Regulation der Genexpression RTK-PTP-GPCR

Question 1

Was ist die Zusammenfassung von RTK; Nicht-RTK und PTPs sowie Effektor Molekülen?

Answer 1

RTK:
❑ Transmission of growth and differentiation signals into the cells by tyrosin-phosphorylation
❑ Are activated through ligand mediated change of oligomerization of the RTK. This results in trans-autophosphorylation

Nicht-RTK:
❑ Essentielle function in signaling via cytokin- und T-cell-receptors. Most important members: Src und die Abl tyrosin kinase

PTPs:
❑ Neagtive regulators of tyrosin kinases

Effektor molecules:
❑ Bind and activate via SH2- or PTB-Domäne to the phosphorylated Tyr-rests
❑ Are activated by phosphorylation, change in confomation and translocation to the plasmamembran
❑ With enzymatic (enzymes) activity or without (= adaptor molecules) enzymatic activity

Question 2

Worin sind Non-Rezeptor Tyrosin Kinasen involviert?

Answer 2

cell adhesion, growth, movement and differentiation

Question 3

Was sind wichtige Vertreter von non-Rezeptor Tyrosin Kinasen und wo sind sie lokalisiert?

Answer 3

Wichtige Vertreter: SRC-, PI3-K und JAK-Familie

Lokalisiert im Zytoplasma oder assoziiert mit
Transmembranrezeptoren

Question 4

Welche Domänen besitzen Non-Rezeptor Tyrosin Kinasen?

Answer 4

Katalytische Kinase Domäne
SH2 und SH3 Domänen (oft vorkommend)
❑ verantwortlich für die spezifische Assoziation mit Substratproteinen

Question 5

Wodurch sind Src Tyrosin Kinasen inaktiv?

Answer 5

Tyr416 im Bereich der Aktivierungsdomäne ist abgeschirmt

Question 6

Was sind die zwei Mechanismen der Src Tyrosin Kinase Aktivierung?

Answer 6

1. Dephosphorylierung des p-Tyr527 (z.B. SHP-1)
2. Bindung der SH2 Domäne
   eines Effektorproteins an p-Tyr527

→ Konformation ändert sich
→ Tyr416 wird phosphoryliert

Question 7

Was ist die AbI Tyrosin Kinase und was ist ihre Besonderheit?

Answer 7

Tyrosinkinase, beteiligt an verschiedenen Signalwegen

Besonderheit: sehr Komplexe Struktur

Question 8

Wo ist die AbI Tyrosin Kinase aktiv und was sind ihre Funktionen?

Answer 8

Hauptsächlich aktiv im Zellkern, aber auch in Assoziation mit der Zellmembran und dem Zytoskelett

Funktionen:
❑ Zytoskelett Reorganisation (F- und G-Aktin bindende Domänen)
❑ DNA-Repair
❑ Zell-Zykluskontrolle (Apoptose, Transkriptionskontrolle)
❑ RTK-Signaling

Question 9

Was ist der Mechanismus der Inaktivierung und Aktivierung von AbI Tyrosin Kinasen?

Answer 9

Inaktivierung: Interaktion von SH2 und SH3
Aktivierung: Bindung von SH2 und SH3 an andere Liganden

Question 10

Was ist die Funktion von Protein Tyrosin-Phosphatasen (PTPs)

Answer 10

❑ Gegenspieler der Phosphotyrosinkinasen
❑ Sind in höherer Konzentration in der Zelle als die Tyrosinkinasen
→ Aktivität ist insgesamt höher
→ relativ niedrige Tyrosinphoshorylierung in der Zelle
→ Tyrosinphosphorylierung hat transienten Charakter

Question 11

Wie viele katalytische Domäne(n) haben (A) Rezeptor PTPs und (B) Nicht-Rezeptor PTPs?

Answer 11

(A) 2
(B) 1

Question 12

Wodurch erfolgt die Hydrolyse der Phosphotyrosine durch PTPs?

Answer 12

Erfolgt durch nukleophiles Cystein- Thiolat der PTP am Phosphat des Phosphotyrosin-Rests
◼ Es bildet sich ein Enzym-Cystein-Phosphat-Intermediat
◼ Dieses wird hydrolytisch zu Phosphat und Enzym-Cystein-SH gepalten

Question 13

Was sind die zwei Mechanismen des Antagonismus der Protein Tyrosin-Phosphatasen (PTPs)?

