Kapitel 16 Flashcards
Zellkommunikation
Reichweite von Signalen
lange Distanzen
Hormone, Aktionspotentiale
Reichweite von Signalen
kurze Distanzen
Zell-Zell Kontakt
kurzlebige Mediatoren
Adressarten
Information breitgestreut
Hormone
Adressarten
Information fokussiert
Zell-Zell Kontakte
kurzlebige Mediatoren
Aktionspotentiale
Signalträger
chemisch
elektrisch
mechanisch
Signalkonversion
elektrisch/chemisch
chemisch/elektrisch
mechanisch/chemisch
Reaktionszeit
schnelle Signalwege
Sekunden bis Minuten
ändern Protein Funktion direkt durch intrazellulär signalisierte Pathways
Chemisch unterschiedliche Signale (5)
Hydrophobe Substanzen (z.B. Steroide)
Gase (z.B. NO, CO, CO2) -> Intrazelluläre Rezeptoren
Hydrophile und/oder grosse Moleküle (z.B. Nukleotide, Peptide, Proteine, Aminosäurenderivate etc) -> Rezeptoren an der Zell-Oberfläche
Photonen
Zell-gebundene Liganden (z.B. MHC-Komplexe) -> Rezeptoren an der Zell-Oberfläche, oft verschiedene Rezeptoren gleichzeitig notwendig (Ko-Rezeptoren)
Prinzip der Signalübermittlung
Mögliche Zellantworten
Reaktionszeit
langsame Signalwege
Minuten bis Stunden
Ändern RNA/Protein Synthese
Endokrine
langer Signalweg
Hormone (z.B. Adrenalin/epinephrine, Cortisol, Estradiol, Glucagon, Insulin, Testosteron, Thyroxine/Schilddrüsenhormone)
Adrenalin
Ursprung, Chemische Natur & Funktion
Nebenniere
Derivat der AS Tyrosin
Erhöht Blutdruch, Puls & Metabolismus
Cortisol
Ursprung, Chemische Natur & Funktion
Nebenniere
Steroid (Derivat von Cholesterol)
Beeinflusst Metabolismus von Proteinen, Carbonhydraten & Lipiden im Grossteil des Gewebes
Estradiol
Ursprung, Chemische Natur & Funktion
Eierstock
Steroid (Derivat von Cholesterol)
Induziert & erhält sekundäre weibliche Geschlechtsmerkmale
Glucagon
Ursprung, Chemische Natur & Funktion
alpha Zellen der Pankreas
Peptide
Stimuliert Glucose-Synthese, Glycogen Abbau & Fett Abbau, z.B. in der Leber & im Fettgewebe
Insulin
Ursprung, Chemische Natur & Funktion
beta Zellen der Pankreas
Protein
Stimuliert Glucose-Aufnahme, Protein Synthese & Lipid-Synthese, z.B. in Leberzelle
Testosteron
Ursprung, Chemische Natur & Funktion
Hoden
Steroid (Derivat von Cholesterol)
Induziert & erhält sekundäre männliche Geschlechtsmerkmale
Thyroxine
Ursprung, Chemische Natur & Funktion
Schilddrüse
Derivat der AS Tyrosin
Stimuliert Metabolismus von vielen Zell-Typen
Parakrine
kurzer Signalweg
Lokale Mediatoren (z.B. EGF, PDGF, NGF, TGF-beta, Histamine, NO)
Epidermal growth factor (EGF)
Ursprung, Chemische Natur & Funktion
verschiedene Zellen
Protein
Stimuliert Ausbreitung/Vermehrung von epidermalen & vielen anderen Zelltypen
Platelet-derived growth factor (PDGF)
Ursprung, Chemische Natur & Funktion
verschiedene Zellen, auch Blutprobe
Protein
Stimuliert Ausbreitung/Vermehrung von vielen Zelltypen
Nerve growth factor (NGF)
Ursprung, Chemische Natur & Funktion
verschiedenes innerviertes Gewebe
Protein
Begünstigt Überleben von bestimmten Klassen von Neuronen; fördert Wachstum ihrer Axone
