A sejthártya, a sejt és környezete, receptorok, jelátviteli folyamatok

Slides:



Advertisements
Hasonló előadás
Az “sejt gépei” az enzimek
Advertisements

Eukarióta sejtek Maghártyával határolt sejtmag Sejtszervecskék
Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító.
Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító.
Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító.
Összefoglaló feladatok
Fehérjék biológiai jelentősége és az enzimek
ENZIMOLÓGIA 2010.
T-SEJT DIFFERENCIÁCIÓ A THYMUSBAN
T-SEJT DIFFERENCIÁCIÓ A THYMUSBAN
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
DNS replikáció DNS RNS Fehérje
Kommunikáció.
Fehérjeszintézis Szakaszai Transzkripció (átírás)
EFFEKTOR T LIMFOCITÁK Az effektor T sejtek citokineket és citotoxinokat termelnek Az effektor T sejtek aktiválják az antigén prezentáló sejteket.
3. Az idegsejtek kapcsolatai
Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító.
Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító.
Az élő sejtek belső rendezettségi állapotukat folyamatosan fentartják. Ezt bonyolult mechanizmusok biztosítják, amelyek révén a sejt energiát von el a.
A sejtmembrán és sajátoságai
Génexpresszió (génkifejeződés)
A sejt A sejt felépítése, sejtek energia-termelő rendszerei, szintetikus folyamatok és anyag-átalakítások, információátadás-jelzőrendszerek.
Vezikuláris transzport
Az intermedier anyagcsere alapjai 9.
Glutamat neurotranszmitter
Sejtkapcsoló struktúrák
Lizoszóma Enzimek Membrán proteinek Transzport molekulák a membránban
Férfi, női nemi működés Molnár Péter, Állattani Tanszék
A víz.
Nukleotid típusú vegyületek
C mIg H mIg L TCR  TCR  T-SEJT  C V Antigén receptor TCR A B- ÉS T-SEJTEK ANTIGÉN FELISMERŐ RECEPTORAI HASONLÓ SZERKEZETŰEK TCR =  +  A.
Az Immunválasz negatív szabályozása. AZ IMMUNVÁLASZ NEGATÍV SZABÁLYOZÁSA Naiv limfociták Az antigén-specifikus sejtek száma Elsődleges effektorok Másodlagos.
ANTIGÉN-SPECIFIKUS T – SEJT AKTIVÁCIÓ
SZERZETT IMMUNITÁS FELISMERÉS.
Nukleinsavak és a fehérjék bioszintézise
Nyitott biologiai rendszerek
Idegsejtek élettana I.
Az életfolyamatok szabályozása
A sejtalkotók I..
A foszfát csoport az S, T és Y oldalláncok hidroxil- csoportjához kapcsolódik.
Az exogén és endogén antigének bemutatása
Vezikuláris transzport Dr. med. habil. Kőhidai László Egyetemi docens Semmelwesi Egyetem, Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet október 16.
Star Trek Idegrendszer I. szex.
T-SEJT DIFFERENCIÁCIÓ A THYMUSBAN. A thymus szöveti felépítése.
Immunbiológia - II. A T sejt receptor (TCR) heterodimer CITOSZÓL EXTRACELLULÁRIS TÉR SEJTMEMBRÁN kötőhely  lánc  lánc VV VV CC CC VV VV
AZ IMMUNRENDSZER NEGATÍV SZABÁLYOZÁSA
PLAZMA SEJT ANTIGÉN CITOKINEK B-SEJT A B – SEJT DIFFERENCIÁCIÓT A T-SEJTEK SEGÍTIK IZOTÍPUS VÁLTÁS ÉS AFFINITÁS ÉRÉS CSAK T-SEJT SEGÍTSÉGGEL MEGY VÉGBE.
ANTIGÉN-SPECIFIKUS T – SEJT AKTIVÁCIÓ RÉSZTVEVŐK Antigénből származó peptideket bemutató sejt A T limfocita készletből szelektált peptid-specifikus T sejt.
B-SEJT AKTIVÁCIÓ (HOL ÉS HOGYAN TÖRTÉNIK?). A B-sejt aktiváció fő lépései FELISMERÉS AKTIVÁCIÓ PROLIFERÁCIÓ/DIFFERENCIÁCIÓ Ea termelés Izotípus váltás.
A b i o g é n e l e m e k. Egyed alatti szerveződési szintek szervrendszerek → táplálkozás szervrendszere szervek → gyomor szövetek → simaizomszövet sejtek.
A fehérjék biológiai jelentősége, felépítése, tulajdonságai Amiláz molekula három dimenziós ábrája.
A hormonrendszer Fr. Dobszay Márton Benedek OFM. A hormonrendszer mint szabályozó rendszer Szabályozó szerv (ahonnan a szabályozás kiindul) Jeltovábbítás.
DNS szintézis, replikáció Információ hordozó szerep bizonyítéka Avery-Grifith kísérlet Bakterifágos kísérlet.
34. lecke A fehérjék felépítése a sejtben. Lényege: Lényege:  20 féle aminosavból polipeptidlánc (fehérjelánc) képződik  A polipeptidlánc aminosav sorrendjét.
24. lecke Nuklein- vegyületek. A nukleotidok Összetett szerves vegyületek építőmolekulái: építőmolekulái:  5 C atomos cukor (pentóz)  Ribóz  Dezoxi-ribóz.
30. Lecke Az anyagcsere általános jellemzői
Hormonokról általában Hormonhatás mechanizmusa
Mozgástan, mozgásfejlődés, neurobiológia
Biomérnököknek, Vegyészmérnököknek
Szervetlen vegyületek
A sejt szerkezete A sejt az élő szervezetek alaki és működési egysége
ENZIMOLÓGIA.
Kemotaxis biológiai és klinikai jelentősége
A sejthártya, a sejt és környezete, receptorok, jelátviteli folyamatok
Dr. Röhlich Pál prof. emeritus
A sejtek közötti kommunikáció. A többsejtű élőlények sejtekből épülnek fel, amelyek kommunikációjukkal lehetővé teszik: - a szervezet kialakulását az.
Star Trek Idegrendszer I. szex.
Elemi idegjelenségek MBI®.
Hormonokról általában Hormonhatás mechanizmusa
OLDATOK.
Előadás másolata:

