november 2018

Question 1

TAT-IDPDD/AA aminosyresekvensen er: GRKKRRQRRRGGRTGYDNREIVMKYIHYKLSQRGYEW
7. Forklar hvorvidt man ud fra denne aminosyresekvens kan angive den eksakte DNA sekvens i IP3 receptor genet, som koder for den Bcl-2 bindende del af IP3 receptoren.

Answer 1

7. Man vil ikke kunne angive den eksakte DNA sekvens ud fra aminosyresekvensen. Årsagen til dette er, at der er mere end et codon, som koder for hver aminosyre (på nær methionin og tryptophan). ECB, 4. udgave, kapitel 7 og øvelse 2 inkl. obligatorisk test.

Question 2

Det undersøges, om et peptid (TAT-IDPDD/AA), svarende til det område i IP3 receptoren som binder Bcl-2, kan anvendes terapeutisk til behandling af kronisk lymfoid leukæmi. Det antages, at peptidet vil konkurrere med IP3 receptoren om at binde frit Bcl-2. I figur 3 er vist to forsøg, hvor man hhv. har målt aktiviteten af executioner (effektor) caspaser (A) og fraktionen af annexin V positive celler (B) efter behandling af CLL celler med TAT-IDPDD/AA og med et peptid, som ikke binder Bcl-2 (TAT-Scr). Annexin V binder fosfatidylserin, når denne sidder i ydre leaflet (mod ekstracellulærsiden).

Figur 3. Executioner (effektor) caspase aktivitet (A) og annexin V positive celler angivet som procent af total antal celler (B) målt i ubehandlede (no peptide) CLL celler og i CLL celler behandlet med TAT-Scr eller TAT-IDPDD/AA. Modificeret fra Zhong et al., Blood, 117, 2011.
6. Forklar med udgangspunkt i figur 3 hvorledes TAT-IDPDD/AA må forventes at påvirke leukæmicellernes overlevelse.

Answer 2

6. Figur 3 viser, at TAT-IDPDD/AA behandling af CLL celler øger aktiviteten af executioner caspaser og antallet af celler med fosfatidylserin i ydre leaflet. Begge dele indikerer, at cellerne undergår apoptose. Aktive executioner caspaser vil kløve proteiner i cellen (således at de bl.a. kan danne apoptotiske legemer), mens fosfatidylserin i ydre leaflet vil være et signal til makrofager, som derefter vil fagocytere cellerne. Kontrolpeptidet har ingen effekt på cellerne. ECB, 4. udgave, kapitel 18 og materiale til SAU25.

Question 3

5.

a. Angiv to hallmarks for cancerceller. ”Modstå apoptose” må ikke indgå.
b. Beskriv kort et potentielt proto-onkogens funktion per hallmark angivet i 5a.

Answer 3

5.

a. Hyperproliferation, immortalitet (metastasering, angiogenese, resistens mod væksthæmning). (Andre betegnelser kan være fyldestgørende) ECB, 4. udgave, kapitel 20.
b. Et konstitutivt aktivt Ras protein vil føre til hyperproliferation, idet Ras uafhængigt af receptoraktivering vil aktivere MAPkinase-kaskaden og derved transskription af gener, hvis produkter (bl.a. cykliner) fører til celledeling. Aktiv telomerase vil resultere i immortalitet, idet telomerenderne ikke forkortes under replikation, hvorved cancercellen kan blive ved med at dele sig. ECB, 4. udgave, kapitel 16, 18 og 20.

Question 4

4. Redegør for intrinsic apoptose, herunder for Bcl-2’s funktion.

Answer 4

4. Intrinsic apoptose igangsættes som respons på cellulær stress. Dette medfører, at Bax og Bak danner porer i mitokondriemembranen, og at cytochrom C diffunderer ud i cytosolen. Cytochrom C danner sammen med adaptorproteiner og initiator pro-caspaser et apoptosom, hvorefter initiator
   pro-caspaserne kløves, og efterfølgende kløver executioner (effektor) pro-caspaser. De nu aktive executioner caspaser kløver en lang række forskellige proteiner, såsom kernelaminer, hvilket resulterer i at cellen undergår apoptose. Bcl-2 regulerer denne proces ved at forhindre poredannelse i mitokondriemembranen. ECB, 4. udgave, kapitel 18.

Question 5

Bcl-2 er vist at binde til IP3 receptoren. Denne binding forhindrer, at den frie intracellulære Ca2+ koncentration bliver for høj ved kraftig stimulering. Dette er bl.a. vist i kronisk lymfoide leukæmi celler (CLL celler).

