταρικής μεμβράνης, την φωσφατιδυλινοσιτόλη 4,5-διφωσφορική (PIP2), σε δύο σημαντικούς δευτερογενείς αγγελιοφόρους: την ιννοσιτόλη 1,4,5-τριφωσφορική (IP3) και τη διακυλογλυκερόλη (DAG).
- Το IP3 προκαλεί την απελευθέρωση ασβεστίου (Ca²⁺) από το ενδοπλασματικό δίκτυο.
- Το DAG ενεργοποιεί την πρωτεϊνική κινάση C (PKC).
Αυτή η διαδικασία είναι κρίσιμη για πολλές κυτταρικές διεργασίες, όπως η ρύθμιση του μεταβολισμού και η κυτταρική ανάπτυξη.
Τι είναι η σηματοδότηση μέσω JAK-STAT και πώς λειτουργεί;
Το μονοπάτι σηματοδότησης JAK-STAT (Janus Kinase - Signal Transducers and Activators of Transcription) είναι ένα βασικό μονοπάτι που χρησιμοποιείται από κυτοκίνες και αυξητικούς παράγοντες για να ρυθμίσει τη γονιδιακή έκφραση. Όταν οι κυτοκίνες δεσμεύονται στους υποδοχείς τους, ενεργοποιούν τις κινάσες JAK (Janus Kinases), οι οποίες φωσφορυλιώνουν τις πρωτεΐνες STAT (Signal Transducers and Activators of Transcription).
Οι φωσφορυλιωμένες STAT πρωτεΐνες μετακινούνται στον πυρήνα του κυττάρου, όπου ρυθμίζουν τη μεταγραφή γονιδίων. Το μονοπάτι JAK-STAT παίζει σημαντικό ρόλο στις ανοσολογικές αποκρίσεις και στην κυτταρική ανάπτυξη.
Ποια είναι η λειτουργία της σηματοδότησης της ινσουλίνης και ποιοι είναι οι βασικοί υποδοχείς που εμπλέκονται;
Η ινσουλίνη είναι μια ορμόνη που ρυθμίζει τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα και εμπλέκεται στον μεταβολισμό των υδατανθράκων, των λιπών και των πρωτεϊνών. Όταν η ινσουλίνη δεσμεύεται στους υποδοχείς ινσουλίνης (Insulin Receptors), ενεργοποιούνται οι τυροσινικές κινάσες στους υποδοχείς, οι οποίες στη συνέχεια φωσφορυλιώνουν πρωτεΐνες σηματοδότησης, όπως το IRS (Insulin Receptor Substrate).
Αυτό ενεργοποιεί διάφορα μονοπάτια σηματοδότησης, συμπεριλαμβανομένου του μονοπατιού PI3K-Akt, το οποίο προωθεί την πρόσληψη γλυκόζης από τα κύτταρα, καθώς και άλλες διαδικασίες όπως η σύνθεση λιπαρών οξέων και η αναστολή της λιπόλυσης.
Τι είναι οι κασπάσες και ποιος είναι ο ρόλος τους στη σηματοδότηση της απόπτωσης;
Οι κασπάσες είναι ένζυμα πρωτεάσες που παίζουν καθοριστικό ρόλο στην απόπτωση (προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος). Η απόπτωση είναι μια φυσιολογική διαδικασία που ρυθμίζει την κυτταρική θνησιμότητα, αποτρέποντας τον πολλαπλασιασμό κυττάρων που είναι κατεστραμμένα ή παθολογικά.
Οι κασπάσες ενεργοποιούνται σε απόκριση σηματοδοτικών μονοπατιών από εξωτερικούς παράγοντες, όπως οι κυτοκίνες, ή εσωτερικούς παράγοντες, όπως το μιτοχονδριακό στρες. Αφού ενεργοποιηθούν, οι κασπάσες διασπούν πρωτεΐνες-κλειδιά στα κύτταρα, οδηγώντας σε αποδόμηση των κυτταρικών δομών και τελικά σε κυτταρικό θάνατο.