A sejthártya, a sejt és környezete, receptorok, jelátviteli folyamatok Előadó: H.-Minkó Krisztina 2015 szeptember 28. EKK egészségügyi ügyvitelszervező szak részére Sejthártya, ligandum, receptor, jelátviteli útvonal, biológiai membránok

Sejtmembrán a sejt állományát a külvilág felé lezáró membrán biztosítja a sejt integritását, illetve a környezettel való kölcsönhatását, kapcsolatát sejtorganellumok határa → intracelluláris membránok elektronmikroszkópos szerkezete → trilamináris szerkezet: két szélső, sötét vonal egy harmadik, közbülső réteget fog közre, 8-10nm A baktériumokkal ellentétben, amikben csak egyetlen intracelluláris kompartmentről beszélhetünk, az eukariótákban funkcionálisan különböző és membránnal körülhatárolt kompartmentek sokasága van. Az intracelluláris membránok funkcionálisan specializált részeket hoznak létre a sejt számára. A sejtet kívülről a plazmamembrán borítja, ez elválasztja a külső környezetétől. A membrán szerkezete és működése biztosítja a sejt egyes alkotórészeinek önállóságát. Megteremti a lehetőséget a sejten belüli információáramlásnak. 

A membrán alapszerkezete: lipid kettős réteg Molekuláris vázát lipidekből álló kettős réteg alkotja lipidmolekulák hidrofób vége egymás felé fordul lipidmolekulák hidrofil vége kifelé tekint A sejtmembránok komplex funkciója a sajátos kémiai összetételből és szerkezeti tulajdonságokból adódik. A membrán alapszerkezetét lipidek és fehérjék alkotják. A kétféle összetevő, azon belül az egyes biomolekula-komponensek aránya, minőségi és mennyiségi összetétele fajonként, membránonként különböző, és összefügg az adott membrán funkciójával.

A membránt felépítő lipidek Foszfolipidek Összetett, amfifil molekulák glicerin két reaktív csoportjához egy-egy zsírsavlánc harmadik reaktív csoportjához egy foszfátcsoporton keresztül N-tartalmú hidrofil csoport kapcsolódik . A kettős réteg (kb. 4,5-5,5 nm) mint membrán alapszerkezet a membránalkotó lipidek molekuláris sajátosságából következik. A foszfolipidek amfipatikus tulajdonságúak, a molekulában poláros és apoláros csoportok egyaránt megtalálhatók. A poláros molekularészt a foszforsav és a hozzákapcsolódó csoport jelenti, ezt a molekula "fej"-részének is hívják, míg a zsírsavak hidrofób tulajdonságúak (apoláros rész). A membránokban a foszfolipidek olyan kettős réteget alkotnak, amelyben a poláros csoportok a vizes közeg, vagyis az extracelluláris és az intracelluláris tér felé fordulnak. A töltéssel rendelkező részek a vízzel poláros, az oldalláncok pedig egymással hidrofób kölcsönhatásba lépnek. A szerkezet így nagyon stabil, s az utóbbi kölcsönhatás azt is biztosítja, hogy a víz gyakorkatilag kiszorul a kettős rétgeg belsejéből.