Figur 2. Western blot af Bcl-2 i lysat fra normale B-lymfocytter og i lysat fra B-lymfocytter fra tre patienter med kronisk lymfoid leukæmi (CLL 2, 4 og 6). Det antages, at der er tilsat lige meget protein til alle brønde ved gel-elektroforesen. Modificeret fra Zhong et al., Blood, 117, 2011.
3. Forklar med udgangspunkt i figur 2 hvorvidt Bcl-2 er en tumor suppressor eller et proto-onkogen.

Answer 5

3. Et proto-onkogen er et gen som, hvis der opstår en mutation, der resulterer i ”gain of function”, vil øge sandsynligheden for, at en celle udvikler sig til en cancercelle. Det samme vil forekomme, hvis der opstår en mutation, som resulterer i ”loss of function”, i et tumor suppressor-gen. Figur 2 viser, at B lymfocytter fra cancerpatienter udtrykker mere Bcl-2, hvilket er konsistent med et onkogen. Dette er i overensstemmelse med, at et overudtryk af Bcl-2 vil resultere i øget overlevelse, som er et cancer hallmark. ECB, 4. udgave, kapitel 16 og 20; panel 4.5; materiale til SAU 1 og metodeoversigt.

Question 6

2. Redegør ved hjælp af en skitse for en signaleringsvej som resulterer i, at kanalen gates.

IP3 inducerer Ca2+ frigivelse fra endoplasmatisk reticulum (ER) via IP3 receptoren. Ca2+ frigivelsen regulerer fysiologiske processer, som f.eks. proliferation og overlevelse, men kan også (ved kraftig receptorstimulation) inducere apoptose. IP3 danner ionbindinger med IP3 receptoren.

Answer 6

2. Ligand binding til en GPCR vil resultere i en konformationsændring af receptoren, hvorefter denne kan binde et Gq protein. Dette fører til en konformationsændring af G-proteinet, og GDP bundet til alfa-subuniten vil dissociere fra denne, hvorefter GTP bindes og alfa-subuniten dissocierer fra betagamma (det vil også være korrekt at svare, at alfa, beta og gamma forbliver associeret). Alfa (eller betagamma) vil nu aktivere PLC, som derefter spalter PIP2 til diacylglycerol og IP3. IP3 binder til IP3 receptoren, hvilket fører til åbning af kanalen og Ca2+ efflux fra ER. (Et svar som indeholder RTK reguleret Ca2+ frigivelse fra ER, vil ligeledes være et fyldestgørende svar). ECB, 4. udgave, kapitel 16, figur 16.27 (figur 16.32 og 16.40).

Question 7

1. Angiv:
   a. hvorledes IP3 receptor kanalen er gated.
   b. to aminosyrer som IP3 kan danne ionbindinger med ved fysiologisk pH.

Answer 7

1.

a. Kanalen er ligandgated. ECB, 4. udgave, kapitel 12.
b. Lysin og arginin (og i mindre grad histidin). ECB, 4. udgave, kapitel 4 og panel 2.5 og 2.7.

Question 8

Mutationer i NLRP7 genet er årsag til sygdom i reproduktionsapparatet hos kvinder. I NLRP7 genet stammer 48 % af intron-sekvenserne fra AluI retrotransposoner.
1. Beskriv hvordan AluI retrotransposoner er blevet indsat i NLRP7 genet.

Answer 8

1. Retrotransposoner er mobile genetiske elementer. AluI retrotransposoner kan være blevet indsat i NLRP7 genet ved følgende mekanisme: AluI retrotransposoner transskriberes af RNA polymerase, hvorefter reverse transskriptase danner en dobbeltstrenget DNA kopi, som indsættes (via transposase) i NLRP7 genet. ECB, 4. udgave, kapitel 9.

Question 9

2. Forklar hvilke konsekvenser AluI retrotransposoner i introns kan have på ekspressionen af NLRP7

Answer 9

2. AluI retrotransposoner vil kunne påvirke ekspression af NLRP7 ved 1. at hæmme eller ændre positionen af udsplejsningen af introns ved at ødelægge/indføre splicesites eller 2. påvirke transskriptionen af NLRP7 genet ved at indeholde sekvenser, som kan binde transskriptions-regulatorer. ECB, 4. udgave, kapitel 9.

Question 10

NLRP7 mutationer kan identificeres ved Sanger sekventering. En sekventering af DNA fra en patient med en NLRP7 mutation er vist i figur 1.