Transforming growth factor-beta (TGF-beta)
Ursprung, Chemische Natur & Funktion
verschiedene Zelltypen
Protein
Verhindert Zellvermehrung; Stimuliert extrazelluläre Matrix-Produktion
Histamine
Ursprung, Chemische Natur & Funktion
Mastzellen
Derivat der AS Histidin
Bewirkt Erweiterung Blutgefässe & Erhöhung Durchlässigkeit um Entzündungen zu verursachen
Nitric oxid (NO)
In Nervenzellen & glatten Muskel
Nervenzellen; Endothel der Blutgefässe
Gelöstes Gas
Bewirkt Entspannung der glatten Muskeln; reguliert Nervenzellen Aktivität
Neuronale Signale
kurzer Signalweg:
Neurotransmitter (z.B. Acetylcholin, GABA)
Synapse
langer Signalweg:
Aktionspotentiale
Acetylcholin
Ursprung, Chemische Natur & Funktion
Nervenendung
Derivat von Cholin
Anregender Neurotransmitter bei vielen Nerv-Muskel Synapsen & im ZNS
gamma-Aminobutyric acid (GABA)
Ursprung, Chemische Natur & Funktion
Nervenendung
Derivat der AS Glutaminsäure
Inhibitor im ZNS
Synapse
Umwandlung elektrisches Signal (AP) in chemisches (ausgeschüttete Neurotransmitter)
Danach erneute Umwandlung in elektrisches Signal in postsynaptischer Zelle
Kontakt Abhängige Signalwege
kurze Signalwege
z.B. T-Zellen & Dendriten
Signal kann je nach Gewebe unterschiedliche Antworten herbeiführen
Kombination von Signalen unterschiedliche Antworten
Acetylcholin in Herzmuskelzellen
Absenkten von Frequenz & Kontraktionskraft
Acetylcholin in Speicheldrüsenzellen
Sekretion
Acetylcholin in Skelettmuskelzellen
Kontraktion
Kombination von Signalen
Unterschiedliche Kombinationen von Signalen einerseits, und von Rezeptoren auf der Zielzelle andererseits, führen zu ganz verschiedenen Antworten
Kombinatorische Regelung durch intrazelluläre Signalpfade: Alle Signalpfade sind mehrfach miteinander verknüpft und beeinflussen sich auch gegenseitig
Grundprinzip von Intrazellulären Rezeptoren
kleines hydrophobes Signalmolekül durch Plasma Membran
Intrazellulär bindende Hormone z.B. Cortisol, Estradiol, Testosteron, Thyroxin
Ändert Konformation eines Rezeptor-Proteins im Cytosol & aktiviert es damit
Aktivierter Rezeptor-Signalmolekül-Komplex bindet im Nucleus an Regulationsregion eines bestimmten Genes & aktiviert Transkription
Hormonrezeptoren
Vasodilatation
Erweiterung von Kapillaren
wird durch NO ausgelöst
Arten von Zelloberflächen Rezeptoren (3)
Ionenkanal-gekoppelte Rezeptoren
G-Protein-gekoppelte Rezeptoren
Enzymgekoppelte Rezeptoren
Ionenkanal Rezeptoren
Bindung des Liganden (z.B. Acetylcholin) öffnet Kanal und ermöglicht Eintritt von Na+ in Zelle (ca. 3’000 Ionen pro Sekunde)
G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)
Geht sieben Mal durch Membran
vorallem für Sinne wichtig
ca. 800 Gene im Menschliche Genom in 5 Supergruppen verteilt (Adhesion, Seretin, Glutamate, Frizzled/TAS2, Rhodopsin
eine der wichtigsten Typen von Oberflächen-Rezeptoren
kann sehr viele verschiedene Signale empfangen (Ionen, kleine Moleküle, Proteine, Lichtquanten etc.)
