Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

G-fehérje kapcsolt receptorok Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Berki Tímea és Boldizsár Ferenc Jelátvitel G-fehérje kapcsolt receptorok

Nevezéktan G-proteinhez kapcsolt receptor (GPCR) Hét-transzmembrán domén receptor 7-TM receptor Heptahelikális receptor Szerpentin receptor G-protein-linked receptor (GPLR)

7-transzmembrán (7-TM) receptorok Ligand-kötés Ga C-terminális farok egyéb Ga felszínek Hélix 8 (Gbg-kötés) Ga-kötés Interakciós felület IL1 IL2 IL3 EL1 EL3 EL2 Extracelluláris hurkok (EL1-3) Intracelluláris hurkok (IL1-3) N C GRK foszforiláció (Deszenzitizáció) PKC foszforiláció Palmitiláció (Lipid raft lokalizáció) N-Glikoziláció (Receptor ”folding, trafficking”) E/DRY motívum (Receptor aktivitás és protein-protein interakció) Plazma membrán TM 1 2 3 4 5 6 7 Transzmembrán hélix (TM1-7)

GPCR

A 7-TM receptorok szerkezete Inaktív GPCR Aktív GPCR Oldalnézet TM 1 5 6 7 Hélix 8 N C 4 2 Gα 3 Ga A Ga C-terminális farka Agonista TM 1 4 5 6 7 Hélix 8 IL 1 IL2 IL3 EL1 EL2 EL 3 N C 2 3 Intracelluláris hurkok Extracelluláris hurkok Intracelluláris nézet TM 1 2 3 4 5 6 7 Hélix 8 IL1 IL3 EL1 EL2 EL3 N C Ga-kötő felület Nem-kovalens kötés IL2 TM 1 2 4 Hélix 8 IL1 IL2 IL3 EL1 EL2 EL3 N C 7 6 3 5 Ga

GPCR altípusok A osztály (1) – Rodopszin-szerű B osztály (2) – Szekretin receptor család C osztály (3) – Metabotróp glutamát/feromok D osztály (4) – Fungal mating feromon receptorok E osztály (5) – Ciklikus AMP receptorok F osztály (6) – Frizzeled/Smoothened

7-TM receptorok (G-fehérje kapcsolt receptorok, GPCR) GDP g b a GTP Plazma membrán Citoplazma G-fehérje kapcsolt receptor (GPCR) Jel molekula Inaktív G-fehérje Aktivált G-fehérje alegység

G-fehérje kapcsolt receptor G-fehérjék GDP  β  G-fehérje kapcsolt receptor (GPCR) Plazma membrán Citoplazma GTP   β Ion csatorna PI3K Foszfolipázok Adenilát ciklázok Receptor kinázok GTP Gi GTP Gs GTP Gq GTP G12/13 Adenilát cikláz Adenilát cikláz PLC PIP2 DAG ATP cAMP ATP cAMP Rho-t aktivál IP3 Foszfolipázok Ion csatornák Ca2+

G-fehérje heterotrimer

Katekolamin hormon szintézis +H3N +H3N CO2– +H3N CO2– OH OH Tirozin DOPA hidroxiláz dekarboxiláz OH OH OH Tirozin Dihidroxi fenilalanin (L-DOPA) Dopamin H2+ +H3N N H3C OH OH Dopamin HO Fenetanolamin HO β-hidroxiláz N-metiltranszferáz OH OH Dopamin Epinefrin

Epinefrin és analógjai OH OH H NH2 OH H HO N H N CH3 .HCL N CH3 CH3 .H2SO4 .HCL HO CH3 HO CH3 Tiramin HCL Pszeudoefedrin HCL 2 Epinefrin (adrenalin) Efedrin szulfát OH NH2 NH2 NH2 .H2SO4 .H2SO4 .H2SO4 CH3 CH3 2 2 2 Amfetamin szulfát Dexamfetamin szulfát Feniletanolamin szulfát OH H OH HO N CH3 OH H HO H N CH3 .H2SO4 CH3 N CH3 .HCL HO .H2SO4 CH3 CH3 HO OH CH3 2 HO Izoprenalin HCL 2 Orciprenalin szulfát Salbutamol szulfát OH H HO N CH3 CH3 .H2SO4 CH3 OH 2 Terbutalin szulfát

cAMP-PKA útvonal a a g b a P P P Gα-függő csatorna cAMP-függő csatorna PO4-függő csatorna Receptor GTP a GTP a Adenylyl cyclase GTP g b a cAMP P P ATP cAMP ADP ATP R cAMP cAMP CREB R C R C C cAMP R cAMP P Aktívált PKA Inaktív PKA CREB P CREB Gén expresszió CRE Sejmag cAMP Response Element

Epinefrin primer hatásai májsejtekben Acetilkolin Stressz szignál „fight or flight” Protein Kináz A Glükóz-6-Foszfatáz Pyr Kináz Fruktóz-2,6-biszfoszfatáz Piruvát PEP Fruktóz-1,6-bisP Fruktóz-6-P Fruktóz-2,6-biszP Fruktóz-1,6-biszfoszfatáz PFK-1 Glükóz-6-P Glükóz Glükóz-1-P Glikogén Foszforiláz Glikogén Szintáz P Kináz A cAMP ATP Adenilát Cikláz GDP g b as Epinefrin Receptor Májsejt belseje

Glukagon jelátvitel P Máj sejt belseje Alacsony vér glükóz szint Hasnyálmirigy Alacsony vér glükóz szint Protein Kináz A Glükóz-6-Foszfatáz Pyr Kináz Fruktóz-2,6- biszfoszfatáz Pituvát PEP Fruktóz-1,6-bisP Fruktóz-6-P biszP Fruktóz-1,6- PFK-1 Glükóz-6-P Glükóz Glükóz-1-P Glikogén Foszforiláz Glikogén Szintáz P cAMP ATP Adenilát Cikláz GDP g b as Glukagon (Epinefrin) Receptor Máj sejt belseje

Szerotonin receptor Szerotonin receptor → G-protein → adenil cikláz → ATP → cAMP →PKA → cAMP Response Element (CRE) → Génexpresszió

Szerotonin receptorok típusai Család Mechanizmus Eredmény 5-HT1 Intracelluláris cAMP szint csökkentése Inhibitoros 5-HT2 Intracelluláris IP3 és DAG csökkentése Excitatorikus 5-HT3 Plazmamembrán depolarizáció 5-HT4 Intracelluláris cAMP szint növelése 5-HT5 5-HT6 Növekvő intracelluláris cAMP szint 5-HT7

Receptor deszenzitizáció GRK ATP ADP Arrestin P G-fehérje kapcsolt receptor kináz Aktív receptor Deszenzitizált receptor