Figur 1. Sanger sekventering af et område i exon 4 af NLRP7 genet fra en patient (toppene angiver den RNA lignende streng). Sekvensen af den RNA lignende streng fra en rask person er angivet øverst. Modificeret fra Soelner et al., J. Perinat. Med, 46, 2018.
3. Forklar hvorfor der er to toppe svarende til G og C i position 542.

Answer 10

3. Ved sekventering af patientens NLRP7 gen identificeres både et C og et G ved den afmærkede position. Dette må betyde, at patientens ene allel af NLRP7 genet er vildtype, mens den anden allel har en G til C mutation. (Alternativt at kun en del af det undersøgte (vævs)materiale indeholder mutationen). ECB, 4. udgave, kapitel 6 og 10; metodeoversigt og side 647.

Question 11

4. Redegør for de tre mulige ændringer i aminosyresekvensen, som kan opstå som følge af punktmutationen (G til C) i det muterede gen (figur 1).

Answer 11

Konsekvensen af G til C mutationen er, at der syntetiseres et protein med en aminosyre ændring, som enten kan være Arg til Ser, Gly til Ala eller Ala til Pro, hvilket er bestemt af læserammen. ECB, 4. udgave, kapitel 7.

Question 12

NLRP7 genet transskriberes af RNA polymerase II.
5. Beskriv funktionen af den C-terminale hale i RNA polymerase II med hensyn til RNA processering.

Answer 12

5. Den C-terminale hale på RNA polymerasen II fosforyleres, hvilket medfører, at denne binder proteinfaktorer, som er vigtige for RNA processering - 5’capping, splejsning og polyadenylering. ECB, 4. udgave, kapitel 7.

Question 13

6. Forklar hvorvidt man vil forvente at detektere præ-mRNA (pre-mRNA) i celler ved hjælp af RT-PCR.

Answer 13

6. Når RNA polymerase II starter transskriptionen af et nyt transkript vil spliceosomet (typisk) blive samlet, når første intron er transskriberet. Dette medfører, at udsplejsningen af introns sker før hele transskriptionsenheden er aflæst. Da splejsning således sker co-transskriptionelt, vil pre-mRNA sandsynligvis ikke kunne detekteres (eksistere) ved RT-PCR. ECB, 4. udgave, kapitel 7.

Question 14

For at analysere ekspressionen af NLRP7 genet ved RT-PCR blev RNA oprenset fra en patient, og to DNA primere sekvensspecifikke for henholdsvis exon 9 og exon 11 blev anvendt. Det viste sig, at patienten har en mutation i 5’ splice sitet i intron 9 (markeret med rødt ved pilen længst til venstre), hvilket medfører, at splejsningen i stedet sker 162 bp nedstrøms for det normale 5’ splice site (figur 2).

Figur 2. A) Exon 9 og 10 samt intron 9 fra NLRP7 genet er vist med splice sites (pile). Store bogstaver viser den del af DNA sekvensen, der indgår i patientens mRNA. Små bogstaver viser den del af DNA sekvensen i patienten, som splejses ud. B) Produkter fra RT-PCR ved anvendelse af primere specifikke for henholdsvis exon 9 og exon 11 analyseret med gel-elektroforese. N: produkt fra person med vild type NLRP7 gen. P: produkt fra patient med muteret NLRP7 gen. M er en størrelsesmarkør (bp). Modificeret fra Reddy R. et al., European Journal of Human Genetics, 24, 2016.

7. Forklar resultatet for bane N.
8. Forklar resultatet for bane P.

Answer 14

7. Resultatet viser, at der findes to splejsningsvarianter af vildtype-genet (bane N). Da primerne er rettet mod sekvenser i exon 9 og 11, er de to bånd på gelen et resultat af transskription af mRNA, som indeholder exon 9,10 og 11 (båndet ved ca. 480 bp) og exon 9 og 11 (båndet ved ca. 320 bp). ECB, 4. udgave, kapitel 7 og 10; metodeoversigt og øvelse 1.
8. Hos patienten detekteres et ekstra bånd, som må skyldes transskription af et tredje mRNA bestående af exon 9, 10 og 11 samt de ekstra 162 nukleotider fra intron 9 (båndet ved ca. 650 bp). De to splejsningsformer, som transskriberes fra vildtype-genet, er også til stede i patienten.
   Dette kunne tyde på, at det er allelen, som har en mutation, der transskriberer en mRNA på ca. 650 nukleotider, mens vildtype-allelen transskriberer mRNA på hhv. 320 og 480 nukleotider. (Alternative svar, såsom at det muterede gen transskriberer alle tre mRNA varianter, vil også være fyldestgørende, idet metoden ikke kvantitativ). ECB, 4. udgave, kapitel 7 og 10; metodeoversigt og øvelse 1.

