16 - Cellekommunikation og signalering

Question 1

Endokrin signaleringsmekanisme

Answer 1

Endokrin: Blodbanen.
Fra signaling cell til blodbane oh via diffusion flyttes molekylet over blodbanen og ind til vævet hvor der er er target cells med specifikke receptorer.

Question 2

Parakrin signaleringsmekanisme

Answer 2

Parakrin: Gasser/diffusion. Signalering der udløser et molekyle der kan bindes til omkransendes celler specifikke receptorer.

Question 3

Kontaktafhængig signaleringsmekanisme

Answer 3

Kontakt-afhængig: Direkte kontakt ml. celler. Overfladeudtrykt protiein binder sig til en komplimentær receptor på en nabocelle.

Question 4

Neurokrin signaleringsmekanisme

Answer 4

Neurokrin: Organer, hypothalamus, der lagre neuroendokrin signaling - hybrid af neuron og endokrin celle der udskiller hormer.

Question 5

Primær messenger (definition + min. 3 eksempler)

Answer 5

Primær messenger er en extracellulær substans der bindes til en komplimentær recepotr udenfor cellen.

1) store hydrofile molekyler
Kan ikke passerer plasmammebran og binder til receptor.
Acetylcholin, neurotransmittere

2) Hydrofobe molekyler (steoider og hormoner)
Diffunderer over membranenn og bindes til genregulernde transkriptionsfaktorer i cellekernen eller cytoplasmaet.

3) Gasser (NO)
Diffunder over membranen og aktiverer enzymer direkte = hurtig effekt

Question 6

Sekundær messenger (definition + min. 2 eksempler)

Answer 6

Sekundære messengers er intracellulæer mindre molekyler der aktiveres ved fosforylering af protien kinase.
cAMP, IP3

Question 7

Acetylcholin er en exciterende neurotransmitter.
Responset afhænger af receptoren ACH bindes til + mulige signalveje.
Nævn 3 eksempler på hvordan ACH virker:

Answer 7

1) Nicotinerg receptor (skeletmuskel)
na inflyx = exciation
2) Muscarin receptor (glat og hjerte)
a. Hjerte = k influx og inhibering
b. glat = na influc = excitation

Question 8

Beskriv signaleringsvej ved hormon som primær messenger

Note: Steroid hormone action + non-steroid hormone action

Answer 8

Non steroid hormone action
Et hormon bindes til en membranreceptor
Dette igangsætter en intracellulær reaktion hvor et G-protein-bundet GTP aktivere adenylate cyclase enzymet.
Adenylate cyclase danner cyklisk AMP (second messenger) ved at lave ATP om til cAMP
cAMP aktiverer fosforylerende proteinkinaser der trigger et nyt intracellulært respons = specific respons

Steroid hormone action
Steroid hormon diffunderer over target cellemembranen.
I cytoplasma føres hormonet enten ind i nucleus eller bindse til et receptor protein = nuclear import receptor.
NIR transportere hormonet gnm nuclear porres hvorefter komplekset bindes til transkriptionsstart og kan styre dannelsen af mRNA og deraf også protieiner.

Question 9

Beskriv gasser som primær messenger

Answer 9

Diffunderer over plasmamembranen
Kan aktivere enzymer direkte = hurtig effekt. NO.

Question 10

Beskriv feedback regulation - positiv/negative molekylære switches.

Answer 10

1. Protein kinase (fosforylerer proteiner): Serine/theronine-kinase eller tyrosine kinase
2. Protein fosfatase (fjerner fosfat): Ofte fra GTP binding proteins via GTP hydrolysering.
   GTP proteinerne aktiveres begge af GEFS (guanin exchange factors) og inaktiveres af GAPs (GTPase aktiverens protiener).

Question 11

Nævn 3 typer overfladereceptore i membranen

Answer 11

3 overordnede surface receptors:
Ion channeled coupled receptors: permabled = selected ions = altering membrane potential

G-protein coupled receptors: Aktive G proteiner = Aktive ionkanaler = intracellulær kaskade

Enzymes coupled receptors: aktivere mange forskellige intracellulære signalerings pathways.

Question 12

Eksemplificer signalvej for intracellulær nuclear signalvej

Answer 12

Slow:
extracellulært signalmolekyle bindes til overfladereceptorer på target cell membrane. Aktiveres intracellulært respons, eks dannelse af et proteinkompleks/molekyle → cytoplasma → nuclear import receptor der føres gennem nuclear porres via GTP/GDP RAN enzymkomplekset -> bindes til DNA transkriptions start -> RNA -> nyt protein

Fast:
Extracellulært signal molcekyle bindes til overfladerecepeot rpå target cellmembrane –> intracellulært respons -> altered protein functioning -> ændring af dannelse af protiern i cytopasma eks frie ribosomer i cytoplasma.

Question 13

To typer af receptorer og disses underklasser

Answer 13

Membranbundne receptorer
1. Ionkanaler
2. G-protein koblede receptorer
3. Enzymkoblede receptorer

Intracellulære receptorer (nuclear receptors)

Question 14

G-protein koblede receptorer kaldes også…

Answer 14

7TM receptore

Question 15

Beskriv opbygning på GCPR, G-proteinet + en intracellulær signaleringskaskade med GCPR

Answer 15

GPCR = G-protein-koblet-receptor = polypeptidkæde bestående af 7 transmembrane units = 7TM.

