Prijenos signala

Question 1

Objasnite princip prijenosa signala

Answer 1

Primarni signal (npr. hormon) se veže na hormon koji se onda pretvara u drugi kemijski oblik. Transdukcija tog signala često uključuje mnogo koraka u kojem se taj signala pojačava, a postoje mehanizmi povratne sprege koji reguliraju signalizaciju

Question 2

Koje su osnovne karakteristike prijenosa signala i objasni ih

Answer 2

Specifičnost - receptori su specifični samo za jednu vrstu supstrata

Umnažanje signala - samo 1 molekula hormona može uzrokovati oslobađanje 10000 molekula glukoze -> efikasno

Desensitizacija - mehanizam ugašavanja signala -> da ne traje beskonačno

Integracija - komunikacija među putevima -> ovisno o raznim potrebama organizma, može doći do pojačanja ili oslabljenja signala

Question 3

Kako dijelimo prijenos signala na temelju receptora?

Answer 3

1. Receptori spregnuti s G proteinom
2. Receptori enzimi (Receptorske tirozin-kinaze) - vezanjem liganda se aktivira kinazna aktivnost autofosforilacijom
3. Receptori guanilil ciklaze - aktivira se enzimska aktivnost vezanjem liganda
4. Ionski kanali - otvaraju/zatvaraju se pri vezanju liganda
5. Adhezijski receptori

Question 4

Koja je razlika između primarnih i sekundarnih glasnika?

Answer 4

Primarni - signalne molekule koje reagiraju sa specifičnim receptorom (uglavnom ne ulaze u stanicu)

Sekundarni - kratkoživuće male molekule koje prenose informaciju (povećanjem njihove koncentracije), rezultat su nastanka ligand-receptor kompleksa

Question 5

Objasni prijenos signala izazvanog vezanjem epinefrina na beta-adrenergični receptor

Answer 5

Epinefrin (adrenalin) se veže na adrenergični receptor (serpentinski, povezani s proteinom G, sedam transmembranskih regija, heptahelični)

Zbog tog vezanja, Gsalfa podjedinica mijenja GDP s GTPom te difundira to adenilil ciklaze koju onda aktivira

Adenilil ciklaza katalizira formaciju cikličkog AMPa (cAMP) iz ATP-a

cAMP alosterički aktivira protein kinazu A (PKA) koja dalje fosforilira kinazu glikogen-fosforilaze b

Question 6

Kako se regulira cAMP

Answer 6

On nastaje vezanjem G proteina na adenilil ciklazu, ali nestaje hidrolizom do AMP-a koju katalizira fosfodiesteraza cikličkog nukleotida

Question 7

Koji su neki česti sekundarni glasnici osim cAMP-a?

Answer 7

Kalcijev ion

inozitol-1,4,5-trisfosfat (IP3) i diacilglicerol (DAG) -> oni nastaju iz fosfatidilinozitol-4,5-bisfosfata

Question 8

Kako se regulira aktivnost proteina Gsalfa?

Answer 8

Protein Gsalfa difundira do adenilil ciklaze nakon vezanje epinefrina na receptor, ali se inaktivira pomoću vlastite GTP-azne aktivnosti -> sam protein G pretvara GTP u GDP (dolazi do promjene konformacije) te više ne može aktivirati adenilil ciklazu

Ta vlastita GTPazna aktivnost je slada, ali raste stimulacijom pomoću GAP i RGS proteina, a aktivacija Gsalfa proteina se radi pomoću faktora GEF

Question 9

Opiši mehanizam aktivacije protein-kinaze A

Answer 9

PKA se sastoji od 2 regulatorne i 2 katalitičke jedinice koje kada su povezane, nije moguće djelovanje PKA, ali vezanjem 4 molekula (2 za svaku jedinicu) dolazi do otpuštanja katalitičke podjedinice i aktivacije PKA

Question 10

Kako se ograničava signalni proces?

Answer 10

Tako da se većina enzima i proteina prisutnih u nekom signalnom putu lokaliziraju blisko u membrani

Koriste se npr. AKAP (A kinase anchoring proteins) proteini koji sidre PKA enzim unutar nekog dijela stanice

Question 11

Kako sve dolazi do prestanka prijenosa signala kod signalnog puta epinefrina?

Answer 11

Opadanje koncentracija primarnog glasnika

Desenzitizacija beta-adrenergičnih receptora

Poticanje GTPazne aktivnosti G proteina

Uklanjanje cAMP pomoću fosfodiesteraze cikličkog nukleotida

Aktivnost fosfataza koje defosforiliraju proteine koje je fosforilirala PKA

Question 12

Kako dolazi do desensitizacije beta-adrenergičnih receptora?