Dinamikus rendszer a lipid kettős rétegben az egyes foszfolipidek nagyfokú mozgékonysággal rendelkeznek, mivel a foszfolipidek között nem kovalens kölcsönhatások működnek foszfolipidek zsírsav oldalláncai egymáshoz képest elmozdulhatnak → a membránnak nagyfokú dinamizmust adnak, megteremtik a membránfehérjék mozgásához is a lehetőséget a membránok alapvető tulajdonságát, a fluiditást biztosítja a foszfolipidek átjutása a membrán egyik rétegéből a másikba ("flip-flop" mozgás) nagyon korlátozott, mert ehhez a foszfolipidek poláros csoportjának át kell hatolni a membrán hidrofób belső közegén, ami termodinamikailag nem kedvező folyamat

A membránt felépítő lipidek Koleszterin minden állati és növényi sejtben megtalálható szteránvázas vegyület aránya eltérő a különböző típusú membránokban a membránfluiditás mértékét jelentősen befolyásolja a merev szteránváz, amely a zsírsav oldalláncok közé ékelődik, kettős hatású egy kevéssé fluid membránban a koleszterin a fluiditást növeli azáltal, hogy a zsírsav oldalláncok közötti kölcsönhatásokat csökkenti egy nagymértékben fluid membránban jelenléte a fluiditást csökkenti, mert korlátozza a zsírsav oldalláncok szabad mozgását Glipolipidek, Szfingolipidek

A membránfehérjék a membrán tömegének 25-75%-a lipid kettősréteg detergensek, vagy szerves oldószerek révén történő megbontásával nyerhetők ki sejt és környezet kölcsönhatásában játszanak szerepet: karrierek, csatornák, receptorok… Csoportosítása: integráns membránfehérjék: egy része csak egyetlen szakaszon éri át a membránt perifériás membránfehérjék A membránfehérjék csoportosítása aszerint történik, hogy milyen erőteljes behatással vonhatók ki a membránból. A perifériás membránfehérjék viszonylag enyhe kezeléssel, pl. a pH változtatásával vagy különböző ionerősségű sóoldatokkal kinyerhetők, s ez a lipid kettős réteg integritását nem befolyásolja. Az integráns fehérjék csak erőteljes kezelés, pl. detergensek vagy szerves oldószer hatására távolíthatók el, amely a membránt is tönkreteszi. Azok a fehérjék tudnak a membránokba integrálódni, amelyek egy-egy szakaszon hidrofób aminosav oldalláncokat tartalmaznak (pl. alanin, valin, leucin, izoleucin), s így a lipid kettős rétegben a hdrofób zsírsav oldalláncokkal kölcsönhatásba léphetnek. Az integráns membránfehérjék egy része csak egyetlen szakaszon éri át a membránt

Integráns membránfehérjék Lipid kettős rétegbe benyúló fehérjék: nem érik át a membrán két oldalát pl. caveolin fehérje a caveolákban Transzmembrán fehérjék: teljesen átérik a membránt, a membrán mindkét oldalra átérnek pl. membránreceptorok, adhéziós fehérjék Kihorgonyzott membránfehérjék a lipid kettősréteghez pl. zsírsavon keresztül horgonyzódik ki

Perifériás membránfehérjék Integráns membránfehérjéhez gyenge kölcsönhatásokkal kapcsolódó hidrofil fehérjék a membrán egyik oldalán a lipid kettősréteg megbontása nélkül könnyen eltávolíthatók

