HC08 - Problems + Homework Flashcards
Zet ze op volgorde
10 x 105
Zet ze in de juiste volgorde
Leg uit hoe een klein aantal hormonen dat zich aan het extracellulaire oppervlak van een cel bindt, een groot biochemisch effect binnen de cel kan hebben.
Het initiële signaal, het binden van het hormoon door een receptor, wordt vergroot door enzymen en kanalen.
Wat zijn structurele overeenkomsten van membraan gebonden receptoren?
De receptor moet een plaats hebben aan de extracellulaire zijde van het membraan waaraan het signaalmolecuul kan binden en moet een intracellulair domein hebben. Binding van het signaal aan de receptor moet structurele veranderingen op het intracellulaire domein teweegbrengen, zodat het signaal kan worden doorgegeven.
Waarom is de GTPase activiteit van G proteïnen zo belangrijk voor het goed functioneren van de cel?
De GTPase-activiteit beëindigt het signaal. Zonder die activiteit blijft een pathway na activering geactiveerd en reageert het niet op veranderingen in het initiële signaal.
Hormonen beïnvloeden de biochemie van verschillende weefsels. Wat verklaart de weefselspecifieke werking van hormonen?
De aanwezigheid van de juiste receptor
In een experiment over de aard van receptor tyrosine kinase signalering, werd een gen gesynthetiseerd dat codeerde voor een chimere receptor - het extracellulaire deel kwam van de insuline receptor, en de membraan-spannende en cytoplasmatische delen kwamen van de EGF receptor. Het opvallende resultaat was dat de binding van insuline tyrosinekinase-activiteit opwekte, zoals blijkt uit snelle autofosforylering. Wat zegt dit resultaat over de signaleringsmechanismen van de EGF- en insulinereceptoren?
De insulinereceptor en de EGF-receptor maken gebruik van een gemeenschappelijk mechanisme van signaaloverdracht over het plasmamembraan.
Een antilichaam heeft twee identieke antigeen-bindende sites. Opmerkelijk is dat antilichamen tegen de extracellulaire delen van groeifactorreceptoren vaak tot dezelfde cellulaire effecten leiden als blootstelling aan groeifactoren. Verklaar deze observatie.
Groeifactorreceptoren kunnen worden geactiveerd door dimerisatie. Als een antilichaam de groeifactorreceptor doet dimeren, wordt de signaaltransductieroute in een cel geactiveerd.
Er is een gemuteerde vorm van de α-subeenheid van het heterotrimere G-eiwit geïdentificeerd; deze vorm wisselt gemakkelijk GDP voor GTP, zelfs in afwezigheid van een geactiveerde receptor. Wat zou het effect zijn op een signaalroute die de gemuteerde α-subeenheid bevat?
De gemuteerde α-subeenheid zou altijd in de GTP-vorm zijn en dus in de actieve vorm, die zijn signaalroute zou stimuleren.
Normaal varieert de diffusiesnelheid omgekeerd evenredig met het molecuulgewicht, zodat kleinere moleculen sneller diffunderen dan grotere. In cellen diffundeert calciumion echter langzamer dan cAMP. Stel een mogelijke verklaring voor.
Calciumionen diffunderen langzaam omdat ze zich binden aan vele eiwitoppervlakken in een cel, waardoor hun vrije beweging wordt belemmerd. Cyclisch AMP bindt zich niet zo vaak, dus verspreidt het zich sneller.
In reactie op epinefrine, dat Gαs activeert, wordt glucose gemobiliseerd voor het genereren van ATP in de spier. Cyclisch AMP-fosfodiësterase is een enzym dat cAMP omzet in AMP. Hoe zouden remmers van cAMP fosfodiesterase de mobilisatie van glucose in de spier beïnvloeden?
Het stimuleert adenylaatcyclase, wat leidt tot de aanmaak van cAMP. Dit signaal leidt vervolgens tot de mobilisatie van glucose. Als cAMP-fosfodiesterase wordt geremd, blijft het cAMP-niveau hoog, zelfs na beëindiging van het epinefrine-signaal, en gaat de glucosemobilisatie door.
