Buněčná signalizace Flashcards

1
Q

Buněčná signalizace - definice, způsob signalizace, quorum sensing

A

= přenos signálů (z vnějšího okolí nebo z jiných buněk), který ovlivňuje buněčné chování a tvoří buněčnou odpověď
- mezibuněčná signalizace je esenciální proces
- Způsoby: buňka-buňka, extracelulární signální molekuly
- Dráhy signální transdukce = dráhy pro přeměnu extracelulárního signálu na buněčnou odpověď
- Komunikace přes signální molekuly:
1.Syntéza a uvolnění signální molekuly (pořád/někdy)
2.Transport ,,signálu’’ k cílové buňce (kousek/daleko)
3.Detekce signálu specifickým receptorovým proteinem (na povrchu/uvnitř)
4.Změna buněčného metabolismu, vývoje,…
5.Odstranění signálu, obvykle ukončí buněčnou odpověď
- Proces QUORUM SENSING:
-> regulace populací mikroorganismů
-> výrazná změna chování, např. při nedostatku živin, velkém stresu…

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Receptory buněčného povrchu - 1. G-protein coupled receptors

A

= GPCRs
- receptory asociované s G-proteiny
- savčí receptory - např. epinefrin, serotonin, glukagon
- 1. aktivace extracelulárního ligandu -> vazba ligandu, receptor se aktivuje -> aktivace se nese na G-protein (změna)
- např. aktivace membránově asociované adenylátkinázy (pak začne syntetizovat cAMP)
- druhé posly

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Receptory buněčného povrchu - 2. Ion-channel receptors

A
  • receptory mají duální funkci - iontový kanál + receptory
  • např. kanál pro acetylcholijn
  • 2 konformace na membráně - uzavřený kanál/otevřený kanál
  • na vnější části vazebné místo pro signální molekulu -> změna struktury kanálu
  • např. polarizace/depolarizace membrány
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Receptory buněčného povrchu - 3. Tyrosine-kinase linked receptors

A
  • receptory + tyrosin-kináz
  • např. receptor pro erytropoetin, interferony
  • dimer, nemá navázaný ligand, pokud je neaktivní
  • Ligand se naváže -> dimerizace receptoru -> aktivace cytosolických domén -> vazba tyrosin-kinázy
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Receptory buněčného povrchu - 4. Receptory s vnitřní enzymatickou aktivitou

A
  • např. receptor tyrosin-kináz (RTKs)
  • aktivace dimerizací, aktivuje se cytosolická doména
  • guanylát cyklázy - transmembránové domény, syntéza cyklického GMP
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Konzervativní proteiny drah signální transdukce - GTPase ,,switch’’ proteiny

A
  • Proteiny, které na sebe mohou mít navázané GTP nebo GDP -> podle toho aktivní/neaktivní
  • vazba přes gamma fosfát GTP - ten může interagovat se switch doménou -> drží domény v dané konformaci -> AKTIVNÍ stav
  • switch domény puštěné -> NEAKTIVNÍ stav
  • 2 skupiny:
  • 1.Trimerní G-proteiny - vazba na GTP receptory
  • 2.Monomerní GTP/GDP vazebné proteiny - Ras protein, Ras-like proteiny, mohou být vázané s receptory přes jiné proteiny
    AKTIVACE A INAKTIVACE GTPASE SWITCH PROTEINŮ:
  • Neaktivní Ras protein navázaný s GDP -> aktivace -> vyhodí se GDP a naváže se aktivní GTP (fosfát se nepřidává)
  • Inaktivace: hydrolýza GTP -> uvolní se fosfát -> vznik GDP
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Konzervativní proteiny drah signální transdukce - Protein kinázy, typy a kde

A
  • Aktivace/inaktivace fosforylací
  • protein -> fosforylace -> spotřeba ATP -> nefosforylovaná forma na fosforylovanou
  • Zpětný mechanismus (fosfo -> nefosfo):
    -> to dělá protein s fosfatázovou aktivitou - uvolní pyrofosfát z fosfo proteinu
  • Protein fosfatázy mají širší spektrum účinku než protein kinázy
  • v savčích buňkách 2 typy kináz: TYROSINOVÉ PROTEIN KINÁZY (fosforylace Tyr), SERINTHREONINONVÉ PROTEINKINÁZY (fosfo Ser a Thr)
  • Bakterie: + HISTIDINOVÉ PROTEINKINÁZY (autofosfo His)
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Konzervativní proteiny drah signální transdukce - Adapterové proteiny

