Cellens stressrespons Flashcards
Nämn minst fem olika typer av signalering vid stressrespons
- Fosforylering
- Oxidation (oxidativ stress)
- Ca2+
- Lipidsignalering
- Förändrat genuttryck – Adaption
- TNF-a-signalering
Vad händer med “vanliga” signaleringsvägarna vid stressignalering?
De pågår längre och/eller i högre koncentrationer
Vad innebär fosforylering?
Kinaser sätter på en fosfatgrupp på en annan molekyl
Nämn två stora grupper kinaser
- MAPK (mitogen activated protein kinase)
- SAPK (Stress activated protein kinase)
På vad är det enklast att addera en fosfatgrupp och på vilka aminosyror finns denna?
Till en hydroxylgrupp (alkoholgrupp) som finns på aminosyrorna tyrosin, serin eller treonin
Ge exempel på hur ligand binder till receptor och jobbar sig vidare
- Ligander (tillväxtfaktorer/miljöpåverkan) binder in till ex EGFR (och andra) men också till apoptosreceptorer som FAS sedan vidare till MAPKKK (kinaskinaskinaser) vidare till MAPKK (kinaskinaser) ex MEK1-7 och sedan vidare till ERK, JNK, p38 (kinaser) går direkt till transkriptionsfaktorer (vidare till kärnan)
Ge ett exempel på signalering genom tyrosinkinasreceptor
VIKTIGT
- Signalering via tillväxtfaktorer till tyrosinkinasreceptor, proteinkomplex –> Ras –> Raf som i sin tur fosforylerar Mek som fosforylerar ERK –> transkriptionsfaktor –> protein/genuttryck
Vilket protein är central och ofta muterad vid cancer?
- ERK –> MYC (central, är t ex muterad vid cancer)
Vad visar bilden?
Att tyrosinkinasreceptorer aktiverar en mängd centrala signaleringskaskader
Vad gör vanligtvis fosfataser?
Vad jobbar de ständigt emot?
Hur kan nedbrytning av fosforylerande protein också ske??
- Fosfataser dämpar (även om också protein utan fosfatgruppen kan aktivera)
- Fosfataser jobbar ständigt emot aktiveringen
- Hämning (nedbrytning) av fosforylerade protein kan också ske via proteasomen
När aktiveras NF-kB (övergripande inte detalj)?
Vilka heterodimer bildar NF-kB?
När vi behöver inflammatoriskt svar
p50 och p65 är heterodimer som bildar NF-kB
Hur bildas NF-kB och vad kan den leda till?
- Inhibitor (kinas) inaktiverar inhibitorn IkB genom fosforylering som sedan degraderas av proteasom
- NF-kB kan nu verka genregulativt och vi får t ex Il-10, IL-1b, TNF
Vad är en fri radikal?
Molekyl som har en eller fler oparade elektroner
Hur reduceras syre i kroppen och var sker det?
Syret reduceras genom 4e- till H20 där det sker kontrollerat i mitokondrien
Vilken är den mest reaktiva radikalen (av de vanliga) i kroppen?
- Hydroxylradikal är den värsta (reducerar på nanosekund)
- Alla radikaler är dock mkt reaktiva, orsakar kedjereaktioner och skadar makromolekyler
Vad kan effekten av fria radikaler bli?
- Sällan positivt med lipidperoxidering och nästan aldrig med DNA-skada
Hur skapas fria radikaler endogent?
- Endogent genom immunförsvaret som producerar fria radikaler som svar, läcker också en del från mitokondrie
Hur skapas fria radikaler exogent?
Exogent genom joniserande strålning, UV-strålning toxiner, luftföroreningar
Hur används NADPH-oxidas (NOX)?
Vad producerar det?
Och när nyttjas det?
Sätt för alla celler att producera lite superoxidradikaler (O2.-) för att skapa stressreaktion (intra- eller extracellulär signalering) vilket utnyttjas vid bland annat blodtrycksreglering, neuroinflammation etc
Varför är antioxidanter viktiga?
Skydda sig mot för mkt syrgas (superoxidradikaler)
Hur verkar SOD?
- kroppsegna antioxidanter som SOD (superoxiddismutas) slår ihop två superoxid (O2.-) till väteperxoid som sedan kan brytas ned av katalas till vatten och syrgas
Nämn tre essentiella antioxidanter
E-vitamin, C-vitamin, B-karoten
Hur är antioxidanten glutation uppbyggd?
- Tripeptid som består av glycin, cystein och glutamin
- Cystein viktig, har en SH-grupp
- Namnet ges av Glycin + SH (tiolgruppen på Cystein)
Hur verkar glutation?
Vilket enzym reducerar tillbaka glutation?
- Donerar sitt väte till radikal (får H-) vilket ger en kovalent bindning
- Kvar blir GS. (radikal) som kan slå ihop sig med en annan glutationradikal genom tiolbrygga (disulfidbindning)
- 2 GSH (reducerad form) –> GS-SG (oxiderad form), glutationreduktas kan ordna till detta
Hur bidrar Glutation till att reducera Tioredoxin?
- Tioredoxin har SH som kan bilda tiolbrygga som sedan kan reduceras på nytt genom glutation
Många proteiner har tiolgrupper, hur kan dessa påverkas av oxidativ stress?
- Kan donera H- och bli inaktivt med egen tiolbrygga
- Men även omvänt kan den gå från inaktiv till aktiv och agera transkriptionsfaktor ex
Vad kan ske med signaleringen vid oxidativ stress avseende fosfataser?