Πώς λειτουργούν οι υποδοχείς που σχετίζονται με το γουανυλικό κυκλάση στη σηματοδότηση;
Οι υποδοχείς που σχετίζονται με το γουανυλικό κυκλάση ενεργοποιούνται από συγκεκριμένα σήματα, όπως το νιτρικό οξείδιο (NO) και το νατριουρητικό πεπτίδιο. Όταν αυτοί οι υποδοχείς ενεργοποιούνται, μετατρέπουν την GTP (γλυκοσίνη τριφωσφορική) σε κυκλική GMP (cGMP), έναν δευτερογενή αγγελιοφόρο που ρυθμίζει τη δράση άλλων ενζύμων και πρωτεϊνών.
Το cGMP ενεργοποιεί την πρωτεϊνική κινάση G (PKG), η οποία ρυθμίζει διάφορες κυτταρικές λειτουργίες, όπως η χαλάρωση των λείων μυών, η αγγειοδιαστολή και η ρύθμιση του μεταβολισμού των κυττάρων. Οι υποδοχείς αυτοί παίζουν σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης και της καρδιακής λειτουργίας.
Πώς λειτουργεί το μονοπάτι σηματοδότησης του PI3K-Akt και ποιος είναι ο ρόλος του στην κυτταρική επιβίωση;
Το μονοπάτι PI3K-Akt είναι ένα από τα πιο σημαντικά μονοπάτια για την κυτταρική επιβίωση, τον πολλαπλασιασμό και τη μεταβολική ρύθμιση. Το μονοπάτι ξεκινά με την ενεργοποίηση της PI3-κινάσης (PI3K) από υποδοχείς, όπως οι υποδοχείς τυροσινικής κινάσης (π.χ., ο υποδοχέας ινσουλίνης).
Η PI3K φωσφορυλιώνει την PIP2 στην κυτταρική μεμβράνη, μετατρέποντάς την σε PIP3. Αυτό επιτρέπει στην πρωτεϊνική κινάση Akt να δεσμευτεί στην PIP3 και να ενεργοποιηθεί μέσω φωσφορυλίωσης. Η ενεργοποιημένη Akt προάγει την επιβίωση του κυττάρου, εμποδίζοντας την απόπτωση και υποστηρίζοντας την κυτταρική ανάπτυξη και τον πολλαπλασιασμό.
Ποιος είναι ο ρόλος της πρωτεΐνης Ras στη σηματοδότηση και πώς ρυθμίζει την κυτταρική διαίρεση;
Η πρωτεΐνη Ras είναι ένας μικρός GTPάσης που ρυθμίζει την κυτταρική ανάπτυξη και διαίρεση. Όταν οι υποδοχείς τυροσινικής κινάσης (RTKs) ενεργοποιούνται από αυξητικούς παράγοντες, ενεργοποιούν το μονοπάτι Ras-MAPK. Η Ras δεσμεύει GTP και ενεργοποιείται, με αποτέλεσμα να ενεργοποιεί μια σειρά από κινάσες, όπως η MAP-κινάση (MAPK).
Αυτό το μονοπάτι προάγει τη μεταγραφή γονιδίων που είναι υπεύθυνα για τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό και την ανάπτυξη. Απορρυθμίσεις στη δραστηριότητα της Ras, όπως οι μεταλλάξεις που οδηγούν σε μόνιμη ενεργοποίηση, συνδέονται με την ανάπτυξη καρκίνου.
Τι είναι το μονοπάτι σηματοδότησης του Notch και ποιος είναι ο ρόλος του στην κυτταρική επικοινωνία;
Το μονοπάτι του Notch είναι ένα σύστημα σηματοδότησης που επιτρέπει την άμεση κυτταρική επικοινωνία μεταξύ γειτονικών κυττάρων. Όταν ένα κύτταρο παρουσιάζει το σήμα (λιγάνδη) στην επιφάνειά του, αυτό δεσμεύεται με τον υποδοχέα Notch στο γειτονικό κύτταρο. Η δέσμευση προκαλεί τον κατακερματισμό του υποδοχέα και η ενδοκυττάρια περιοχή του Notch μεταφέρεται στον πυρήνα, όπου ενεργοποιεί τη μεταγραφή συγκεκριμένων γονιδίων.