A lipid kettős réteg tulajdonságai energetikailag stabil, hidrofób kölcsönhatások összetartják a két lipidréteget, külső felszínek jól illeszkednek a vizes környezetbe diffúziós gát → szoros illeszkedés a lipidek között, a kettős réteg belseje folyamatos hidrofób réteget alkot, amely gátat jelent a nagyméretű, ill. nemhidrofób molekulák és az ionok számára, átereszti a hidrofób molekulákat (O2, CO2, szteroid hormonok, stb.). Vízmolekulák csak nehezen jutnak át. A membrán barrier tulajdonságának alapja. lipidösszetétel asszimmetria → a membránok két rétegében a foszfolipidek eloszlása nem azonos, ami a fehérjék eltérő orientációjával együtt meghatározza a membránok aszimmetriáját. A plazmamembránokban általában a szfingomielin és a foszfatidilkolin inkább a külső rétegben, a foszfatidiletanol-amin és a foszfatidilszerin a belső rétegben, míg a koleszterin egyenletesen, a membrán mindkét rétegében megtalálható. A lipid kettős réteg létrejötte a foszfolipidek amfipatikus tulajdonságaiból következik és ez érvényesül akkor is, ha foszfolipidek vizes közegbe kerülnek. A foszfolipidek oly módon orientálódnak, hogy apoláros lipid oldalláncaikat a vizes közeg elől elrejtsék, poláros csoportjaikkal pedig a víz felé forduljanak. Megfelelő koncentráció és hőmérséklet esetén spontán módon ún. micellák jöhetnek létre, amelyekben az egyetlen lipidréteg poláros csoportjai a felszín felé, apoláros oldalláncok a micella belseje felé orientálódnak. A foszfolipid kettős réteg kialakulása szintén spontán folyamat. A stabil struktúrát az oldalláncok között létrejövő poláros kölcsönhatások hozzák létre. A membránok két rétegében a foszfolipidek eloszlása nem azonos, ami a fehérjék eltérő orientációjával együtt meghatározza a membránok aszimmetriáját.

Jelátviteli/Szignalizációs rendszerek az élő sejt egyik alapvető jellemzője, hogy anyagcsere-folyamatait csak a környezetével folytonos kölcsönhatásban képes végrehajtani élete során így környezetéből számos behatás éri: hőhatások, sugárzás, mechanikai, elektromos ingerek, kémiai jelek különösen fontosak ezek sejten kívüli/extracelluláris szignálok a többsejtű szervezetek esetében, hiszen biztosítják a sejtek közötti kommunikációt

A sejtek közötti kommunikáció Főként extracelluláris jelmolekulák segítségével történik, amelyek szomszédos sejtek közötti kommunikációt tesznek lehetővé, de kapcsolatot teremthetnek a szervezet két távoli sejtje között is. A legtöbb sejt maga is kibocsát illetve felvesz szignálokat. A jel érzékelése receptor fehérjéken keresztül történik, amelyek a sejtek felszínén, illetve a sejt belsejében (citoplazmában, vagy a sejtmagban) helyezkedhetnek el. A jelmolekula kötődése a receptorhoz, sejten belüli jelátviteli folyamatokat indít be. Vagyis több molekulán keresztül a jel áttevődik a sejt bizonyos kompartimentumai felé, ahol ún. effektor fehérjék aktiválódnak, szerkezetük megváltozásával a sejt bizonyos működéseit (pl. génexpresszió, ioncsatorna működés, anyagcsere utak, citoszkeleton) megváltoztatják. A sejtek közötti kommunikációnak az embrionális fejlődés során is fontos szerepe van. A differenciáció során a sejtek sorsának meghatározásában általában fontos szerepet játszik egy már előzőleg kialakult másik sejtcsoport által termelt szignálmolekula jelenléte, vagy hiánya. Ezt a folyamatot embrionális indukciónak nevezzük. Az indukció hatására megváltozhat az indukált sejtcsoport sejtjeinek alakja, mitotikus rátája, s ezzel sejtjeinek további sorsa.

Centrális dogma A sejt lineáris kémiai kódban (DNS) őrzi az öröklődő infót DNS: nemcsak tárolja az információt , hanem lehetővé teszi annak szabályozott érvényre jutását, kifejeződését replikáció: genetikai kód duplikációja (szemikonzervatív módon) az információ lefordítása minden sejtben azonos úton történik Genetikai kód tulajdonságai: Tripletek (bázishármasok) alkotják, az aminosavakat az mRNS nukleotidhármasai, kodonjai határozzák meg Négy bázis kombinációi 64 tripletet eredményeznek (61 értelmes kodon, 3 bázishármas stopkodonként szolgál), 20 fehérje építő aminosav van - -> redundáns, degenerált a kód Egy kodon mindig ugyanazt az aminosavat határozza meg, a kód egyértelmű A kód átfedés-, és vesszőmentes Az evolúció során erősen konzerválódott: ugyanazt az aminosavat határozza meg minden élő szervezetben kiv. mitokondriumok genetikai apparátusa