- Fosfataser oxideras vid oxidativ stress vilket medför att fosfatgrupper sitter kvar längre och vi får en starkare signalering
Hur kan Heat chock-proteiner fungera
- ATP-beroende (oftast)
- Vissa produceras vid stress
- Fungerar som chaperoner, dvs assisterar proteiner som fått felaktig konformation
- Bidrar till reparation och cellöverlevnad
- Kan också aktiveras av UV-ljus och kyl utöver värme
Hur kan lipidsignalering fungera?
- Sker ofta med kolesterol
- Kan fritt diffundera genom membran
- Förändra membranets struktur, ex bilda böjningar eller invaginationer så ligand släpper från receptor genom endocytos
- Förändra aktivitet av membranprotein
- Kan alltså ansamlas och utgöra signaleringsplattformar (lipid rafts) i membranet (göra att dimerer/trimerer lättare hittar sin kollega)
Vad reglerar Ca2+ vanligtvis när vi inte har oxidativ stress?
- Ca2+ binder till calmoduliner som reglerar proteinkinaser, NOS, cytoskelett osv
Vad händer med Ca2+ vid ökad oxidativ stress?
- Vid ökad oxidativ stress (fungerar återpumpningen långsammare) Ca2+ aktiverar då andra proteiner
Generellt, vad är det som påverkar en cells genuttryck?
Mycket påverkar genuttrycket
- Vilket jästcellen som svälts på olika näringsämnen visar
Ge ett exempel på hur vi kan använda oss av kunskapen om RAF kliniskt?
- Vid malignt melanom är B-RAF ständigt aktiv (muterad) vilket ger ökad celltillväxt- och överlevnad
- Finns hämmare av B-RAF, där man sett att metastaser av malignt melanom minskar mycket hos den med muterad B-RAF
Vad visar bilden?
- Exemplet visar tyrosinreceptor
- MAP –> transkriptionsfaktorer ger i de flesta fall överlevnad (reparera, adaptera)
- Endogena källor (NOX-proteiner) som kan hämma fosfataser som kan sakta ner deras möjlighet att reducera signaleringen, likadant öka mängden Ca2+ i cytosol (slöa ner pumpar)
Vad är det som driver CSC och elektrontransportkedjan i matrix?
Vad hämmar vanligtvis ATP i sammanhanget?
- 0,5 pH surare på utsidan samt -180mV på insidan (H+ vill därför in), men reaktionen drivs också genom ADP ATP 10:1 på insidan
- ATP mer negativt laddat (-4 jämfört -3) varför jämvikten förskjuts och mer ADP går in och ATP går ut (antiport), när ATP börjar sjunka i cytosol kommer utslussningen gå snabbare (ATP hämmar också isocitrat-dehydrogenas, som nu släpps på)
Vad händer i mitkondrien vid ischemi i första skedet?
- Vid ischemi sker inte sista steget (substratet syre uteblir), pH-gradienten försvinner, elektrisk gradient minskar men finns kvar -150 mV
- Den ökade mängden ADP i cytosol stimulerar bland annat fosfofruktoskinas vilken stimulerar glykolys i cytosol
- Ökad anaerob metabolisering sänker också pH i cytosol och enzymer fungerar sämre
Vad sker i mitokondrien vid syrebrist i ett något senare skede?
- NAD+ tar slut eftersom elektronerna inte har någonstans att ta vägen (inget syre att reducera) CSC avstannar. Om detta fortgår bildas fria radikaler genom elektrontransportkedjan, det är detta som är oxidativ stress
- Sker när O2 reduceras med hjälp av H+ till två två H2O, vi får därför ibland superoxid (O2.), hydrogenperoxid H2O2 och hydroxylradikalen
- Tas vanligtvis om hand av antioxidanter och enzymer
Vad sker i mitokondrien vid syrebrist i sista läget?
- Då försvinner också elektriska gradienten (eftersom elektrontransportkedjan inte längre underhåller H+-gradienten), ATP och ADP blir densamma på in- och utsidan
- I membranet till matrix finns cytokrom C (m. fl) som vid ökat läckage kan signalera om apoptos
- Öppning av mitokondriell permeabilitets transitionspor (sker främst genom ökning av Ca2+) vilken bidrar till att gradienten försvinner
Vilka övergripande effekter syns vid syrebrist i cellen?
Vilken effekt har den ökade mängden Ca2+ i cytosol?
- Svullnad till följd av minskat drivmedel till pumpar
- Minskat pH, ihopklumpning av kromatin
- Ribosomer lossnar från ER, minskad proteinsyntes, felaktig vikning av proteiner
- Influx av Ca2+ först genom frisläpp från förråd och senare eftersom dess pumpar slutar fungera
- Ca2+ aktiverar fosfolipaser och proteaser som bland annat bryter ner membranet, även endonukleaser som bryter ner DNA
- Aktiverar också apoptos genom caspaser och ökad mitokondriell permeabilitet
- Till slut blir skadorna stora nog för nekros genom skador på membran hos lysosomer och mitokondrier alternativt apoptos då mitkondrien läcker ut proteiner
Vad sker i hjärtmuskelcellen vid patologisk hypertrofi?
- Vid ett belastat system (adrenalin, noradrenalin, angiotensin II) som verkar via GPCR ger det hypertrofi som inte är reversibel, den tjockare och större hjärtmuskeln gör att det blir svårare syresätta (hypoxi), myokardceller som befinner sig längre från kranskärlen får större problem.
- Elektrontransportkedjan fungerar sämre och CSC snurrar långsammare (produkten av isocitra-dehydrogenas –> alfa-ketoglutarat minskar), om syrgasnivåer/alfaketoglutarat minskar ökar HIF-1a och tillsammans med HIF-1b bildar den transkriptionsfaktor, som ger anaerob anspassning –> glykolysenzym, signalering erytropoetin, VEGF (vascular endothelial growth factor)
- Detta är irreversibelt