Το μονοπάτι Notch είναι κρίσιμο για τη ρύθμιση της κυτταρικής ανάπτυξης, διαφοροποίησης και του προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου, ιδιαίτερα κατά την ανάπτυξη των ιστών.
Ποια είναι η σημασία του μονοπατιού σηματοδότησης Wnt στη ρύθμιση της ανάπτυξης των ιστών και της εμβρυογένεσης;
Το μονοπάτι Wnt είναι κρίσιμο για την ανάπτυξη των ιστών και τη ρύθμιση της εμβρυογένεσης. Όταν οι λιγάνδες Wnt δεσμεύονται στους υποδοχείς Frizzled στην επιφάνεια του κυττάρου, αναστέλλουν την καταστροφή της β-κατενίνης. Η β-κατενίνη συσσωρεύεται στο κυτταρόπλασμα και στη συνέχεια μεταφέρεται στον πυρήνα, όπου ρυθμίζει τη μεταγραφή γονιδίων που είναι υπεύθυνα για την κυτταρική διαίρεση και διαφοροποίηση.
Αυτό το μονοπάτι είναι κρίσιμο για τη διατήρηση των βλαστικών κυττάρων και την κυτταρική ανανέωση. Απορρυθμίσεις στο μονοπάτι Wnt μπορεί να οδηγήσουν σε καρκίνο και άλλες αναπτυξιακές διαταραχές.
Ποιος είναι ο ρόλος των ιοντικών καναλιών στη σηματοδότηση και πώς ενεργοποιούνται;
Τα ιοντικά κανάλια είναι πρωτεΐνες που επιτρέπουν τη διέλευση ιόντων (π.χ. Na⁺, K⁺, Ca²⁺) μέσω της κυτταρικής μεμβράνης. Αυτή η ροή ιόντων ρυθμίζει τη διαφορά δυναμικού μεταξύ του εσωτερικού και εξωτερικού του κυττάρου, συμβάλλοντας στη μετάδοση σημάτων, ειδικά στα νευρικά και μυϊκά κύτταρα.
Τα ιοντικά κανάλια μπορούν να ενεργοποιηθούν με τρεις κύριους τρόπους:
- Μεταβολή του δυναμικού της μεμβράνης (τάσης): Τα κανάλια ανοίγουν όταν αλλάζει το ηλεκτρικό δυναμικό της μεμβράνης, όπως συμβαίνει στα νευρικά κύτταρα.
- Χημικά συνδεόμενα κανάλια: Ενεργοποιούνται όταν συνδεθούν με συγκεκριμένα μόρια, όπως οι νευροδιαβιβαστές.
- Μηχανικά ρυθμιζόμενα κανάλια: Ενεργοποιούνται με μηχανική πίεση ή παραμόρφωση της μεμβράνης.
Τα ιοντικά κανάλια παίζουν κεντρικό ρόλο σε διεργασίες όπως η νευρομεταβίβαση, η ρύθμιση του καρδιακού ρυθμού και η μυϊκή σύσπαση.
Τι είναι η αυτοφωσφορυλίωση και πώς επηρεάζει τη λειτουργία των υποδοχέων τυροσινικής κινάσης (RTKs);
Η αυτοφωσφορυλίωση είναι η διαδικασία κατά την οποία ένας υποδοχέας, όπως οι υποδοχείς τυροσινικής κινάσης (RTKs), προσθέτει φωσφορικές ομάδες σε τυροσίνες του ίδιου του υποδοχέα μετά την ενεργοποίησή του από έναν εξωτερικό παράγοντα (π.χ., αυξητικός παράγοντας).
Αυτή η φωσφορυλίωση ενεργοποιεί τον υποδοχέα και δημιουργεί θέσεις πρόσδεσης για άλλες πρωτεΐνες σηματοδότησης, οι οποίες δεσμεύονται και ενεργοποιούν σηματοδοτικά μονοπάτια μέσα στο κύτταρο. Η αυτοφωσφορυλίωση των RTKs είναι κρίσιμη για τη μετάδοση σήματος και για τη ρύθμιση κυτταρικών λειτουργιών όπως η ανάπτυξη και η διαίρεση.