A géntől a fehérjéig transzkripció 5’ sapkaképződés 3’ poliadeniláció RNS splicing sejtmagban történik RNS transzport a magpóruson keresztül transzláció citoplazmában történik

Külső jel hatására beinduló sejten belüli jelátviteli folyamatok Extracelluláris szignálmolekula Mechanizmusa: jel érzékelése receptor fehérjéken való megkötődésen keresztül történik (sejt felszínén vagy sejt belsejében) Sejten belül jelátviteli folyamatok indulnak be Effektor fehérjék aktiválódnak Metabolikus, citoszkeletális, génexpressziós változások következnek be Receptorfehérje Célsejt plazmamembránja Intracelluláris hírvivő fehérjék Effektor molekulák Metabolikus enzimek Génszabályozó fehérjék Sejtváz fehérjék Megváltozott anyagcsere folyamatok Megválto-zott génátírás Megváltozott sejtalak, vagy mozgás

Szignál-/ jelmolekulák (ligandumok): Baktériumok és élesztő sejtek is képesek kommunikálni egymással. A jelátviteli folyamatokban résztvevő molekulák általában konzerváltak az evolúció során, a legyek a férgek és az emlősök is ugyanazokat a jelátviteli folyamatokat használják. Szignál-/ jelmolekulák (ligandumok): A többsejtű állatok sokféle szignálmolekulát használnak a kommunikációban. Ezek lehetnek fehérjék, aminosavak, nukleotidok, szteroidok, retinsav-származékok, zsírsavszármazékok, de még gázok is, mint pl. a nitrogén-oxid, vagy a szén-monoxid. Általában exocitózissal jutnak ki a termelő sejtből, de kijuthatnak diffúzióval, vagy transzmembrán fehérjeként maradhatnak membránkötöttek is, esetleg extracelluláris részük enzimatikus hasítás útján leválhat, és így kerülnek sejten kívül. Gyakran igen kis koncentrációban is elégséges a jel kiváltásához (ált. 10-8M elég). Receptorok: Specifikusan köti a jelmolekulát, majd konformációváltozás következik be rajta, ezzel indul be a sejt válasza a jelre. Általában nagy affinitással kötik a szignálmolekulát (affinitási állandó ált. 108 liter/mol). Általában sejtfelszíni transzmembrán molekulák a célsejtek felszínén, amelyek a ligandum kötése után aktív állapotba kerülnek, majd többféle útvonalon keresztül megváltoztatják a sejt viselkedését. A receptorok elhelyezkedhetnek a célsejten belül is , ebben az estben a jelmolekula kis méretű és hidrofób, így diffundálhat át a sejtmembránon.

sejtfelszíni receptormolekula szignálmolekula -sejtfelszíni (vagy citoplazmatikus) -specifikusan köti a ligandumot, aminek hatására beindul a sejtválasz -fehérje, aminosav, nukleotid, szteroid, retinsav-származék, zsírsavszármazék, gázok nitrogén-oxid, szén-monoxid -sejten kívülre kerülés módja: exocitózis, diffúzió, maradhat membránkötött (transzmembrán fehérje), vagy extracelluláris részük enzimatikus hasítás útján leválhat, és így kerülnek sejten kivül.

sejtfelszíniek, vagy sejten belüliek Receptorok lehetnek sejtfelszíniek, vagy sejten belüliek kis méretű, hidrofób jelvivő molekula plazmamembrán sejtfelszíni receptormolekula célsejt karrier, szállító fehérje hidrofil jelvivő molekula sejtmag célsejt citoplazmatikus, intracelluláris receptor

A sejtek közötti kommunikáció négy formája ÉRINTKEZÉS FÜGGŐ (JUXTAKRIN) PARAKRIN SZINAPTIKUS ENDOKRIN célsejt jeladósejt membrán kötött jeladó molekula helyi mediátor célsejtek idegsejt sejttest axon neurotranszmitter szinapszis célsejt 1. endokrin sejt hormon véráram célsejt 2. receptor

Amikor a jeladó sejten marad a szignálmolekula: ÉRINTKEZÉS FÜGGŐ KAPCSOLAT célsejt jeladósejt membrán kötött jeladó molekula Direkt membrán-membrán kapcsolat szükséges. Főleg fejlődési folyamatokban és immunsejtek kommunikációja során fontos ez a jelátviteli forma. példák: Notch-Delta jelátvitel Immunológiai "szinapszisok"