Question 15

Figur 1 viser et udsnit fra væv efter histokemisk farvning. Alcian blue reagerer med visse glykoproteiner herunder proteoglykaner.
1.
a. Redegør for om billedet viser modent knoglevæv med udgangspunkt i karakteristika for modent knoglevæv.
b. Redegør for om billedet viser bruskvæv med udgangspunkt i karakteristika for bruskvæv.
c. Redegør for om billedet viser skeletmuskelvæv med udgangspunkt i karakteristika for skeletmuskelvæv.

Answer 15

1.
a. Vævet er ikke modent knoglevæv. Modent knoglevæv indeholder osteocytter i mandelformede lakuner. På knoglens overflader forekommer typisk tætliggende lining cells/osteoblaster og evt. en osteoklast ind imellem. I ECM forekommer store mængder kollagen type I arrangeret i karakteristiske lameller enten som Haverske systemer i kompakt knoglevæv eller paralleltforløbende lameller i trabekulært knoglevæv. Grundet kollagenen vil knoglevævet fremstå eosinofilt (lyserødt). På billedet ses eosinofile strukturer, men de er ikke organiserede i Haverske systemer eller trabekulære osteoner omgivet af knoglemarv. Cellerne, der ses på billedet er ikke organiseret som i knoglevæv, og selvom, der forekommer celler i lakuner er disse ikke mandelformede og de ligger ikke inde i de eosinofile områder. Geneser, 2012, kapitel 12; Pawlina,7. udgave, kapitel 8.
b. Vævet er fibrøs brusk. Bruskvæv indeholder chondrocytter i lakuner omgivet af rigelige mængder ECM. I ECM forekommer rigelig grundsubstans herunder proteoglykaner samt kollagen type II fibre, samt andre fibre, der varierer med brusktypen. I fibrøs brusk forekommer relativt store mængder kollagen type I fibre, der giver vævet udseende af et tæt bindevæv med markant eosinofili. I denne type brusk kan der også forekomme fibroblaster. På billedet ses celler i lakuner, som svarer til chondrocytter i bruskvæv. Der forekommer en rigelig ECM, og i chondrocytternes nærhed en markant Alcian blue farvning, svarende til en høj koncentration af proteoglykaner i grundsubstansen, secerneret af cellerne. Omkring chondrocytterne forekommer mange eosinofile kollagene fiberbundter, med enkelte indlejrede fibroblaster, hvilket karakteriserer fibrøs brusk. Geneser, 2012, kapitel 12; Pawlina, 7. udgave, kapitel 7.
c. Vævet er ikke skeletmuskelvæv. Skeletmuskelvæv består af fibre, ofte med stor længde og diameter, med multiple perifertstillede affladede kerner og eosinofilt (lyserødt) cytoplasma. Grundet den store mængde myofibriller i cellerne vil fibrene fremstå med tværstribning i lysmikroskopiske præparater. Der kan forekomme satellitceller i umiddelbar nærhed af muskelfibrene. De enkelte fibre er omgivet af en smule bindevæv (endomysium). På billedet
ses eosinofile paralleltforløbende strukturer, men ingen markant tværstribning. Der forekommer enkelte affladede kerner, men ikke i så stor hyppighed som forventes i skeletmuskelfibre. Desuden ses ikke celler i lakuner i bindevævet (endomysiet) omkring muskelfibrene (og ECM indeholder ikke nok proteoglykan, til at det vil farves markant med Alcian blue). Geneser, 2012, kapitel 13; Pawlina,7. udgave, kapitel 11.

Question 17

2. Angiv:
   a. de forskellige zoner som kan erkendes morfologisk under knoglers længdevækst ved endochondral ossifikation.
   b. de to hyppigst repræsenterede kerneholdige celletyper i blod.
   c. typer af celle-cellekontakter i hjertemusklers indskudsskiver (kitlister).
   d. lokalisering af T-tubuli i forhold til myofibriller (sarkomerer) i en i) skeletmuskelcelle og i en ii) hjertemuskelcelle.
   e. de tre lag som generelt udgør blodkars karvæg.
   f. hvor følgende foregår i cellen: i) citronsyrecyklus, ii) initiering af N-bundet glykosylering samt iii) nedbrydning af internaliseret receptor.
   g. de to typer bruskvækst.
   h. celletype hvorfra i) makrofager, ii) plasmaceller og iii) osteoblaster differentieres.
   i. de forskellige celletyper i knoglevæv.
   j. betegnelser for bindevævskomponenten i større perifere nerver.
   Opgave IV-B
   CASE 1:
   Spørgsmål 1:

