HC1.5: Hoe werken G-eiwit gekoppelde receptoren? Flashcards
CRH en ACTH werken op een … receptor
membraan
cortisol werkt via een … receptor
kern
TRH en TSH werken via een … receptor
membraan (G-eiwit gekoppeld)
schildklier hormoon T3 werkt via een … receptor
kern
GPCR:
- G eiwit gekoppelde receptor
- grootste, veelvoorkomende en meest veelzijdige familie van membraan receptoren
- doelwit voor medicijn ontwikkeling
opbouw GPCR:
- je hebt een extracellulair deel, wat verantwoordelijk is voor hormoonbinding (dit zorgt voor affiniteit en specificiteit)
- een transmembraan domein (GPCR bestaat uit 7 transmembraan domeinen) door die 7 krijg je 3 extracellulaire loops en 3 intracellulaire loops
- dan heb je het intracellulaire deel, dus die intracellulaire loops, die verantwoordelijk zijn voor de echte signaal transductie
de verschillende typen GPCR kunnen heel veel verschillende liganden binden, zoals:
- licht
- calcium
- geur en smaak stoffen
- hormoon liganden (zoals TSH, LH en FSH)
- kleinere moleculen (zoals ACTH)
ACTH en TSH:
- ACTH is een klein molecuul
- ACTH wordt geproduceerd door klieving uit POMC
- ACTH is ongeveer 4,5 kDa groot
- TSH is een groot molecuul
- TSH is ongeveer 30 kDa groot
- TSH bestaat uit alpha en bèta subunit
- de familie van TSH, FSH, LH en hCG hebben allemaal dezelfde alpha subunit
binding van kleine moleculen (zoals smaakstoffen):
die binden in de receptor zelf
binding van iets grotere moleculen (zoals ACTH):
bindt aan de extracellulaire loops samen met de intracellulaire loops.
de intra en extra cellulaire loops zorgen samen voor binding
binding van een groot molecuul (zoals TSH):
de extracellulaire loop is veel groter, zodat het molecuul gebonden kan worden. bindt dus voornamelijk aan de extracellulaire loops en ligt een klein beetje tegen intra loops aan.
LH, TSH, FSH en hCG lijken qua structuur heel erg op elkaar, want…
ze hebben allemaal dezelfde alfa subunit maar wel allemaal een specifieke bèta subunit
wat gebeurt er nou precies in de cel bij een GRCP?
- de receptor bindt in de cel aan een G-eiwit
- dat G-eiwit bestaat uit 3 subunits, de alfa, bèta en gamma
- na activatie splitsen die subunits in een losse alfa en een bèta-gamma
- die alfa subunit kan het signaal doorgeven
- voor die alfa subunit kunnen we 4 verschillende vormen onderscheiden: alfa i, q, 2 en 12
- al die alfa’s binden een GTP eiwit
- maar wat er daarna gebeurt verschilt per soort alfa
alfa i:
remt cAMP productie
alfa s:
zorgt voor toename cAMP productie
alfa q:
zorgt voor activatie en productie van met name calcium
alfa 12:
zorgt voor activatie van Rho eiwitten
signaaltransductie in de cel na binding van ligand aan de MC2R (ACTH) en TSH receptor
- Gs wordt geativeerd
- activatie van Adenylyl Cyclase
- toename in productie cAMP
- activatie PKA
- leidt tot fosforylering en genregulatie
wat gebeurt er bij een geactiveerde receptor bij GPCR (eerste stappen)?
- ligand bindt aan de receptor
- G-eiwit wordt geactiveerd
- GDP laat los van de alfa subunit en wordt vervangen door GTP
- door die GTP heb je dan een geactiveerde alfa subunit (en ook een geactiveerde bèta-gamma subunit)
hoe kan de alfa subunit weer inactief worden gemaakt?
onder invloed van GTPase, kan GTP gehydrolyseerd worden terug naar GDP
volgende stap in de signaal transductie in de cel, na activatie van de alfa subunit:
- de second messengers moeten geactiveerd worden
- door binding van GTP aan de alfa subunit, wordt een ander molecuul dat in het membraan zit geactiveerd (adenylyl cyclase)
- dat adenylyl cyclase zorgt ervoor dat het ATP in de cel wordt omgezet in cAMP
- cAMP bindt vervolgens aan inactief PKA, waardoor het actief wordt
- dat geactiveerde PKA gaat vervolgens naar de kern en zorgt er daar voor dat verschillende genen geactiveerd kunnen worden
Activatie van PKA:
- PKA bestaat uit 2 regulatoire subunits en 2 catalytische subunits
- het cAMP bindt aan de regulatoire subunit van het PKA (4 moleculen cAMP)
- daardoor worden de catalytische subunits geactiveerd en komen die subunits vrij
- die vrije subunits transloceren naar de celkern, waar ze verschillende eiwitten fosforyleren
soorten G eiwitten: G alfa S (Gs)
zorgt voor stimulatie adenylyl cyclase
stijging van cAMP
leidt tot productie PKA
soorten G eiwitten: G alfa I (Gi)
remt adenylyl cyclase
remt daardoor cAMP
remt daardoor productie PKA
soorten G eiwitten: G alfa Q (Gq)
zorgt voor activatie van fosfolipase C (PLC)
daardoor stijgen concentraties Calcium en DAG in de cel
dat leidt tot activatie van PKC (proteïne kinase C)
soorten G eiwitten: G12/13
activeert RhoGEF
daardoor wordt Rho actief
en dat activeert Rock
mutaties in MC2R:
- inactiverend: leidt tot familiaire cortisol deficiëntie
- activerend: niet bekend
- alternatief gen: mutaties in MRAP, MRAP is nodig voor activatie van MC2R
mutaties in TSH receptor:
- inactiverend: leidt tot hypothyreoïdie
- activerend: leidt tot hyperthyreoïdie, adenoom
mutatie in Gs (G alfa S)
bij activerende mutatie blijft de activering van AC, cAMP en PKA de hele tijd aanstaan: dit noemen we McCune-Albright syndroom
- Inactiverende mutatie: kan leiden tot multipele hormoon resistentie
Carney complex:
een inactiverende mutatie in de regulatoire subunit van PKA, waardoor je chronische activatie door de catalytische subunit. de regulatoire subunit is niet meer in staat om de catalytische subunit inactief te houden
bijnier hyperplasie/adenoom: activerende mutatie in de catalytische subunit van PKA:
catalytische subunit is hele tijd actief en dat leidt tot continue activatie van PKA en genen in de kern en dus tot hyperplasie van de bijnier
bijnier hyperplasie/ adenoom: inactiverende mutatie in phosphodiesterase:
daardoor wordt cAMP niet meer afgebroken. hogere concentraties cAMP en dus blijft PKA langer geactiveerd
