1.3 Hoe Werken G-Eiwit Gekoppelde Receptoren

Question 1

Hoe werken ACTH en TSH?

Answer 1

CRH en ACTH (Stimuleert de bijnier), TRH en TSH (Stimuleer de schildklier) werken via membraanreceptoren

Cortisol (Bijnier) en T4 (Schildklier) werken via kernreceptoren

Binding van een hormoon aan een receptor is noodzakelijk om te kunnen binden aan het DNA -> Kernreceptor

Question 2

Wat is een GPCR?

Answer 2

Een G-eiwit gekoppelde receptor. 7-transmembraan domeinen.
G: Guanine nucleotide (GTP/GDP) Binding
P: Protein
C: Coupled
R: Receptor

• Grootste, veel voorkomende en meest veelzijdige familie van membraan receptoren
• Doelwit voor medicijn ontwikkeling (Want veel ziektes zijn er mee geassocieerd)

Question 3

Wat zijn GPCR domeinen?

Answer 3

Hormoonbindend domein:
- Affiniteit (Hoe graag het hormoon bindt, met welke sterkte/concentratie)
- Specificiteit (Hoeveel liganden binden er?)

Transmembraan domein:
- Verankering

Transductie domein:
- Geeft signaal door (Om effect binnenin te laten uitvoeren)

Question 4

Hoe ziet een GPCR eruit?

Answer 4

7 transmembraan domeinen (TMD)
3 intracellulaire loops
3 extracellulaire loops
N- en C-terminale delen

Domein voor hormoonbinding aanwezig

Question 5

Wat is een eigenschap van ACTH?

Answer 5

Peptide geproduceerd door klieving uit POMC. Belangrijk hormoon, ook voor de energiehuishouding

Ca. 4.5 kDa

Question 6

Wat zijn eigenschappen van TSH?

Answer 6

• Glycoproteïnen hormoon
• Het is familie van TSH, FSH, LH en hCG
• Ca. 30 kDa (groot), geglycosyleerd
• Het heeft 2 subunits: alfa en beta
• Alfa subunit is gemeenschappelijk
• Beta subunit is hormoonspecifiek: Dit maakt het hormoon specifiek en zorgt dat ze aan hun eigen receptor kunnen binden

Question 7

Wat is de GCPR classificatie?

Answer 7

Indeling op basis van sequentie, homologie, familie, 1 grootste klasse

GPCR komt voor bij:
- Licht
- Calcium
- Reuk en smaakstoffen
- Nucleotides
- Hormooneiwitten

Question 8

Wat is een opvallend verschil tussen TSH en ACTH?

Answer 8

TSH is veel groter dan ACTH

De beide receptoren zijn ook anders:
ACTH: MC2R
TSH: TSHR

Question 9

Hoe gaat de signaaltransductie van ACTH?

Answer 9

ACTH -> MC2R -> Gs -> Adenylyl cyclase -> cAMP -> PKA -> Fosforylering en genregulatie

Question 10

Hoe gaat de TSH signaaltransductie?

Answer 10

TSH -> TSH receptor -> Gs -> Adenylyl cyclase -> cAMP -> PKA -> Fosforylering en genregulatie

Question 11

Hoe werken GPCRs?

Answer 11

Als GPCR inactief is heeft het G-eiwit GDP gebonden is aan de alfa-subunit. Als er een hormoon bindt vindt er conformatie verandering plaats. GDP wordt nu vervangen door GTP op het alfa-subunit, het is nu geactiveerd en kan verdere transcriptie plaatsvinden

Liganden kunnen zowel binnen als buiten binden, ACTH bindt binnen. Structuur van ligand bepaald voor type activatie en waar in de receptor de activatie kan plaatsvinden

Question 12

Hoe gaat de G-eiwit inactivatie?

Answer 12

G-eiwit kan zichzelf uitschakelen doordat de alfa subunit zijn eigen GTPases heeft waardoor GTP wordt gehydrolyseert en ontstaat er weer een GDP

Dus continu een wisseling tussen actief en inactief

Question 13

Wat zijn second messengers en wat doen ze?