G protein = 3 underenheder (alfa, beta og gamma).
G-proteinet bindes til GPCR som kan aktiveres ved binding til extracellulær stimuli.

Når GPCR aktiveres induceres GTP hydrolyse af G-proteinets alfa-subunit, hvis GTP bliver til GDP.
Ved defosforylering fraspaltes G-proteinets alfa-subunit fra beta-gamma-unit. Alfa-subunit –> SKRIV MERE

Question 16

Beskriv tre måder G-alfa-protein signalerinskaskader

PKA aktivering (fedtsyre)
PKA aktivering (glycogen)
PKC aktivering (intracellulær kaskade)

Answer 16

PKA aktivering (FEDTSYRE: 7TM-GPCR, GTP hydrolyse, alfa, adenululcyclase, cAMP, PKA, triacylglycerolLIPASE nedbryder triacylglycerol til , diacylglycerol + fedtsyre)

PKA aktivering (GLYCOGEN. 7TM-GPCR, GTP hydrolyse, alfa, adenylyl cyclase, cAMP, ATP, PKA, glycogen fosforylase, glycogen)

PKC aktivering (7TM-GPCR, GTP hydrolyse, alfa, fosforlipase c, inisitol fosforlipid, IP3, ionkanal = ca2+, PKC kompleks, diacylglycerol, intracellulær kaskade)

Question 17

For hver af de 3 typer membranbundne receptorer at kunne eksemplificere en signaleringskaskades komponenter fra initieringen ved celleoverfladen til den endelige effekt (f. eks. enzymaktivering eller genekspression)

Answer 17

Ionkanal koblede receptorer
Gennemgår konformationsændring ved stimuli (pH, tryk, temp, ligand). Meget simple = hurtig reaktion.
Ofte i nervesystemet / muskelceller i neuromuskulære forbindelser.

G-protein koblet receptor

Enzymkoblet receptor.

Question 18

Enzym koblet receptor

Answer 18

Ligand i dimerform (to subunits) bindes til to komplimentære transmembrane enzymkompleks segmenter.

Ved binding trækkes enzymkomplekset tættere på hinanden + aktiv ydre fosforylation af molekyler der bindes på dem = intracellulæer signaler

Eksempek: tyrosin-kinase receptor

Question 19

to måder enzymkoblet receptor kan aktiveres

Answer 19

To måder aktivering af EKR sker
1. Efter dimer aktivering af EKR fosforyleres adaptorprotein og bindes til RAS aktiveret protein der stimulerer inaktivt RAS protein med bundt GDP -> GTP.
Aktivt RAS-GTP + MAP kinase bruger ATP til at fosforylere sig selv 3 gange.
tredje gang spaltes MAPK i 4 subunits (AB el XY).
AB = langsom genekspression
XY = Hurtig ændring

2. Efter dimer aktivering = ydre aktiv fosforylering = aktiveres PI3 kinase bindes. PI3K stimulere fosforylation af inositol fosforlipid - hvilket stimulerer protein kianse 1 der aktiver AKT molekyle = intracellulært respons.

Question 20

Tegn to måder enzymkoblet receptor kan aktiveres på

Answer 20

1. Efter dimer aktivering af EKR fosforyleres adaptorprotein og bindes til RAS aktiveret protein der stimulerer inaktivt RAS protein med bundt GDP -> GTP.
   Aktivt RAS-GTP + MAP kinase bruger ATP til at fosforylere sig selv 3 gange.
   tredje gang spaltes MAPK i 4 subunits (AB el XY).
   AB = langsom genekspression
   XY = Hurtig ændring
2. Efter dimer aktivering = ydre aktiv fosforylering = aktiveres PI3 kinase bindes. PI3K stimulere fosforylation af inositol fosforlipid - hvilket stimulerer protein kianse 1 der aktiver AKT molekyle = intracellulært respons.

Question 21

Integration af signaltransduktion i cellen:

Answer 21

Betyder at samme signalkaskade kan aktiveres af to elelr flere overfladereceptorer hvis activation igangsætter phosphorylation af samme protein. Produkterne af forskellige signalkaskader kan reagerer med hinanden og danne sekundære messengers der igangsætter samme og eller forskellige effekter i cellen; større udtrykkelse af genregulerende proteiner eller dannelse af mange target proteiner. Både PKA, PKC og MAP kinase stimulerer genregulerende proteiner eller syntese af langt flere target proteinet.
Dvs. at ved sygdomme der blokerer den hele proces kan man komme til at blokerer hele downstream processen - men de kan omvendt også virke som kompensatorer og holde systemet i gang.

Question 22

Eksemplificer hvordan forskellige signalkaskader kan interagere med hinanden

Answer 22

Eksempel: Samspillet ml. adrenalin og insulinreceptore i cellen:
Fedtsyre og glukosemetabiliske er forbundet.
G-proteinkoblet receptor aktiveres af adrenalin = alfa subunits aktiverer adenylat cyclase = dannelse af cAMP (udfra ATP?). cAMP danner PKA –> igangsætter dannelse af HSL lipase –> igangsætter release af fatty acids til blodbanen.
Samtidig:Insulin receptor -> aktiverer kaskadereaktion -> danner cAMP samt release af glukose vesikler. Gluk4 transportere lagre glukose i cellerne. Glukose omdannes til acetyl CoA -> dannelse af fedt som indgår i TAG (triacylglycerol) = dannelse af frie fedtsyre

Kort: både g-protein og enzymkoblede receptore kan aktivere molekyler der har samme rolle i genregulering etc.