Answer 17

2.

a. Reservebruskzone, proliferationszone, hypertrofizone, forkalkningszone, bruskfjernelse og knogledeponeringszone. Geneser, 2012, kapitel 12; Pawlina, 7. udgave, kapitel 8.
b. Neutrophile granulocytter og lymfocytter. Geneser, 2012, kapitel 10; Pawlina, 7. udgave, kapitel 10.
c. Gap junctions, fascia adherens (adherens junctions) og desmosomer. Geneser, 2012, kapitel 13; Pawlina, 7. udgave, kapitel 11.
d. Rundt om myofibriller svarende til i) overgang mellem A- & I- bånd og ii) ud for Z linjer. Geneser, 2012, kapitel 13; Pawlina, 7. udgave, kapitel 11.
e. Tunica intima, tunica media, og tunica adventitia. Geneser, 2012, kapitel 15; Pawlina, 7. udgave, kapitel 13.
f. i) Mitochondrie matriks, ii) rER og iii) lysosomer. ECB, 4. udgave, kapitel 14 og 15.
g. Appositionel og interstitiel. Geneser, 2012, kapitel 12; Pawlina, 7. udgave, kapitel 7.
h. i) Monocytter, ii) B-lymfocytter og iii) osteoprogenitorceller. Geneser, 2012, kapitel 8 og 12; Pawlina, 7. udgave, kapitel 6 og 8.
i. Osteoprogenitorceller, osteoblaster, osteocytter, knoglebeklædende celler/overfladeosteocytter/lining cells og osteoklaster. Geneser, 2012, kapitel 12; Pawlina, 7. udgave, kapitel 7.
j. Epineurium, perineurium og endoneurium. Geneser, 2012, kapitel 14; Pawlina, 7. udgave, kapitel 12.

Question 18

Figur 1. Skematisering af compartments i en celle. Bokse illustrerer organeller, mens symboler illustrerer forskellige typer proteiner.
Nedenstående spørgsmål besvares med udgangspunkt i figur 1.
1. Angiv:
a. hvilken type coat protein der er involveret i afsnøring af vesikler fra boks A (pil I) og boks B (pil III).
b. benævnelse for processerne der foregår ved plasmamembranen ved pil II og pil IV.

Answer 18

1.

a. Boks A: COP (COP II), boks B: Clathrin.
b. Pil II: Exocytose, Pil IV: Receptormedieret endocytose. ECB, 4. udgave, kapitel 15.

Question 19

2. Beskriv processen for dannelse af vesikler ved pil IV.

Figur 1. Skematisering af compartments i en celle. Bokse illustrerer organeller, mens symboler illustrerer forskellige typer proteiner.

Answer 19

2. Ved receptormedieret endocytose ansamles clathrin først i en clathrin-coated pit på cytosolsiden. Clathrin ansamles ved adaptin, der specifikt genkender og binder det transmembrane receptorprotein. Vesikelafsnøring finder sted efter dynamin ansamles omkring den dannede ’hals’. (Efter vesikeldannelse mistes clathrin-coaten - inkl. adaptin). ECB, 4. udgave, kapitel 15.

Question 20

3. Beskriv hvorfor (cirkel) sorteres anderledes end (rombe).

Figur 1. Skematisering af compartments i en celle. Bokse illustrerer organeller, mens symboler illustrerer forskellige typer proteiner.

Answer 20

3. Til forskel fra rombe mærkes cirkel med mannose-6-phosphat (m6p) i cis Golgi netværk. I trans Golgi netværk forekommer m6p receptorer, der sorterer m6p-mærket protein til vesikler, som transporteres til endosomer, og videre til lysosomer.(Derimod vil rombe, som ikke har et sorteringssignal, blive optaget af vesikler i trans Golgi netværk, som via den konstitutive pathway transporterer opløselige proteiner til plasmamembranen, hvorfra de exocyteres). ECB, 4. udgave, kapitel 15.

Question 21

4. Beskriv funktion og skæbne for proteinerne  (cirkel) og ▲ (trekant) i boks D.

Figur 1. Skematisering af compartments i en celle. Bokse illustrerer organeller, mens symboler illustrerer forskellige typer proteiner.