Πώς λειτουργούν τα μικρομοριακά GTPάσες στη σηματοδότηση και ποια είναι η σημασία τους;
Οι μικρομοριακές GTPάσες, όπως η πρωτεΐνη Ras, είναι μονομερείς πρωτεΐνες που λειτουργούν ως «διακόπτες» στη σηματοδότηση. Αυτές οι πρωτεΐνες δεσμεύουν και υδρολύουν το GTP (τριφωσφορική γουανοσίνη) για να ρυθμίσουν τη δραστηριότητά τους.
Όταν οι GTPάσες δεσμεύουν το GTP, βρίσκονται σε ενεργή κατάσταση και μπορούν να ενεργοποιήσουν μονοπάτια σηματοδότησης που επηρεάζουν τη γονιδιακή έκφραση, την κυτταρική ανάπτυξη και τον πολλαπλασιασμό. Όταν το GTP υδρολύεται σε GDP, οι πρωτεΐνες επιστρέφουν στην ανενεργή τους μορφή. Η σωστή λειτουργία των μικρομοριακών GTPασών είναι ζωτικής σημασίας για την κυτταρική επικοινωνία και ο ανεξέλεγκτος πολλαπλασιασμός τους συνδέεται με ασθένειες όπως ο καρκίνος.
Ποια είναι η λειτουργία των υποδοχέων που συνδέονται με πρωτεΐνες Gi και Gs στη σηματοδότηση;
Οι υποδοχείς που συνδέονται με G-πρωτεΐνες Gi και Gs είναι μέρος της οικογένειας των GPCR (υποδοχείς που συνδέονται με G-πρωτεΐνες). Όταν ενεργοποιούνται από έναν εξωτερικό παράγοντα (π.χ., ορμόνες ή νευροδιαβιβαστές), οι υποδοχείς αυτοί ενεργοποιούν τις G-πρωτεΐνες Gi ή Gs.
Gs (διεγερτικές G-πρωτεΐνες): Ενεργοποιούν την αδενυλική κυκλάση, η οποία αυξάνει τα επίπεδα cAMP, ενισχύοντας τη σηματοδότηση.
Gi (ανασταλτικές G-πρωτεΐνες): Αναστέλλουν την αδενυλική κυκλάση, μειώνοντας τα επίπεδα cAMP και εμποδίζοντας τη σηματοδότηση.
Αυτές οι αλληλεπιδράσεις ρυθμίζουν κρίσιμες κυτταρικές διεργασίες όπως ο μεταβολισμός, η καρδιακή λειτουργία και η μυϊκή σύσπαση.
Τι είναι η σηματοδότηση μέσω του μονοπατιού PI3K-Akt και ποιος είναι ο ρόλος της στην κυτταρική επιβίωση;
Το μονοπάτι PI3K-Akt είναι ένα σημαντικό μονοπάτι σηματοδότησης που ρυθμίζει την κυτταρική επιβίωση, την ανάπτυξη και τον πολλαπλασιασμό. Το μονοπάτι αυτό ενεργοποιείται όταν παράγοντες όπως η ινσουλίνη ή αυξητικοί παράγοντες δεσμεύονται στους υποδοχείς τυροσινικής κινάσης, ενεργοποιώντας τη φωσφοϊνοσιτιδική 3-κινάση (PI3K).
Η PI3K μετατρέπει το PIP2 σε PIP3, το οποίο στη συνέχεια ενεργοποιεί την πρωτεΐνη Akt. Η Akt προάγει την κυτταρική επιβίωση, καταστέλλοντας την απόπτωση και υποστηρίζοντας τη μεταβολική δραστηριότητα του κυττάρου. Το μονοπάτι PI3K-Akt είναι κρίσιμο για την ανάπτυξη και τη διατήρηση των κυττάρων και είναι συχνά δυσλειτουργικό σε πολλές μορφές καρκίνου.