Figure 25-47. Két olyan stratégia, amivel a cytotoxikus T-sejt megöli a célsejtet. Mindkét esetben a T-sejtnek közvetlen kontaktusra van szüksége a célsejttel, és egy T-sejt sorozatban képes több célsejtet is megölni. (A) Egy citotoxikus T-sejt perforint és proteolitikus enzimeket szabadít fel a célsejt sejtfelszínre exocytozissal. Az extracelluláris folyadék magas Ca2+ koncentrációja hatására a perforin összegyűlik a célsejt sejtplazmájának transzmembrán csatornáin. A csatornák átengedik a proteolitikus enzimeket a sejt citoplazmájába. Az enzimek egyike, granzime B hasítja a Bid proteint, amelynek következtében kialakul a tBid forma, amely citokróm c-t szabadít fel a mitochondriumból. Ez a lépés iniciálja az apoptózis kaszpáz kaszkádját. (B) A citotoxikus T-sejt felszínén lévő homometrikus Fas ligand hozzákötődik és aktiválja a célsejt sejtfelszínén található Fas proteint. A Fas protein citoszolikus végén található a halál domain, amely aktiválódva kapcsolódik egy adaptor proteinhez, ami specifikus prokaszpázokat toboroz össze (prokaszpáz-8). A csoportosult prokaszpáz-8 molekulák aktiválódnak és iniciálják a a proteolitikus kaszpáz kaszkádot, amely folyamat apoptózishoz vezet. Figure 25-45. A T-sejt aktiválásában részt vevő dendritikus sejt felszínén három típusú protein található. Az állandó polipeptid láncok, amelyek mindig szilárdan kapcsolódnak a T-sejt receptorhoz (TCR) ezen az ábrán nincsenek feltüntetve. Figure 25-67. T-sejt stimulálás Interleukin 2 (IL2) -vel. Ez a modell alkalmazható mind helper, mind pedig citotoxikus T-sejtre, legalábbis sejtkultúrában. Az aktivált dendritikus sejt felszínén megjelenő peptid-MHC komplexek és a ko-stimuláló hatású B7 fehérje (B7-1 vagy B7-2, amelyeket CD80 és CD86-nak is szoktak nevezni) segít stimulálni a T-sejteket, hogy azok nagy affinitású IL2- receptorokat és IL2-t szekretáljanak. Az IL2 receptorhoz kötése hat a T-sejt proliferációjára és effektor sejtté való alakulásának elősegítésére. A TCR-hez asszociált számos protein nincs feltüntetve az ábrán.

Amikor a szignálmolekula nem marad rajta a jeladó sejten : ENDOKRIN célsejt 1. endokrin sejt hormon véráram célsejt 2. receptor PARAKRIN helyi mediátor jeladósejt célsejtek

PARAKRIN helyi mediátor jeladósejt célsejtek Nincs direkt kapcsolat a kommunikáló sejtek között, azok általában más sejttípusba tartoznak. Miért hat csak helyben a szignálmolekula? -rögtön felveszik a szomszédos sejtek -extracelluláris enzimek lebontják -kiköti az extracelluláris mátrix (pl: heparán-szulfát proteoglikánok). Autokrin jelátvitelnek nevezzük amikor a sejt maga veszi fel a szignálmolekulát. Például a ráksejtek gyakran használnak ilyet, hogy saját túlélésüket és proliferációjukat stimulálják.

A többsejtű bonyolult szervezeteknek szüksége van olyan jelátvívő mechanizmusokra is, amelyek távolra is képesek eljuttatni az üzeneteket, hogy az egész szervezet működése összhangban legyen. Így olyan sejtek fejlődtek ki az evolúcióban, amelyek képesek nagy távolságokban is a szervezet sejtjeit összehangoltan irányítani. SZINAPTIKUS idegsejt sejttest axon neurotranszmitter célsejt szinapszis ENDOKRIN célsejt 1. endokrin sejt hormon véráram célsejt 2. receptor

ENDOKRIN célsejt 1. endokrin sejt hormon véráram célsejt 2. receptor A résztvevő sejtek bizonyos távolságban vannak egymástól. Mirigy-, vagy idegsejt (neuroendokrin) termeli a jelátvívő anyagot. A jelátvivő a véráramba kerül, minden sejthez eljut. Szignálmolekulák a hormonok.