Er zijn aanzienlijke inspanningen geleverd om te bepalen in welke genen sequentievariaties bijdragen tot de ontwikkeling van diabetes type 2, een ziekte die het gevolg is van een verminderde gevoeligheid van de cellen voor insuline. Ongeveer 800 genen zijn hierbij betrokken. Verklaar het belang van deze vaststelling.
Het volledige netwerk van door insuline geïnitieerde paden omvat een groot aantal eiwitten. Bovendien nemen nog vele andere eiwitten deel aan de beëindiging van de insulinesignalering. Een defect in een van de eiwitten in de insulinesignaleringsroutes of in de daaropvolgende beëindiging van de insulinerespons kan problemen veroorzaken. Daarom is het niet verrassend dat veel verschillende gendefecten diabetes type 2 kunnen veroorzaken.
Menselijk groeihormoon bindt aan een membraaneiwit aan het celoppervlak dat geen receptor tyrosinekinase is. Het intracellulaire domein van de receptor kan andere eiwitten in de cel binden. Verder blijkt uit onderzoek dat de receptor monomeer is in afwezigheid van hormoon, maar dimereert bij binding aan hormoon. Stel een mogelijk mechanisme voor voor groeihormoonsignalering.
De binding van groeihormoon zorgt ervoor dat zijn monomere receptor dimeert. De dimere receptor kan dan een afzonderlijk tyrosinekinase activeren waaraan de receptor bindt. De signaalroute kan dan op soortgelijke wijze doorgaan als de routes die worden geactiveerd door de insulinereceptor of andere EGF-receptoren van zoogdieren.
Maak onderscheid tussen een proto-oncogen, een oncogen en een tumoronderdrukkend gen.
Proto-oncogenen zijn normaal uitgedrukte versies van genen die coderen voor eiwitten die gewoonlijk de celgroei regelen. Oncogenen zijn proto-oncogenen die zodanig gemuteerd of overgeëxpresseerd zijn dat het gecodeerde eiwit altijd de groei bevordert. Tumorsuppressorgenen coderen voor eiwitten die de celgroei remmen of de celdood induceren.
Slechts één kopie van een proto-oncogen hoeft gemuteerd te zijn om de ontwikkeling van kanker te bevorderen, terwijl beide kopieën van een tumoronderdrukkend gen gemuteerd moeten zijn om bij te dragen tot de ontwikkeling van kanker. Verklaar dit onderscheid.
Proto-oncogenen initiëren vaak of zijn onderdelen van trajecten die leiden tot celgroei en -deling in reactie op een of ander signaal. Als slechts één gen gemuteerd is, wordt de cel voortdurend gestimuleerd om te groeien, zelfs als het andere gen normaal blijft functioneren. Anderzijds remmen tumoronderdrukkende genen de groeisignalen op de een of andere manier. Dus zelfs als één gen niet functioneel is, is het overblijvende normale gen meestal voldoende om onbeperkte groei af te remmen.
Vanwege de hoge mate van genetische variabiliteit in tumoren is doorgaans geen enkele antikankertherapie universeel effectief voor alle patiënten, zelfs niet binnen een bepaald tumortype. Daarom is het vaak wenselijk een bepaalde pathway op meer dan één punt in de signaalcascade te remmen. Naast het op EGFR gerichte monoklonale antilichaam cetuximab, worden alternatieve strategieën voorgesteld om de EGF-signaleringsroute aan te pakken voor de ontwikkeling van geneesmiddelen tegen tumoren.
Andere potentiële doelwitten voor geneesmiddelen binnen de EGF-signaalcascade omvatten, maar zijn niet beperkt tot, de kinase-actieve sites van de EGF-receptor, Grb-2, Sos, Ras, of andere stroomafwaartse componenten van de signaalcascade.
Ligand-gated kanalen kunnen worden beschouwd als receptoren. Leg uit.
Net als receptoren binden ligand-gated kanalen signaalmoleculen, waardoor hun activiteit verandert en een signaal wordt doorgegeven. Zo is het IP3-geactiveerde calciumkanaal gesloten totdat het IP3 bindt.