Answer 13

Als GPCR actief is wordt het signaal doorgegeven aan bijv. adenylylcyclase en vindt er activatie plaats van second messengers (ATP naar cAMP) waardoor het signaal wordt vermeerderd

cAMP bindt inactief PKA waardoor het actief wordt en dit kan met andere transcriptiefactoren leiden tot transcriptie van target genen (Genregulatie)

Bepaalde transcriptiefactoren zorgen voor activatie van bepaalde genen

cAMP bindt aan regulatoire subunits, vorm verandering -> PKA verandert -> Actief en vervolgens getranscripteerd

Question 14

Wat is adenylyl cyclase en wat doet adenylyl cyclase?

Answer 14

• Het is een enzym (Effector) wat ATP omzet in cAMP
• cAMP concentratie stijgt
• cAMP activeert PKA
• PKA fosforyleert eiwitten
• cAMP is labiel en wordt afgebroken door phosphodiesterases. Zo wordt het gereguleerd en staat het niet continu aan

Question 15

Wat is somatostatine en wat doet het?

Answer 15

Het werkt via Gi en onderdrukt zo de cAMP productie

Question 16

Waaruit bestaat PKA?

Answer 16

2 regulatie subunits
2 katalytische subunits (de subunits die het effect uitoefenen)

Staat in de eerste instantie uit (Inactief)

Question 17

Wat zijn de soorten G-eiwitten?

Answer 17

Gs (Productie van cAMP)
Gi (Remming van cAMP)
Gq
G12/13

Question 18

Wat doet Gs en Gi?

Answer 18

Gs stimuleert adenylyl cyclase -> cAMP omhoog -> Activatie PKA

Gi remt adenylyl cyclase -> cAMP concentratie omlaag -> Remming PKA

Question 19

Wat doet Gq?

Answer 19

Gq stimuleert fosfolipide C (PLC) -> Ca en DAG omhoog -> Activatie PKC

Question 20

Wat doet G12/13?

Answer 20

Activeert RhoGEF00 -> Rho-actief -> Fosforylering van Rock

Question 21

Hoe werkt TRH?

Answer 21

TRH signaleert via Gq

GDP vervangen door GTP (Gq actief) -> PLC actief
PLC zorgt dat insositol wordt geactiveerd en omgezet tot IP3
IP3 activeert een Calcium kanaal -> Intracellulair calcium neemt toe en dit activeert PKC

IP3 en Ca is signaaltransductiefactoren van Gq

Question 22

Wat doet Gq?

Answer 22

Het stimuleert de toename van de intracellulaire calcium concentratie

Question 23

Waartoe leidt een mutatie in MC2R (ACTH receptor)?

Answer 23

Inactiverende mutatie:
- Familiaire cortisol deficiëntie

Alternatief gen: MRAP (Gen wat de signaaltransductie beïnvloedt)

Question 24

Waartoe leidt een mutatie in de TSH receptor?

Answer 24

Inactiverend: Hypothyreoïdie

Activerend: Hyperthyreoïdie, adenoom (Constitutief actieve TSH receptor, actief zonder TSH)

Question 25

Waartoe leiden mutaties in de Gs eiwit?

Answer 25

Activerend: McCune-Albright syndroom (Botdystrofie, endocriene tumoren zoals de schildklier)

Inactiverend: Multipele hormoon resistentie (Pseudo-hypoparathyroïdie)

Het kan invloed hebben op 1 hormoon of op meerdere hormonen

Question 26

Er zijn werkingsmechanismen van verschillende liganden. Wat is een agonist?

Answer 26

Bindt met hoge affiniteit aan de receptor

Induceert signaaltransductie met hoge effectiviteit
Lage concentratie maximaal effect

Question 27

Er zijn werkingsmechanismen van verschillende liganden. Wat is een partiële agonist?

Answer 27

Bindt met variabele affiniteit aan de receptor

Induceert signaaltransductie, maar met variabele effectiviteit
Soms meer concentratie, maar niet het maximaal effect

Question 28

Er zijn werkingsmechanismen van verschillende liganden. Wat is een inverse agonist?

Answer 28

Bindt bij voorkeur aan een receptor met inactieve conformatie

Remt basale of constitutieve activiteit van de receptor
Effect van de receptor is niet 0, het komt onder de -

Er bestaat ook een partiële agonist

Question 29

Er zijn werkingsmechanismen van verschillende liganden. Wat is een antagonist?

Answer 29

Bindt receptor, maar induceert geen signaaltransductie

Competitie met endogene ligand

Question 30

Wat is zwangerschapsthyreotoxicose?