SZINAPTIKUS (NEUROKRIN) idegsejt sejttest axon neurotranszmitter célsejt szinapszis Az idegsejtekre jellemző kommunikáció. A jelátvivő molekula a szinaptikus résbe ürül, csak a posztszinaptikus sejthez jut el. Szinapszisban pre- és posztszinaptikus sejt kommunikál egymással. Amikor a preszinaptikus sejten végigterjed az akciós potenciál akkor ürülnek ki a jeladó molekulák (neuro- transzmitterek vagy mediátorok).

Az endokrin és szinaptikus jelátvitel összehasonlítása Lassúbb folyamat (véráram+diffúzió) nagymértékben kihígul (<10-8M) nagy affinitású receptor Gyorsabb, precízebb folyamat akciós potenciál (akár 100 m/s) magas lokális koncentréciójú a szignálmolekula (10-4M) kis affinitású receptor

Az extracelluláris jelek rövid és hosszútávú hatása extracelluláris jel molekula intracelluláris jelátvitel sejtfelszíni receptor fehérje sejtmag DNS megváltozik egy fehérje funkciója Gyors (mp. perc) RNS Lassú (perc, óra) megváltozik a fehérjeszintézis megváltozik a citoplazma szerveződés A sejt viselkedése megváltozik

Gap junction=nexus=(„rés-kapcsolat”) Ezeken a sejtközötti póruson át kisebb molekulák (ionok, glükóz, intracelluláris mediátorok: IP3, cAMP) juthatnak át a szomszédos sejtbe. Elektromos szinapszisként ingerlékeny sejteknél az elektromos ingerületet is átvezeti, pl szívizomsejtek, simaizomsejtek, idegsejtek között.

egyesek erősítik, mások gyengítik egymást. Az sejtekre mindig több jel is hat egyidőben, ezeknek hatása egyszerre érvényesül, egyesek erősítik, mások gyengítik egymást. A sejt válasza adott ingerre mindig az aktuális receptorkészlettől, illetve az intracelluláris jelátadásban szereplő molekuláktól függ. A, B, C alapszignálok a túléléshez. D,E, F, G járulékos szignálok. Ezek nélkül apoptózis: programozott sejthalál túlélés növekedés+ osztódás differenciáció apoptotikus sejt sejthalál

csökkent arányú kontrakciós Különböző sejtek másként válaszolnak azonos szignálra: ugyanaz a ligandum más receptorhoz köt: B, C a hasonló szerkezetű receptor más intracelluláris folyamatokat indít el: B,D vázizomsejt nyálmirigysejt szívizomsejt kontrakció szekréció csökkent arányú kontrakciós erő acetil-kolin receptor

Azonos szignál és azonos receptor esetén is lehet más a sejtválasz, ekkor a jelmolekula koncentrációja hordozza az információt A szignálmolekulákat a fejlődési folyamatok egy részében morfogéneknek nevezzük. Legegyszerűbb esetben a morfogén egy sejtcsoport (signaling center) által termelt molekula, amit a környező sejtek nem termelnek, így az hozzájuk csak diffúzió révén juthat el. A szövetben tehát a szignálnak egy koncentráció grádiense alakul ki. A jelre válaszoló sejtek a jelmolekula koncentráció grádiense szerint különböző sejtválaszokat adnak, különböző fejlődési irányokban köteleződnek el. morfogén forrása morfogén grádiens elkötelezetlen sejt elkötelezett

Az embrionális fejlődéssel ellentétben a szignáloknak a felnőtt szervezetben hamarabb le kell csengeniük, hogy szabályozható legyen a folyamat. Ez a résztvevő molekulák különböző életideje (turnovere) által valósul meg.

Intracelluláris receptorokon keresztül megvalósuló jelátvitel A ligandumok ebben az esetben a sejthártyán áthaladni képes anyagok: NO, CO A ligandumok ebben az esetben a sejthártyán áthaladni képes anyagok: kicsik, hidrofóbok, vagy mindkettő. A sejtbe kerülve receptoraikhoz kötődve szabályozzák azok aktivitását.