Answer 21

4. Begge proteiner ender i lysosomer. Cirkel syntetiseres i ER/Golgi og sorteres hertil som hydrolytisk enzym, der aktivt indgår i nedbrydning af materiale, som ankommer til organellet. Trekant ankommer til lysosomet efter receptormedieret endocytose, og vil blive nedbrudt her. ECB, 4. udgave, kapitel 15.

Question 22

5. Beskriv forløbet for vesikelfusion med plasmamembran ved pil V.

Figur 1. Skematisering af compartments i en celle. Bokse illustrerer organeller, mens symboler illustrerer forskellige typer proteiner.

Answer 22

5. Når vesiklen er tæt på plasmamembranen vil Rab protein på vesikelmembranen genkende tethering protein på plasmamembranen. Dette tillader docking af vesiklen. v-SNAREs på vesikelmembranen binder herefter til komplementære t-SNARES på plasmamembranen. SNAREs katalyserer membranfusion ved at trække membrandomænerne fra de to compartments tættere
   sammen. (Efter membranfusion vil membranprotein fra vesiklen indgå i plasmamembranen). ECB, 4. udgave, kapitel 15.

Question 23

6. Angiv:
   a. hvilken type protein, der transporteres ved pil V.
   b. to andre processer, end den viste ved pil VI, hvorved materiale transporteres til organel D.

Figur 1. Skematisering af compartments i en celle. Bokse illustrerer organeller, mens symboler illustrerer forskellige typer proteiner.

Answer 23

6.

a. Transmembrant receptorprotein, der indgår i receptormedieret endocytose.
b. Autophagi og phagocytose. ECB, 4. udgave, kapitel 15.

Question 24

7. Beskriv forløbet for proteiner der transporteres ved pil VII.

Figur 1. Skematisering af compartments i en celle. Bokse illustrerer organeller, mens symboler illustrerer forskellige typer proteiner

Answer 24

7. Proteiner, der ikke foldes korrekt ved hjælp af chaperoner i ER, vil blive transporteret til cytosolen og efter mærkning med ubiquitin blive nedbrudt i proteasomer. ECB, 4. udgave, kapitel 7 og 15.

Question 25

Kernen er det mest prominente organel i de fleste celletyper i kroppen.
8. Beskriv kort kernemembranens opbygning med angivelse af hertil associerede proteiner.

Answer 25

8. Kernemembranen er opbygget af to koncentriske lipidmembraner (en ydre og indre membran), hvorimellem, der forekommer et perinukleært rum. De to membraner er forbundne i områder, hvor der forekommer kerneporekomplekser. Den indre membran indeholder proteiner, der kan binde kromosomer. Op ad den indre membran forekommer desuden den nukleære lamina, bestående af intermediære filamenter, laminer. (Den ydre kernemembran er sammenhængende med ER). ECB, 4. udgave, Kapitel 15 og 17.

Question 26

9. Beskriv de mekanismer der leder til, at kernemembranen går i opløsning under mitosen.

Answer 26

9. Den nukleære lamina danner det strukturelle grundlag for opretholdelsen af kernemembranens struktur. Øget kinaseaktivitet af M-Cdk i mitosen medfører phosphorylering af de nukleære laminer, der danner et netværk op ad indersiden af kernemembranen. Som følge af at disse intermediære filamenter phosphoryleres, brydes netværksstrukturen og kernemembranen opløses til mindre membranvesikler (vesikulerer). ECB 4. udgave, Kapitel 17 og 18.

Question 27

10.

a. Angiv funktion af nucleolus.
b. Beskriv funktion af Ran-GTP.

Answer 27

10.

a. Nucleolus er sæde for syntese af rRNA og ansamling af de to ribosomale subunits.
b. Ran-GTP leverer energi til import af nukleære proteiner ved hydrolyse af GTP. I kernen binder Ran-GTP til import receptor, hvorved den medbragte ’cargo’ frisættes. Import receptor med Ran-GTP returnerer til cytosol gennem kerneporekompleks. Her hydrolyseres Ran-GTP til Ran-GDP, hvorved Ran-GDP frigøres fra import receptoren. ECB, 4. udgave, Kapitel 7 og 15.

Question 28

I. Membranpotentialet
En patient får en mindre blodprop i hjernen, hvorved der ikke transporteres ilt til et lille område af hjernevævet. Derved stopper produktionen af ATP og Na+/K+-pumpen går i stå i det berørte område. Ti minutter senere er den ekstracellulære
K+ koncentration steget med 5 mM og den intracellulære K+ koncentration faldet tilsvarende i det berørte område.
1. Redegør for hvorfor disse ændringer i K+ koncentrationerne opstår.
2. Angiv ligevægtspotentialet for K+
a. Før blodproppens opståen.
b. Ti minutter efter blodproppens opståen.
3. Redegør for den forventede ændring i membranpotentialet som følge af blodproppen.
4. Redegør for den forventede ændring af nervecellens excitabilitet som følge af ændringerne i K+ koncentrationerne.