Answer 13

1. PTP inaktivieren die aktivierte, phosphorylierte Protein Tyrosinkinase (RTK) durch Dephosphorylierung
2. PTPs inaktivieren das Substratprotein

Question 14

Wodurch sind Non-Rezeptor PTPs aktiviert?

Answer 14

Aufhebung der Autoaktivierung
1. Substratbindung
2. Phosphorylierung des C-terminalen Tyrosins

Question 15

Welche 4 Key-Facts gibt es zu den Adapter Molekülen?

Answer 15

I. haben selbst keine enzymatische Aktivität

II. fungieren nur als Bindeglieder zwischen verschiedenen
Signalproteinen, um die zur Aktivierung nötige räumliche Nähe herzustellen

III. Helfen bei der Zusammenlagerung von Multiproteinkomplexen, die räumlich konzentrierte und somit stellenspezifische Signale ermöglichen

IV. Funktion häufig eng verknüpft mit Zellmembran oder Zytoskelett (Myristinanker oder PH Domäne)

Question 16

Welche Domänen haben Adaptor Moleküle am meisten?

Answer 16

Überwiegend SH Domänen

Question 17

Worin sind G-Protein-coupled Receptors (GPCR) involviert?

Answer 17

Inflammation
Chemotaxis
Endocytosis/Exocytosis
Cell growth and Differentiation

Question 18

Was sind G-Protein-coupled Receptors (GPCR)?

Answer 18

Rezeptoren in der Zellmembran, die Signale über GTP-bindende Proteine ins Zellinnere weiterleiten

Größte und vielseitigste Gruppe der Membranrezeptoren, etwa 60% aller TM-Rezeptoren

Humanes Genom ca. 760 verschiedene G-Protein gekoppelte Rezeptoren

Question 19

Für welche Moleküle stellen GPCR eine besonders wichtige Zielstruktur dar?

Answer 19

❑ Für Hormone, wie Adrenalin oder Glucagon
❑ Für Neurotransmitter wie Serotonin und Acethylcholin
❑ Für Viren wie HIV

Question 20

Wie viel ™-Domänen haben GPCRs? und wofür sind sie entscheidend?

Answer 20

7 TM-Domänen (entscheidend für die Zuordnung)

Question 21

Wie werden GPCRs klassifiziert?

Answer 21

Einordnung nach gemeinsamen Strukturmerkmalen

Question 22

Wie sind GPCRs der Family A strukturiert?

Answer 22

◼ Größte Klasse (85 % aller GPCRs)
◼ konservierte Disulfidbrücken
❑ meistens zw. der E-II und E-III loops
◼ Konsensussequenz DRY in der zytoplasmatischen Domäne
◼ Bindungsorte für den Liganden in der TM
◼ Cys-Palmitylierung am C-Terminus vermutlich zur Verankerung in Membran

Question 23

Wie sind GPCRs der Family B strukturiert?

Answer 23

◼ Lange N-termiale Domäne mit Cys-Resten
❑ Bilden Netzwerk von Disulfidbrücken
◼ Einige Mitglieder der Gruppe bilden Heterodimere mit anderen TM-Proteinen (RAMP), welche die Ligandbindung bzw. Signaleigenschaften des GPCR modifizieren

Question 24

Wie sind GPCRs der Family C strukturiert?

Answer 24

◼ Lange N-termiale Domäne
◼ Bildung von Homo- und Heterodimeren

Question 25

Wie binden (A) kleine und (B) große Liganden and GPCRs?

Answer 25

(A): Im Innern der TM-Domäne
◼ Mitglieder der Familie A

(B) In TM + extrazellulärer Domäne
◼ Neuropeptidrezeptoren
◼ z.B. Angiotensin II –Rezeptor

In extrazellulärer Domäne
◼ z.B. Substanz P am NK1 Neurokininrezeptor

Question 26

Was ist das Modell des Mechanismus der Signaltransmission von GPCR durch G-Proteinen?

Answer 26

❑ GPRC befindet sich primär in einem inaktiven „Ruhezustand“
❑ Ligand erzeugt Konformationsänderung
❑ heterotrimeres G-Protein bindet an den GCRP und wird selbst aktiviert
❑ Dadurch Austausch von GDP (gebunden an die a-Untereinheit) gegen ein GTP
» Abdissoziation der a-Untereinheit und Signalweitergabe; Durch die a-Untereinheit