Answer 12

Gsbetagama podjedinica proteina “regrutira” betaARK (kinaza beta-adrenergičnih receptora) koji onda fosforilira Serin na C-kraju receptora

beta-Arrestin(betaarr/Barr) se onda veže na fosforilirani C-kraj te takav kompleks otpušta epinefrin i inicira se endocitoza zbog koje receptor ulazi unutar stanice

U vezikulu unutar stanice, Barr disocira te se defosforilirani enzim vraća na površinu stanice

Question 13

Opiši signalni put koji uključuje G protein i fosfolipazu C

Answer 13

Hormon se veže na receptor s G proteinom te dolazi do disocijacije, te se Gsalfa podjedinica veže na i aktivira fosfolipazu C (enzim koji cijepa fosfodiestersku vezu u glicerofosfolipidima)

Fosfolipaza C zatim dijeli fosfatidilinozitol-4,5-bisfosfat (PIP2) na inozitol-1,4,5-bisfosfat (IP3) i diacilglicerol(DAG)

IP3 se zatim veže na receptor/kanal Ca(2+) iona te ga otvara pa dolazi do prolaza kalcija u citosol gdje Ca(2+) i DAG aktiviraju protein kinazu A koja dalje fosforilira proteine

Question 14

Kako Ca(2+) djeluje kao sekundarni glasnik?

Answer 14

Unutarstanična koncentracija Ca(2+) je jako niska te malim povećanjem dolazi do aktivacije određenih enzima

Kalmodulin je senzor koncentracije Ca(2+) -> ima četiri vezna mjesta za Ca i visok afinitet

Kalmodulin je vezan na enzime, pumpe i proteine koje onda aktivira konformacijskom promjenom nakon vezanja Ca(2+)

Question 15

Opiši receptorske tirozin kinaze

Answer 15

Sastoje se od domene za interakciju s ligandom i domene s enzimskom aktivnošću

Domena za vezanje liganda je okrenuta prema međustaničnom prostoru, a enzimska domena je na citosolnoj strani

Enzimske domene su najčešće protein kinaze te se prijenos signala odvija putem fosforilacija/defosforilacije

Question 16

Kako se aktivira tirozin-kinaza?

Answer 16

Autofosforilacijom na tirozinskim bočnim ograncima -> otvara se aktivno mjesto za vezanje proteinskog supstrata

Fosforilacijom dolazi do micanja aktivacijske petlje koja je prije blokirala aktivno mjesto enzima

Question 17

Opiši signalni put kojim inzulin regulira ekspresiju određenih gena

Answer 17

1. Inzulin se veže na receptor te se događa autofosforilacija
2. Tirozin-kinazni receptor fosforilira IRS-1 na tirozinu
3. SH2 domena (interagira s fosforiliranim tirozinom drugog proteina) Grb2 se veže na fosforilirani IRS-1 te se onda Sos veže na Grb2, te na Ras
4. Zbog vezanja Sos na Ras dolazi do disocijacije GDP-a i vezanja GTP-a što aktivira Ras koji se veže na Raf-1
5. Raf-1- zatim fosforilira MEK na dva Serina te ga aktivira, MEK zatim fosforilira ERK na treoninu i tirozinu što ga aktivira
6. ERK prelazi u jezgru gdje fosfoliria faktore za transkripciju, Elk1 što ga aktivira
7. Elk1 se kombinira s SRF te stimuliraju transkripciju i translaciju određenih gena za diobu stanica

Question 18

Opiši signalni put kojim inzulin regulira aktivnost glikogen-sintaze

Answer 18

1. Inzulin se veže na receptor koji se autofosforilira i aktivira te on onda fosforilira IRS-1
2. IRS-1 aktivira fosfoinozitid-3-kinazu (PI-3K) vezanjem na SH2 domenu, a PI-3K zatim pretvara fosfatidilinozitol-4,5-bisfosfat (PIP2) u fosfatidilinozitol-3,4,5-trisfosfat (PIP3)
3. Protein kinaza B (PKB) vezan na PIP3 je fosforilirana pomoću PKD1 i aktivirana te onda fosforilira kinaza 3 glikogen sintaze(GSK3) te ju inaktivira
4. GSK3 koja je sad inaktivirana, ne može prevesti glikogen sintazu u inaktivnu formu fosforilacijom te onda dolazi do većeg stvaranja glikogena iz glukoze
5. PKB stimulira prelazak GLUT4 iz vezikula na površinu membrane te to povećava unos glukoze

Question 19

Što je Ras u inzulinskom signalnom putu?

Answer 19

Protein iz obitelji G proteina

Question 20

Što su MAP kinaze i gdje se pojavljuju?

Answer 20

Mitogen activated protein kinase

Javljaju se u signalnom putu inzulina za transkripciju i translaciju gena

To su Raf-1, MEK i ERK