Answer 28

1. K+ lækker kontinuerligt ud af cellen via K+ læk kanaler (og andre åbne K+ kanaler). Når Na+/K+-pumpen ikke længere kan transportere K+ tilbage ind i cellen, vil koncentrationsgradienten gradvist mindskes.
   2.
   a. ca. -90 mV (afhængigt af hvilken temperatur der er benyttet (20-37C accepteres) og hvilken ekstracellulær K+ koncentration der regnes med (3-5 mM accepteres)). Svaret forventes dermed at ligge mellem -84 og -102 mV
   b. ca. -65 mV (afhængigt af hvilken temperatur der er benyttet (20-37C accepteres) og hvilken ekstracellulær K+ koncentration der regnes med (8-10 mM accepteres)). Svaret forventes dermed at ligge mellem –65 mV og -75 mV.
2. Når K+s ligevægtspotential bliver mindre negativt, vil membranpotentialet også blive mindre negativt (cellerne vil depolariseres). K+s ligevægtspotential vægtes højt i det samlede membranpotential grundet K+s høje konduktans i den hvilende nervecelle.
3. En depolarisering vil bringe membranpotentialet tætter på tærsklen for aktionspotentialet. Derfor stiger eksitabiliteten.
   Blaustein 2nd edition, kapitel 4, 5, 11.

Question 29

II. Aktionspotentialet
1. Tegn en regnorms axonmembran med de strømme, der løber gennem og langs med membranen, når der er et aktionspotential lige midt på axonet.
2. Angiv hvilke ioner, der bærer strømmene.
Antag at aktionspotentialet er udløst lige på midten af axonet. Antag endvidere, at ledningshastigheden er 30 meter per sekund.
3. Redegør kort for hvor i membranen, der er et aktionspotential to millisekunder senere.
Axonet stimuleres nu samtidigt i hver ende, således at der løber to aktionspotentialer mod hinanden.
4. Redegør kort for, hvad der sker, når aktionspotentialerne mødes.

Answer 29

II.
1. og 2. Strømmene i og omkring den exciterede axonmembran bæres af de ioner, der er til stede. Det betyder, at den indadrettede strøm, der hvor aktionspotentialet er, bæres af Na+. De længdegående strømme inden for membranen bæres hovedsagelig af K+. De længdegående strømme uden for membranen bæres af Na+ og Cl-. Strømsløjferne lukkes af udadgående K+-strøm i membranområderne omkring selve aktionspotentialet: (se figur)

3. Der vil være to aktionspotentialer, fordi membranen ikke er refraktær på nogen sider af det sted, hvor aktionspotentialet blev udløst. De befinder sig til højre og til venstre for udløsningsstedet. Da ledningshastigheden er 30 meter per sekund = 30 mm per millisekund, så har hvert aktionspotential bevæget sig 60 millimeter væk fra stimulationsstedet og afstanden mellem dem er således 120 mm.
4. De to aktionspotentialer vil kollidere og udslette hinanden fordi axonmembranen er refraktær bag hvert aktionspotential.
   Øvelsesvejledningen til nerveøvelsen.

Question 30

III. Molekylær signalering og synaptisk transmission
1. Redegør for (evt. støttet af en skitse) de anatomiske og funktionelle forskelle mellem ’wiring’ (intrasynaptisk) transmission, og volumentransmission.
2. Angiv to neurotransmittere der fungerer primært ved ’wiring’ (intrasynaptisk) transmission, og to der fungerer primært eller delvist ved volumentransmission.
3. Angiv en neurotransmitter, der fungerer vha. retrograd transmission og gør rede for signaleringskaskaden.
4. Redegør for, hvordan frisættelsen af hver de fem neurotransmittere du har nævnt i spørgsmål 2 og 3 påvirkes hvis det frisættende neuron (og kun dette!) forgiftes af Botulinum Toxin (BoTox).
IV.

