Signaltransduktion Apoptose (VL13) Flashcards
Was ist Signaltransduktion?
Was ist ein primärer / sekundärer messenger?
Signaltransduktion
- Prozesse, mittels derer Zellen auf äußere Reize reagieren, diese in Signale umwandeln und in das Zellinnere weiterleiten
- dient dem Austausch zwischen Zellen durch chemische Botenstoffe
Primärer Messenger
- der Transmitter (Ligand) der an den Rezeptor bindet ist der primäre Botenstoff
sekundärer Messenger
- Enzyme, die durch die Ligandenbindung aktiviert werden, produzieren weitere Botenstoffe und geben so das Signal von der Innenseite der Membran weiter an cytosolische Faktoren
- dient meist der Verstärkung bzw. Amplifikation eines Signals
—> Enzymkaskade
Schritte der Signaltransduktion
Schritte der Signaltransduktion vom Signalmolekül zum Gen
1. Ligand ist der primäre Messenger
2. Ein Membranprotein (Rezeptor) gibt das Signal über die Membran weiter an einen sekundären Messenger
3. Sek. Messenger gibt Signal von der Innenseite der Membran an cytolische Faktoren weiter
4. Kinase-Kaskade (optional)
5. Transkriptionsfaktor wandert in den Zellkern
6. löst Transkription von best. Genen aus
Signaltransduktionswege überlappen / können
redundant sein
Was sind die wichtigsten Rezeptortypen?
Ionenkanäle
Intrazelluläre Rezeptoren
- für membranlösliche Substanzen zB Steroidhormone
- benötigen keine membranständigen Rezeptoren, da sie membranlöslich sind
G-Protein Rezeptoren
- bestehen aus 7 Transmembranhelices
- haben 2 Bindungsstellen; eine für den Liganden und eine für das G-Protein
- das G-Protein besteht aus 3 UE; a, ß und y
- die a-UE hat eine Bindungsstelle für GDP bzw. GTP
- solange die a-UE GDP bindet ist das G-Protein inaktiv
- wenn ein Ligand an den Rezeptor bindet, folgt eine Konformationsänderung und GDP wird gegen GTP ausgetauscht
- das G-Protein wird dadurch aktiviert, löst sich von der Bindungsstelle am Rezeptor und zerfällt in seine UE
- beide UE können nun auf ihre Zielproteine wirken
- vermittelte zelluläre Prozesse
-> Sehempfinden (Reiz: Licht; Rezeptor: Rhodopsin)
-> Glykogenabbau (Reiz Adrenalin; Rez.: β-adrenerger Rez.)
Heterotrimere G-Proteine
- besitzen mehrere Möglichkeiten der Signalweiterleitung
- ɑ-UE kann versch. Enzyme aktivieren (gibt isomere Formen) zB G(alpha) aktiviert die Adenylatcylase
- βy-UE aktivieren selbst auch Enzyme bzw. Ionenkanäle (bleiben zusammen)
Wie funktionieren Tyrosinrezeptorkinasen?
Tyrosinrezeptorkinasen
- sind membranständig und praktizieren selbst-Phosphorylierung
- Ligandenbindung führt zur Dimerisierung (Anlagerung der beiden identischen Monomeren)
- Dimerisierung führt zur Tyrosinphosphorylierung auf der cytolischen Seite
- Aktivatorproteine binden an phosphorylierten Rezeptor und leiten Signal weiter
- Tyrosinkinasen aktivieren viele Signaltransduktionsketten gleichzeitig (Notwendig da Komplexe Vorgänge (zB Wachstum) versch. Aktivitäten (weiterführende Schritte) benötigen
—> G-Proteine sind spezifischer
Unterschied zwischen Nekrose und Apoptose?
Nekrose (pathologischer Zelltod):
- sterbende Zellen schwellen und lysieren; Inhalt läuft aus und führt zu Entzündungen
Apoptose (physiologischer oder programmierter Zelltod):
- sterbende Zellen schrumpfen und werden von anderen Zellen entsorgt; keine Entzündung
Nekrose Stadien
Kontrolle der Zellzahl in
multizellulären Organismen
Kategorien von Signalen
- Einzeller wachsen so schnell wie es geht; externe Faktoren limitierend (Nahrung)
- Multizelluläre Organismen erhalten Signale von anderen Zellen, um Wachstum abzustimmen
- In Zellen findet ein kontinuierlicher Kampf zwischen positiven und negativen Signalen zur Apoptose statt:
Kategorien von Signalen:
– Mitogene: aktivieren den Zellzyklus
– Wachstumsfaktoren: Erhöhen die Zellmasse
– “Survival” Faktoren: unterdrücken Apoptose
– Induktoren der Apoptose
Die Morphologie der Apoptose
- Die Zelle schrumpft
- Die Chromosomen ziehen sich zusammen und fragmentieren
- Die Kernmembran bricht zusammen
- Apoptotische Körperchen formieren sich
- Die apoptotischen Körperchen werden phagozytiert
Funktionen der Apoptose
- Rückbildung nicht mehr benötigter Strukturen
- Rückbildung geschlechtsspezifscher Organanlagen:
zb. Müllerscher Kanal im männlichen Geschlecht - Abbau von Überproduktion (Neuronen)
- Zerstörung von Zellen, die eine Gefahr für den Organismus darstellen; zb. Zellen, die mit Viren infiziert sind, Zellen des Immunsystems (Autoimmunreaktion), DNA-geschädigte Zellen (-> Krebszellen)
Apoptosewege
Induktoren:
- Interne Stimuli: Abnormale DNA / DNA-Schäden
- Externe Stimuli: Fehlen von Wachstums / Survivalfaktoren, Zusatz bestimmter Cytokine (Tumor Necrosis Factor oder TNF); Cytotoxische T-Zellen
Signaltransduktion:
intrinsisch (über Mitochondrien)
extrinsisch (über Todesrezeptoren)
- aktiviert durch externe Cytokine