Answer 30

Stimulerende antilichamen of een Verhoogd hCG spiegels:
- In eerste trimester van de zwangerschap kan een thyreotoxicose ontstaan

De vrouwen hebben dan een mutatie in de TSHR, maar die komen pas tot actie bij de zwangerschap

Question 31

Welke verschillende liganden en G-eiwitten zijn er?

Answer 31

• Alfa-I
• Alfa-q
• Alfa-12
• Alfa-s

Question 32

Welke mutaties kunnen er voorkomen op de GNAS gen en bij de PKA?

Answer 32

Activerende mutatie in de GNAS gen:
- McCune-Albright Syndroom

Inactiverende mutatie in de regulatoire subunit van PKA (Activatie van katalytische subunit):
- Carney complex

Inactiverende mutatie in phosphodiesterase van PKA:
- Bijnier hyperplasie/adenoma

Activerende mutatie in catalytische subunit van PKA:
- Bijnier hyperplasie/adenoma

Meer dan 50% van alle bestaande medicijnen werkt op een GPCR eiwit
Er kunnen agonistische en antagonistische activiteiten van de schildklierhormoon ontstaan bij een auto-immuunziektes die dan antilichamen produceren

Question 33

Welke receptoren zijn een homo-dimeer?

Answer 33

• ER
• AR: Androgene receptoren
• PR
• GR: Glucocorticoïd receptoren
• MR: Mineralocorticoïd receptoren

Question 34

Welke functionele domeinen van de kernreceptoren zijn er?

Answer 34

A/B: AF1:
- Ligand-onafhankelijke transactivatie
- Transactivatie functie 1 (AF1)

C: DBD:
- DNA binding
- Dimerisatie
- Midden van het gen

D: Hinge:
- Hinge regio
- Coregulator binding

E: LBD, AF2:
- Ligand binding
- Coregulator binding
- Transactivatie functie 2 (AF2)
- Dimerisatie
- Kernlocalisatie

Ligand binding deel is niet veel overeenkomstig. Dat zorgt ook voor de specificiteit van een hormoon, ook bij het C-deel verandert het wel

Question 35

Welke coactivatoren zijn er en wat is is er aan de hand met hun consensus sequentie?

Answer 35

GRE: Transcriptiefactor -> Glucocorticoïd receptor
- Consensus sequentie: AGAACANNNTGTTCT

ERE: Transcriptiefactor -> Oestrogeen receptor
- Consensus sequentie: AGAATCANNNTGACCT

Hoe groter de letter aangegeven, hoe meer kans dat dat er bij staat (Grote C -> 100% kans op de C)

Question 36

Wat zijn HRE’s en welke verschillende HRE’s zijn er?

Answer 36

HRE’s zijn repeats die direct of omgekeerd zijn. Elke halfsite wordt herkend door een DBD van 1 receptoreiwit in een hormoon receptor dimeer

Steroïdhormoon:
- Inverted repeat HRE’s: Palindrome repeat HRE
RXR partners:
- Direct repeat HRE’s
- Inverted repeat HRE’s
Wees kernreceptor dimeer:
- Direct repeat HRE’s
- Everted repeat HRE’s
Wees kernreceptor monomeer:
- Halfsite HRE’s

Question 37

Hoe wordt DNA gedecruteerd?

Answer 37

HRE bindt eerst aan een heatshock -> Wordt zo inactief gehouden

Disassociatie met heatshock -> Dimerisatie -> Gaat naar de kern -> DNA wordt gedecruteerd

Aanwezigheid van transcriptiefactoren in de cel maakt uit wat het effect is op de cel. Wat voor co-activator en co-repressors aanwezig zijn in de cel geeft een specifiek effect

Question 38

Wat is de functie en kenmerken van chromosoom 3?

Answer 38

Chromosoom bevat TRbèta1 en TRbèta2
- T3 binding + TRbèta1
- T3 binding + TRbèta2

Expressie in:
- Lever
- Vet
- Hypofyse
- Hypothalamus

Question 39

Wat is de functie en kenmerken van chromosoom 17?

Answer 39

Bevat TRalfa1 en TRalfa 2
- T3 binding + TRalfa1
- T3 binding - TRalfa2 -> Meer een repressieve functie

Expressie in:
- Hart
- Brein
- Skelet
- Niet in de hypofyse en hypothalamus