Answer 30

III.
1. I ’wiring’ transmission dannes en klassisk kemisk synapse mellem et axon og en dendrit/cellekrop/axon. Neurotransmitteren frisættes til en synaptisk spalte og aktiverer receptorer på den postsynaptiske celle, der er placeret umiddelbart over for frisætningsstedet. Denne form for synaptisk transmission overfører information med minimal forsinkelse til den postsynaptiske celle.
I ’volumen’ transmission frisættes neurotransmitteren ofte ved ’en passant’ synapser, der dannes som udposninger på et axon. Ved disse synapser diffunderer neurotransmitteren over længere strækninger og aktiverer receptorer, der kan ligge ret langt væk fra frigørelsesstedet. Den synaptiske forsinkelse er lang, og denne form for transmission kan ændre funktionen af mange neuroner (nogle studerende nævner måske også at ’spillover’ fra kemiske synapser kan virke på samme måde. Det forventes ikke).
2. se figur.
Wiring transmission: glutamat, GABA, glycin, acetylcholin.
Volumentransmission: serotonin, histamin, dopamin, noradrenalin, adrenalin.
3. Endocannibinoider (nogle studerende nævner måske navnene anandamid og 2-arachinoylglycerol; det forventes ikke) frisættes som følge af Ca2+-influx i postsynapsen, og/eller aktivering af visse metabotrobe glutamatreceptorer (mGluRI), der kobler til Gq-proteiner og medfører dannelse af diacylglycerol (DAG). Resultatet er aktivering af enzymer, der medfører dannelsen af lipid-transmittere (endocannibinoider), som diffunderer
fra postsynapsen til præsynapsen, hvor de binder til CB1-receptorer. Aktiveringen af CB1-receptorer aktiverer et G-protein og medfører hæmning af Ca2+-kanaler. Dermed nedsættes neurotransmitter-frigørelsen fra det præsynaptiske neuron
NO (og CO) accepteres som alternative retrograde transmitterstoffer.
4. Alle neurotransmitterne nævnt i spørgsmål 4.2 frisættes vha. SNARE-medieret exocytose. Deres frisættelse vil derfor hæmmes af botulinum toxin, som kløver SNARE-proteinerne. Endocannibinoider er derimod ukonventionelle neurotransmittere, der ikke er pakket i vesikler, og deres frigørelse hæmmes dermed ikke af BoTox.
BKM, p. 167-168, 183, 202-203

Question 31

IV. Muskelopgave
En ukendt muskel monteres i en myograf og stimuleres med en stimulus via ekstracellulære elektroder. Dette medfører en kontraktion.
1. Forklar hvilken type eller hvilke typer muskler der kan være tale om.
Der tilsættes nu noradrenalin i kammeret, hvilket ikke i sig selv påvirker den målte kraft. Der stimuleres igen elektrisk og den efterfølgende kontraktion har nu en større amplitude end før.
2. Forklar hvilken type eller hvilke typer muskler der kan være tale om.

Answer 31

IV.

1. Det kan være både skelet-, hjerte- og glat muskulatur, hvor stimulus kan udløse et aktionspotential (AP). I skeletmuskulatur aktiverer AP dihydropyridin receptorer (DHPR, L-type calcium kanal), der mekanisk aktiverer ryanodinreceptorer (RyR) i den sarkoplasmatiske reticulum (SR) membran. RyR frigiver herefter calcium fra SR. I hjertemuskulatur aktiverer AP L-type calcium kanaler (betegnelsen DHPR kan også anvendes) med calcium influx til følge. En del af denne calcium binder og aktiverer RyR i SR membranen, hvorved yderligere calcium frigives fra SR. I glat muskulatur kan et AP eller stimulus i sig selv aktivere spændingsfølsomme calcium kanaler (bl.a. L-type) med calcium influx til følge. Calcium aktiverer kontraktionen i alle muskeltyperne.
2. Hjertemuskulatur. Noradrenalin stimulerer β-adrenerge receptorer som kobler til Gs, hvor α-enheden skifter GDP ud med GTP og aktiverer adenylat cyclasen. Adenylat cyclasen omdanner ATP til cAMP, som aktiverer PKA. PKA fosforylerer L-type calcium kanalerne, som ved et efterfølgende aktionspotentiale (derfor er der ingen effekt i hvile) vil have øget åbningssandsynlighed med øget calcium influx til følge. Da calcium stigningen i hjertemuskulatur normalt ikke er stor nok til at aktivere alle tværbroer, vil den øgede influx aktivere flere tværbroer og dermed øge kraften. (Derudover vil PKA fosforylere phospholamban, der normalt hæmmer SERCA pumpen. Når denne hæmmes mindre vil optaget i SR øges og efterfølgende medføre større frigivelse af calcium ved aktivering. Dette forventes ikke angivet).