Cellens stressrespons Flashcards
Beskriv, kortfattat, cellens stressrespons.
I samband med en förändring i miljön utanför cellen så uppstår det en risk för cellskada. Detta orsakar i sin tur en aktivering av diverse signaleringsvägar för att förändra cellens homeostas och därmed öka skyddet, något som görs genom ett förändrat genuttryck och modifikation av proteiner.
Nämn några naturliga och främmande stresselement.
Beskriv sex olika typer av cellsignalering. Vad innebär stress-signalering?
Vad är ett kinas? I vilka grupper kan man dela in proteinkinaser?
Kinas är en grupp enzymer som överför en fosfatgrupp från energirika fosfater, vanligtvis ATP, till proteiner eller andra molekyler.
De kan delas in i två grupper, MAPK och SAPK, men oftast används MAPK som övergripande begrepp. Det förekommer även Fosfatidylinositol-3 kinas och WNT.
Vad gör ett proteinkinas? Beskriv strukturen hos en fosfatgrupp.
Proteinkinas överför fosfatgrupper till aminosyror som har en hydroxylgrupp (oftast tyrosin, serin och treonin).
En fosfatgrupp består av P samt fyra O. Smidigt sätt för cellen att modifiera proteiner. Genom en hydrolysreaktion så fästs fosfatgrupp på proteinet, samtidigt som att vatten tas av.
Beskriv den övergripande signalvägen för en kinaskaskad.
Visar egentligen signalvägen för ett kinas. Det sker en påverkan på en receptor, och sedan sker en rad fosforyleringar, och kommer till slut till ERK, JNK och p38, vilket är MAP-kinaser (MAPK). De kinaser som aktiverar dessa kallas för MAPKK, och de innan det kallas för MAPKKK.
Beskriv signaleringen via en tyrosinkinasreceptor.
Receptorer på plasmamembranet binder in ligander. Detta leder till en dimerisering, och därefter en fosforylering av tyrosin (ifall det är en tyrosinkinasreceptor). Fosfatgrupperna fungerar som en bindningsplattform för olika cytoliska proteiner, däribland Grb2. Denna plattform tillåter Ras att binda in GTP, så att GTP -> GDP. Detta frigör en fosfatgrupp, som går genom fosforyleringskaskaden.
Raf -> Mek -> ERK1/2 -> transkriptionsfaktor och därefter mRNA.
Ge två exempel på effekter som MAPK-kaskaden har.
ERK stimulerar transkription av cyklin D, vilket alltså till start av cellcykeln. Vi får en fosforylering av pRB, så att den släpper E2F (transkriptionsfaktor) och vi får en cellcykel igång.
ERK påverkar också MYC, som har en himla massa effekter.
ERK “trampar” alltså på cellens gaspedal, för att få den att jobba mer (transkription, glykolys, mitokondrier et cetera).
Nämn vilka vägar som tyrosinkinasreceptorer kan aktivera.
Hur får man stopp på signaleringen via fosforylering?
Det finns även fosfataser i cellen, vilka tar bort fosfatgrupper när de upptäcker det. Det leder istället till en inaktivering av protein.
Kinaser = gaspedal. Fosfataser = bromspedal.
Beskriv cellsignalering via NF-kB.
Nuclear factor kappa-B (NF-KB). Signalering genom denna väg är ofta relaterat till stress, som bakterier, virus, cytokiner, fria radikaler, tungmetaller och UV-strålning.
NF-kB är ett komplex av två proteiner, p50 och p65. Vid homeostas så är de bundna till en inhibitor (i-kB). När vi får stressignal så fosforyleras inhibitorn av ett kinas, så att det ramlar bort. Då kan komplexet gå in i cellkärnan och verka som transkriptionsfaktor. Det mRNA som inducerar är en hel del olika inflammatoriska cytokiner, men även i-kB.
Förklara vad en fri radikal är, och vad fria syreradikaler har för effekter i cellerna.
De intressanta radikalerna i medicin är de som bygger på syre. Fria radikaler är de atomer som innehåller en eller flera oparade elektroner. Dessa är mycket reaktiva. Elektronerna vill vara parade, två och två. Ifall det saknas så försöker de ge bort/ta upp en elektron för att jämna ut.
Syre kan ta upp mycket elektroner. I mitokondrien så reduceras syre med fyra elektroner för att få vatten och driver ATP-bildningen.
Fria radikaler är mycket reaktiva, och så fort en radikal kommer upp så plockar den bort en elektron från en annan som blir en radikal, och så vidare. Detta är alltså en kedjereaktion, vilket skadar makromolekyler.
Från vilka källor kan fria syreradikaler uppstå?
Syreradikaler kommer dels från mitokondrier, som ett “läckage”. Detta syns extra mycket vid träning.
Immunförsvaret producerar radikaler för att avdöda invaderande mikroorganismer. Dels ett kväveoxid-synetas (NOS) som producerar NO-, och NADPH-oxidaser som producerar O2-.
Peroxidaser ger H2O2.