Liganden entweder durch extrazelluläre Domäne gebunden (z.B. Protein-Hormone) oder durch einige der Transmembran Helices (z.B. viele Neuro-Transmitter)
G-Protein Komplex
3 Untereinheiten, alpha, beta & gamma
aktiviert durch GPCR
Desensibilisierung eines aktivierten G-Protein gekoppelten Rezeptors
Durch Phosphorylierung durch Protein-Kinase GRK und nachfolgende Bindung des Arrestin-Komplexes an die phosphorylierte Region des Rezeptors
G-Proteine
Gs
Stimuliert Adenylal cyclase
Zielproteine aktivierter G-Proteine (4)
Ionenkanäle
Adenylat-Cyclasen
Phospholipasen
Phosphodiesterasen (Spezialfall der Lichtrezeption)
G-Protein gesteuerter K+ Kanal des Herzmuskels
K+ strömt aus, Membranpotential erhöht (Hyperpolarisierung verursacht eine Art Hemmung)
Kontraktionsfrequenz wird verlangsamt
Adenylat-Cyclasen & cAMP
Adrenalin, ACTH & glucagon als Signalmoleküle
Gibt neben Hormonen auch lokale Mediatoren & Neurotransmitter, die durch cAMP vermittelt werden
Antwort auf Adrenalin im Herz
Erhöhung Herzfrequenz und Stärke der Kontraktion
Antwort auf Adrenalin im Skelettmuskel
Glycogen Abbau
Antwort auf Adrenalin, ACTH & Glucagon im Fettgewebe
Fett-Abbau
Antwort auf ACTH in der Nebenniere
Cortisol Ausschüttung
Aktivierung der Protein Kinase A (PKA) durch cAMP
min. 3 cAMP von 4 möglichen müssen gebunden sein, damit PKA aktiviert wird
Schnelles Signal, da direkt über Phosphorylierung & nicht durch Proteinsynthese
Aktivierung von CREB durch Protein Kinase A
Phospholipase
Aktiviert durch GPCRs
Signalmoleküle z.B. Vasopressin, Acetylcholin & Thrombin
Geschmacksknospen
G-Protein gekoppelter T2R Rezeptor
Antwort auf Vasopressin in Leber
Peptidhormon
Glykogen Abbau
Antwort auf Acetylcholin in der Pankreas
Ausschüttung von Amylase (Verdauungsenzym)
Antwort auf Acetylcholin in glattem Muskel
Kontraktion
Antwort auf Thrombin in den Blutplättchen
Proteolytisches Enzym
Gerinnung
G-Protein gekoppelter T2R Rezeptor
Bitterer Rezeptor, bindet PTC, aktiviert Phosholipase C (PLC)
Phosphodiesterasen
Speziallfall der Lichtrezeption
Grossfamilie der Opsine
Aktivierung der Lichtrezeptoren
11-cis-Retinal -> 1 Photon -> cis-trans-Isomerisierung -> all-trans-Retinal
Einfluss Licht auf Transmitter Ausschüttung
Licht hemmt Ausschüttung
Signaltransduktion im Photorezeptor
Über ein Gt wird eine Phosphodiesterase aktiviert
Dies führt zum Abbau von cGMP
Na+ Kanäle werden geschlossen
Es werden keine Neurotransmitter ausgeschüttet
Enzymgekoppelte Rezeptoren
Aktivierung von Rezeptor-Tyrosin-Kinasen
Durch Liganden-induzierte Dimersierung
Die Bindung eines spezifischen Liganden induziert die Dimerisierung der Rezeptoren.
Dadurch wird die gegenseitige Phosphorylierung der Rezeptoren an Tyrosinen ausgelöst. Diese Phosphorylierung bewirkt dann die Bindung weiterer Proteine an den aktivierten Rezeptor. Liganden dieser Rezeptor-Klasse sind meist Proteine (z.B. EGF).
Aktivierung von Ras
Der aktivierte Rezeptor-Komplex bindet unter anderem auch das Ras-aktivierende Protein. Dieses stimuliert den Austausch von GDP gegen GTP in Ras, einem membrangebundenen “kleinen” G-Protein.
“MAP-Kinase” Kaskade
aktivert durch Ras
Aktivierung der PI 3-Kinase
G-Proteine
Gi
hemmt Adenylal cyclase
G-Proteine
Gt
wichtig im Auge bei Photorezeptoren, aktiviert cyclisch GMP Phosphodiesterase
G-Proteine
Gq
aktiviert anderes Enzym, phospholipase C-beta