A nitrogén-monoxid mint hírvivő Az érfalat bélelő endotél sejtek termelik acetilkolin hatására. Innen diffúzióval jut a simaizomsejtekbe, ahol közvetlenül egy intracelluláris enzimhez kapcsolódik, majd ennek következtében az érfal simaizmában relaxációt okoz. Ezáltal az éren több vér tud átáramlani. Értágítónak adott nitroglicerin hasonló hatású. NO rövid életidejű (5-10 mp) majd nitritté, nitráttá alakul, ezzel a folyamat szabályozható. NO egyéb helyeken: penisben erekciót vált ki aktivált makrofágok is használják, sőt növényekben is fontos jelátvívő

A nitrogén-monoxid mint hírvivő, NO képződés pontos mechanizmusa

Intracelluláris receptorokon hatnak még: és a rovarok ecdysona (vedlési hormon) is! kis méretű, hidrofób jelvivő molekula fejlődési folyamatokban célsejt karrier, szállító fehérje -kis méretű hidrofób molekulák -a vérplazmában transzporter fehérjékhez kötődnek sejtmag citoplazmatikus, intracelluláris receptor

A szignálmolekula intracelluláris receptorához kötődve komplexet képez, amely transzkripciós faktorként működik, tehát a receptor egyben effektor molekula is Az intracelluláris receptorok szerkezete hasonló. "Orphan" receptor Vannak olyanok közöttük, amelyek intracelluláris metabolitokat kötnek (pl. zsíranyagcsere), ilyenekből alakulhattak ki a későbbi sejtek közötti kommunikációban résztvevő receptorok. Kortizon receptora citoplazmatikus (NLS fontossága!), tiroxiné ül a DNS-en.

Elsődleges, másodlagos válasz fehérjeszintézis gátlás esetén csak elsődleges válasz !

A sejtfelszíni receptorok transzmembrán fehérjék vízoldékony ligandumot kötnek sejten belüli jelátadó molekulákat aktiválnak (kaszkád, jelerősítés) végül célprotein(ek) módosítása sejtműködés változás! plazmamembrán sejtfelszíni receptormolekula Ioncsatorna-kapcsolt hidrofil jelvivő molekula célsejt Ioncsatorna kapcsolt receptorok G fehérje-kapcsolt receptorok Enzim-kapcsolt receptorok

ionok jel molekula plazma membrán Ioncsatorna-kapcsolt receptorok ionok jel molekula plazma membrán Két családra osztható: 1. Transzmitterek által kapuzott (v. ligand-függő) ioncsatornák kémiai jelet elektromossá alakítják a szinapszisban a transzmitter hatása lehet: serkentő (excitatorikus) pl.: Glu, ACh, 5-HT  Na+-csatorna gátló (inhibitorikus) pl: GABA, glicin  Cl--csatorna A receptorok 5 alegységből állnak. 2. Feszültséggel kapuzott ioncsatornák Na+, K+ és Ca++ csatornák a receptorok ált. 4 alegységből állnak szelektívebb kation-csatornák, mint az előzőek szerepük van pl. az akciós potenciál gerjesztésében és terjesztésében

G fehérje-kapcsolt receptorok inaktív receptor G fehérje enzim szignálmolekula aktivált receptor és Közös szerkezeti jellemző: egy hosszú polipeptidlánc, 7 transzmembrán szegmenssel (7TM) Extracellulárisan: ligand-kötő domain Intracellulárisan: G-fehérje-kötő domain Az intracelluláris (szignalizációs) domainhez kötődnek a (GTP kötésére képes) heterotrimer G-fehérjék Ezek ligand-kötéskor aktiválódnak, és aktiválnak vagy inaktiválnak membránhoz kötött enzimeket/ioncsatornákat  másodlagos hírvivők szabadulnak fel (cAMP, cGMP, Ca++,IP3,DAG), melyek protein kinázokat aktiválnak  szignalizációs kaszkád

Enzim-kapcsolt receptorok dimerizálódott szignálmolekula inaktív katalitikus domén aktív katalitikus domén szignálmolekula aktív receptor asszociált enzim Enzimatikus aktivitás szerint: guanilát-cikláz R tirozin-foszfatáz R szerin/threonin-kináz R tirozin-kináz receptorok tirozin-kináz asszociált R Csak egy transzmembrán szakasszal rendelkeznek Exracellulárisan ligand-kötő domain Intracellulárisan enzimhez kapcsolódik vagy saját enzim-aktivitással rendelkezik Ligand-kötés hatására ált. dimerizáció

jelátalakítás és erősítés extracelluláris jel molekula receptor sejtmembrán citoplazama állványzat jeltovábbítás jelátalakítás és erősítés jelintegráció szétterjesztés kihorgonyzás módosítás

Köszönöm a figyelmet!

Források: Molecular biology of the cell Alberts et al. Garland Publishing Inc. Fifth edition Molecular Cell Biology Lodish et al., Fifth edition Ajánlott irodalom: Darvas Zsuzsa-László Valéria: Sejtbiológia, XIII. fejezet, Kovács János: Sejttan (ELTE jegyzet)