Utifrån så kan joniserande strålning (skjuter sönder kovalenta bindningar som blir radikaler), UV-strålning, toxiner och luftföroreningar orsaka fria radikaler.
Hur kan cellen med flit bilda oxidativ stress? Varför?
Cellen kan bilda en låg oxidativ stress för att optimera signalering.
Alla celler innehåller troligen NOX, som då kan producera O2- för intra- eller extracellulär signalering.
Svårt att förstå helt, för det finns så låga nivåer av det.
Vad är en antioxidant? Nämn några kroppsegna och några essentiella.
Antioxidanter är kemiska föreningar som motverkar oxidering.
Vad är glutation för något? Hur är den strukturerad? Förklara dess uppgift.
Glutation - tre aminosyror (tripeptid). Antioxidant. Gly-Cys-Gln. Cystein har en SH-grupp (tiolgrupp). Detta är varför man skriver glutation som GSH (G + SH).
Ifall den träffar på en radikal så donerar den sitt väte, så den går över till radikalen. Detta gör GS- till en radikal, vilket löses genom att den reagerar med en likadan (eftersom det finns så mycket GSH i cellen). Denna ihopslagna formen heter GS-SG.
Ett enzym i kroppen, glutationreduktas, kan återreducera GS-SG till 2 GSH.
I en vilande cell är milljön GSH:GSSG = 10:1.
Förklara tioredoxins roll.
Tioredoxin är ett enzym som donerar sina väten och övergår till en cysteinbrygga. Den hjälper alltså proteiner att hållas reducerade. Sedan kan GSH göra så att det återgår till tioredoxin.
Hur sker signalering vid oxidativ stress?
Oxidativ stress har en inhiberande effekt på fosfataser, vilket innebär att den “bakåtgående” delen i signalering begränsas. Det blir därmed mer kinasaktivitet i förhållande till fosfatasaktiviteten. Vi får därmed en ökad aktivering av transkriptionsfaktorer.
Vad är ett heat-shock protein?
Stress-responsproteiner. De flesta är ATP-beroende, och fungerar som chaperoner (assisterar proteiner som är lite felaktiga till följd av oxidativ stress). Bidrar till reparation och cellöverlevnad.
Förklara lipidsignalering.
Även lipidsignalering finns. Genom frigörandet av lipider så kan man få signalering, och sker också med ganska låga koncentrationer. “Hett forskningsområde”.
Lipider kan diffundera genom membran, och förändra membranets kurvatur och därför även aktiviteten av membranproteinet. Lipider är alltså viktigt.
Vad är en lipid rafts?
Lipidrafts kan förändra plasmamembranets kurvatur. Ett vanligt membran har fosfolipider som finns i ett ordnat mönster. Ifall det får in mycket kolesterol så bryts detta mönster, och detta tillåter fler proteiner att komma in och bilda signaleringsplattformar (se tidigare med plattform).
Förklara cellsignalering via kalcium. Förklara hur det är normalt, och under oxidativ stress.
Kalcium har väldigt låg koncentration i cytosolen, men högt inne i ER. Vid en signal så kan Ca2+ ta sig ut, vilket ger en “peak”. Det kan binda till calmoduliner (protein med hög kalciumaffinitet), och bidrar till att sprida en kalciumsignal (proteinkinas, NOS, cytoskelett).
Vid oxidativ stress så sker en liknande process, men skillnaden är att kanalerna som pumpar tillbaka kalciumet in i ER är känsliga för oxidativ stress. Detta leder till att proteiner, med en lägre affinitet för kalcium än calmomoduliner, aktiveras. Detta är tillexempel proteaser och endonukleaser som orsakar en “blebbing” av plasmamembranet.
Förklara cellsignalering via “dödsreceptorn”, TNFR.
Dödsreceptorn (TNFR) kan leda till både celldöd och överlevnad. Oavsett så får vi NF-kB. Beroende på om det skall vara celldöd eller överlevnad så är kalciumrelevant.
Förklara bilden.
Genom diverse receptorer, bland annat tyrosinkinasreceptorn, så kan en fosforyleringskaskad skapas vilken går genom MPKKK och MAPKK och når till slut MAPK (ERK, p38 och JNK). Det leder i sin tur till bildningen av transkriptionsfaktorer, som skapar en förändring i genuttryck och därmed celladaption och cellöverlevnad.
Cellen har förmågan att producera syreradikaler via NOX, som i sin tur kan påverka olika saker i cellen.
Lipidrafts är viktiga. Genom att lipider ansamlas så kan de utgöra signaleringsplattformar i membranet. Kalcium förekommer i låg koncentration i cytosolen, men mycket högre i ER. Det kan släppas ut normalt och påverka calmoduliner, men vid oxidativ stress så påverkas dess förmåga att tas upp igen vilket leder till aktivering av proteaser med lägre affinitet för det och därmed en blebbing av plasmamembranet.
Vi ser även en koppling, vilket skall visa på att fosfataser inhiberas av oxidativ stress. Detta innebär alltså att oxidativ stress leder till ökad aktivering av transkriptionsfaktorer.