A
  • puzzle
  • součást multiproteinového komplexu pro kaskádu - proteiny drží pohromadě adapter
  • ,,Scaffold’’
  • umožňují komponentům se správně uspořádat, aby mohli provést svou funkci
  • nemusí být jen vazebná místa, umí i změnit konformaci proteinů
  • = několik stejných/různých domén
    1.DOMÉNY VÁŽÍCÍ FOSFOTYR ZBYTKY:
  • váží fosfotyrylované tyrosiny
  • domény SH2 a PTB
  • vážou oblasti bohaté na Pro-Pro
  • domény SH3 a WW rozpoznávají novou konformaci proteinu toho proteinu
    2. FOSFOINOSITIDY:
  • PH domény - generují druhé posly
  • PDZ domény vážou C teerminální sekvence s hydrofóbními sekvencemi
  • některé signální proteiny se můžou účastnit více signálních kaskád (např. Mapkinázové kaskády)
  • adapterové proteiny zabraňují interferenci mezi dráhami (ať se spolu nebaví a soustředí se na práci)
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Receptory asociované s G-proteiny (GPCRs) - co to je, časté receptory, adenylát cykláza, cholera toxin

A
  • signál se přenese přes GPCR na trimerní G proteiny
  • receptor pro rhodopsin má 7 transmembránových domén - v intracelulární části je jedna smyčka prodloužená (v penis) a může se spojit s G proteinem
  • Časté receptory: rhodopsiny, čichové receptory, hormonální receptory, neurotransmitery
  • aktivace různými ligandy
    ASOCIACE A AKTIVACE ADENYLÁT CYKLÁZY:
  • -> zvyšování cAMP v buňce
  • Stimulační/Inhibitorový ligand se váže na receptor -> ten aktivuje G proteinový komplex -> aktivace/inaktivace (to se rozhodne podle toho, který se prosadí)
  • Chill stav: neaktivní receptorový protein a neaktivní trimerní G protein (alfa, beta, gamma podjednotky; alfa váže GTP/GDP) jsou v komplexu (lipidické kotvy) -> GDP na alfa podjednotce -> adenylát cykláza je OFF
  • Ligand (=signál, např. hormon) se váže na extracelulární stranu receptoru -> spojení trimerního proteinu s receptorem -> GDP na GTP -> změní se alfa podjednotka -> uteče z komplexu spolu s GTP -> interaguje s adenylát cyklázou -> stimulace cyklázy -> tvorba cAMP
  • snížení tvorby cAMP má na starost cAMP fosfodiesteráza
  • Cholera toxin protein (bakterie) - vazba na G protein, když má alfa GTP s sebou -> alfa s GTP je furt aktivovaná a nedá se vypnout -> moc cAMP
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Receptor Tyr kinázy a Ras

A
  • po GPCR hned druhý největší typ povrchových receptorů u vyšších eukaryot
  • Ligandy: např. nervový růstový faktor, epidermální GF, insulín…
  • široké spektrum účinku
  • SH2 a PTB domény poznají fosforylový Tyr -> přes ně se spojí receptor kinázy s kaskádou
  • Kaskáda má malé GTP/GDP vazebné proteiny, např. Ras nebo G alfa, ale NEMÁ beta a gamma podjednotky
    -Dále tu je protein, který switchuje mezi GTP a GDP
  • potřebují pomocné faktory (narozdíl od trimerních) = GEF a GAP faktory
    GEF faktor:
  • navazuje se na inaktivní formu s GDP -> komplex GEF faktor+Ras+GDP
  • výměna GDP za GTP -> aktivane malého G proteinu
  • u trimerního proteinu alfa podjednotka nepotřebuje GEF
    GAP faktor:
  • tvoří komplex s malým proteinem navázaným s GTP -> stimuluje GTP->GDP + pomáhá aktivovat malý G protein
  • pro malý G protein musí vždy existovat GEF a GAP!
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Rozdíly mezi receptory asociované s G proteiny (GPCR) a receptory Tyr kinázy (RTK)