De binding van Ca2+ aan calmoduline induceert aanzienlijke conformationele veranderingen in zijn EF handen, waarbij hydrofobe residuen op het oppervlak van het eiwit worden blootgelegd. Hoe kan deze structurele verandering bijdragen tot de verspreiding van het calciumsignaal?
Bedenk dat hydrofobe residuen zelden worden blootgesteld aan de waterige omgeving van de cellen. Door de blootstelling van dergelijke residuen kan calmoduline andere eiwitten binden en zo het signaal verspreiden.
Stel dat u een pas ontdekte signaaltransductieroute van een groeifactor onderzoekt. Je hebt ontdekt dat als je een GTP-analoog toevoegt waarin het terminale fosfaat is vervangen door sulfaat, de duur van de hormonale respons toeneemt. Wat kun je concluderen?
Een G-eiwit was een onderdeel van de signaaltransductieroute. Het eindsulfaat mag geen effectief substraat zijn voor de GTPase-activiteit van het G-eiwit.
Waarom wordt het feit dat een monomeer hormoon aan twee identieke receptormoleculen bindt en zo de vorming van een dimeer van de receptor bevordert, als opmerkelijk beschouwd?
Twee identieke receptoren moeten verschillende aspecten van hetzelfde signaalmolecuul herkennen.
Sommige eiwitkinases zijn inactief, tenzij ze gefosforyleerd worden op belangrijke serine- of threonineresten. In sommige gevallen kunnen actieve enzymen worden gegenereerd door deze serine- of threonineresten te muteren in glutamaat. Leg uit.
De negatief geladen glutamaatresiduen bootsen de negatief geladen fososerine- of fosfothreonineresten na en stabiliseren de actieve conformatie van het enzym.
In steady state moet het intracellulaire niveau van Ca2+ laag worden gehouden om het neerslaan van gecarboxyleerde en gefosforyleerde verbindingen, die slecht oplosbare zouten vormen met Ca2+, te voorkomen. Het cytoplasmatische niveau van Ca2+ is ongeveer 100 nM, verscheidene orden van grootte lager dan de concentratie in het extracellulaire medium. Hoe kan de cel zulke lage intracellulaire Ca2+-niveaus handhaven? Hoe maakt de cel gebruik van het verschil in intracellulaire en extracellulaire Ca2+-concentraties?
Het calciumgehalte wordt laag gehouden door transportsystemen die Ca2+ uit de cel afvoeren. Gezien dit lage stationaire niveau, kunnen tijdelijke verhogingen van de intracellulaire concentratie van Ca2+ als gevolg van signaalgebeurtenissen gemakkelijk worden waargenomen.
Je bereidt een cellijn voor die een mutante vorm van EGFR overexpresseert waarin de gehele intracellulaire regio van de receptor is verwijderd. Voorspel het effect van overexpressie van dit construct op de EGF-signalering in deze cellijn.
De afgeknotte receptor zal bij EGF-binding dimeren met de volledige monomeren, maar kruisfosforylering kan niet plaatsvinden, omdat de afgeknotte receptor noch het substraat voor het naburige kinasedomein, noch zijn eigen kinasedomein bezit om de C-terminale staart van het andere monomeer te fosforyleren. Deze gemuteerde receptoren blokkeren dus de normale EGF-signalering.
X = 10-7 M
Y = 5 x 10-6 M
Z = 10-3 M
Beantwoord B
Omdat er veel minder X nodig is om de helft van de sites te vullen, vertoont X de hoogste affiniteit
c. De bindingsaffiniteit komt bijna perfect overeen met het vermogen om adenylaatcyclase te stimuleren, hetgeen suggereert dat het hormoon-receptorcomplex leidt tot de stimulatie van adenylaatcyclase.
d. Probeer het experiment uit te voeren met de aanwezigheid van antilichamen tegen Gαs
Stel dat de specifieke activiteit van het radioactieve ligand 1012 tellingen per minuut (cpm) per millimol is en dat de maximale specifieke binding 104 cpm per milligram membraaneiwit bedraagt. Er zijn 1010 cellen per milligram membraaneiwit. Neem aan dat één ligand per receptor bindt. Bereken het aantal receptormoleculen per cel.