A
  • alfa podjednotka (u GPCR) je 2x větší než Ras protein (RTK)
  • G protein alfa doména má navíc doménu, která funguje jako GAP u RTK
  • do GTPase superfamily spadají nejen proteiny jako Ras, ale i Rab a Rho proteiny třeba
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Receptor Tyr kinázy a Ras - Adaptorové proteiny a GEF

A
  • na rozdíl od G proteinu NEJSOU malé GTP/GDP vazebné proteiny (Ras) přímo spojené s receptory Tyr kinázami
  • Vazba růstového faktoru na cytosolickou doménu receptoru -> fosforylace cytosolické domény RTK -> fosforylovaný Tyr -> naváže se na to protein GRB2 (adapter, má SH3 domény) -> SH3 doména váže GEF a malý G protein Ras -> GDP se vymění za GTP na Ras -> aktivovaný Ras protein předá signál dál
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

MAp kinázová dráha

A
  • = Mitogen activated protein kinase
  • patří do Ser/Thr kinázy
  • zahrnuje 3 kinázy, které se vzájemně aktivují
  • aktivovaný Ras protein -> aktivuje N koncovou doménu první kinázy (Ser/Thr kináza, tady Raf kináza) -> Raf váže MEK kinázu (fosfo Tyr a Serú -> MEK aktivuje MAP kinázu (Ser/Thr kináza)
  • potřeba scaffold proteiny - tady např. Krs a 14-3-3
  • signál na MAP donáší různé typy receptorů
  • S. cerevisiae + nižší eukaryoty:
    -> nejsou typické RTKs, ale MAP kaskády ano (mohou být spojené třeba G proteiny)
    -> MAP kaskády mohou reagovat na základně vnějšího signálu (nap. změna organizace, osmolarity, sporulace)
  • Adapterové proteiny a MAPs:
    ->důležité scaffold proteiny - Ste5 -> vybere párovací kaskádu nebo Pbs2
    -> přechod signálu je zajištěný scaffold proteiny
    2 dráhy MAP kináz:
    -> 2 dráhy: feromonové, přepínání z kvasinkového na filamentární růst při hladovění
    -> dráhy Fus 3 (feromony), Kss1 (hladovění)
    -> Fus 3 kináza vypnutá -> Fus 3 může být nahrazen Kss1 -> aktivace -> pairing
    -> nefunkční mutanti Fus3 = nefunkční komplex
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Second messengers - cAMP - fce, co to je, Alosterická tranzice, regualce

A
  • fce: aktivace specifických protein kináz => cAMP dependentní protein kinázy (cAPK) - PROTEIN KINÁZA A
  • Protein kináza A (PKA):
    -> ser/Thr kináza -> snížení/zvýšení aktivity fosforylovaného proteinu
    -> tetramer - 2 regualční a 2 katalytické podjednotky - když jsou spolu = neaktivní stav
    -> reguluje cAMP (naváže se -> změna koformace -> uvolnění podjednotek pryč)
  • cAMP - fcí je interakce s regulační podjednotkou (ta negativně ovlivňuje katalytické podjednotky)

Alosterická tranzice:
- vyvolána cAMP
- změna terciální nebo kvartérní konformace proteinu

Regulace uvolňování glukózy z glykogenu a syntéza glykogenu z glukózy:
- zvýšení cAMP -> aktivace PKA -> fosforylace enzymů pro degradaci glykogenu -> glukóza-1-fosfát
- jede v obou směrech
- snížení cAMP -> inaktivace PKA -> nefosforyluje se inhibitor, aktivace fosfoprotein fosfatázy (pro inaktivaci PKA)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Second messengers - amplifikace signálu

A
  • interakce signálu s receptorem -> aktivace adenylát cyklázy
  • Aktivace -> amplifikace signálu, 1 enzym adenylát cyklázy může nadprodukovat velké množství molekul druhého posla
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Second messengers - Lokalizace účinku cAMP do specifických částí buněk

A
  • např, při transportu látek
  • cAMP je všude v cytoplazmě
17
Q

Second messengers - Deriváty vznikající modifikací fosfolipidů - z čeho, regulace

A
  • inositol-3-fosfát (IP3), 1,2-diacylglycerol (DAG)=> FOSFOINOSITIDY
    FOSFOINOSITIDY:
  • vazba na membránu
  • štěpení enzymem FOSFOLIPÁZOU C -> vznik 2 druhých poslů: DAG a IP3
  • Fosfolipáza C může probíhat vazbou hormonu na GPCR nebo RTK
    Regulace pomocí IF3:
  • uvolněn Ca2+ u ER po zvýšení IP3 (díky hormonům)
  • regulace zvýšení Ca2+
  • aktivace fosfolipázy C -> uvolní se IP3 -> k membráně ER -> zde IP3 sensitivní kanály pro Ca2+ -> IP3 otevře kanály a zvýší Ca2+
18
Q

Second messengers - Vápenaté kationty

A
  • uvolnění Ca2+ ve svalových a nervových buňkách
  • nesouvisí s IP3 regulací, jsou zde jiné kanály v ER
  • Ryanodine receptory (RYRs) - asociace s dihyhropyridinový receptor (reakce na membránový náboj)
  • na rozdíl od IP3 citlivých kanálů, tento kanál není ciltivý na Ca2+ v cytosolu
  • zvýšení množství Ca2+ vede k odpovědi buňky
19
Q

Second messengers - cGMP

A
  • syntéza cGMP souvisí s regulací NO (oxid dusnatý)
  • katalýza guanylát cyklázou (podobně jako syntéza cAMP adenylát cyklázou)
    Guanylat cyklázy:
  • Transmembránová forma: cGMP může regulovat aktivitu specifických protein kináz a některých inositolových kanálů
  • Solubilní cytosolická forma: aktivace oxidem dusnatým, stimulace aktivity dané guanylát cyklázy
    Syntéza NO:
  • důležitý nitric oxid syntáza - z Arg a O2 syntetizuje citrulin a NO
  • NO se syntetizuje v endoteliálních buňkách -> difunduje -> aktivace cyklázy ve hladkých svalech
20
Q

Proteinová degradace závislá na fosforylaci

A
  • využívá ubiquitinaci a proteasom
  • fosforylace + proteinová degradace
  • jde o regulaci transportu TF do jádra
    TRANSKRIPČNÍ FAKTOR NFkB:
  • ,,Nuclear factor Kappa chain transcription in B cells’’
  • stimuluje imunitní odpověď v buňkách
  • heterodimer dvou proteinů: p65 a p50
  • v cytosolu, po aktivaci cestuje do jádra
  • IkB = inhibitor NFkB
  • IkB kinása = fosforyluje N konce IkB inhibitoru
  • signalizace z vnějšku není: komplex NFkB + IkB se nemůže transportovat do jádra
  • signalizace z vnějšku je: aktivace IkB kinázy (ATP)-> fosforylace N-konce IkB inhibitoru -> ubiquitinace IkB inhibitoru ubiquitinázou -> uvolnění NFkB a jeho transport do jádra pro aktivaci dráhy
21
Q

Retrográdní dráha (NE transport!!)

A
  • signalizace mezi jádrem a mitochondriemi
  • univerzální mechanismus
  • reakce na poškození mitochondrií (např. defekt dýchacího řetězce, pokles membránového potenciálu)
  • snížení aktivity mitochondrií -> spustí se exprese jaderných genů alternativního metabolismu -> buňky se tak mohou adaptovat na situaci
  • Rtg proteiny (retrográdní) - Rtg 1, 2, 3
  • Rtg2 interaguje s vazebným partnerem Mks1
  • vypnutá dráha -> neinteragují -> aktivace dráhy -> vážou se
  • Mks1 je inhibitor komplexu Rtg1-Rtg3
  • po vniknutí do jádra dojde k aktivaci exprese cílových genů
  • vliv na Krebsův cyklus
  • Savčí buňky - souvisí s Ca2+ (a membránovým potenciálem)