Szignalizációs mechanizmusok

Az előadások a következő témára: "Szignalizációs mechanizmusok"— Előadás másolata:

1 Szignalizációs mechanizmusok
Kemotaxis evolúciója Szignalizációs mechanizmusok Kurzusvezető: Dr. Kőhidai László 2019.

2 Evolúció és kemotaxis Táplálék receptorral bíró sejtek
POZITÍV SZELEKCIÓ Egyes táplálék molekulák egyéb fiziológiai hatást is kifejtenek Hormon receptor Hormon

3 Intracelluláris szignalizáció kemotaxis esetében (1)
7-look receptorok (pl. IL-8 vagy C5a) C5a – Ras, Raf, MAP kináz-MEK-1 IL-8 – IP3 (gyors); IP2 (lassú) Ca2+ Aktin polimerizációja kb. 10 sec PKC melanóma inváziója

4 Intracelluláris szignalizáció kemotaxis esetében (2)
Egy, illetve kevés transzmembrán domainből álló receptor (inzulin, EGF, PDGF, NGF, neurotropin) Bakteriális kemotaxis receptor pl. aszpartát receptor a dimer második domainjének változására módosul csak a funkció

5 Eukaryota sejtek receptor-függő migrációjának vázlata
Csilló/ostor Rec. Ca2+ csat. Foszfolipid sec. mess. aktin+miozin Ca2+ pH

6 DICTYOSTELIUM ÉLETCIKLUSA

7 Dictyostelium

8 Migráló Dictyostelium

9 x Mating feromon hatására receptoraktivációt követően
bekövetkezik Ga és Gbg disszociációja majd az X-el jelzett ic.szignálmolekulák hatására a citoszkeleton reorganizálódik. Fentiek következménye a sejt irányított, feromon felé történő elmozdulása

10 Adenylyl cyclase Guanylyl cyclase
cAMP Folsav Receptor Receptor Ga Gb Ga Gb Aimless Pianissimo CRAC ? Erk2 Adenylyl cyclase Guanylyl cyclase cAMP cGMP Actin polimerizáció Intracelluláris szignalizáció KEMOTAXIS

11 Élesztő „shmoo” (Al Capp, 1948) Feromon Receptor Ga Gb
MAP kinázok Far1p Cdc24p Cdc42p Actin polimerizáció Sejtciklus Gén-indukció KEMOTROPIZMUS Élesztő „shmoo” (Al Capp, 1948)

12 Kemotaxis +cAMP Az aktin filamentumok mennyiségének változása
cAMP adását követően Dictyosteliumban Kemotaxis +cAMP

13 Kemotaxis - szignáltranszdukció – Dictyostelium
Richard A. Firtel* and Chang Y. Chung The molecular genetics of chemotaxis: sensing and responding to chemoattractant gradients. BioEssays 22: , 2000.

14 Kemotaxis filogenezise
Egyéb gerinctelenek Gerintelenekben is kemoattraktánsként ható gerinces eredetű molekulák: Citokinek Inzulin ACTH Emlős neuropeptid TNF-alfa Vazoaktív peptidek

15 Receptorok fő működési mechanizmusai

16 G-protein-kapcsolt receptorok
Tirozin-kinázhoz kapcsolt receptorok TK TK S P L

17 Ioncsatornát működtető receptorok
Receptor tirozin-kinázok PTBPr P S S PTBPr

18 Protein kinázok / Tirozin specifikus protein kinázok
Receptor Tyr foszforilációja Dimer képzés (EGF, PDGF) Kereszt(auto)-foszforiláció Alloszterikus kölcsönhatások (inzulin, IGF I.) A katalitikus domain foszforilációján keresztüli aktiválás (inzulin rec. IRS1) P Tyr Tyr PDGF receptor

19 Tirozin kinázzal aktiválódó kemoattraktáns receptorok
PDGF – autokrin PDGF gátol FGF HGF NGF Vasc.endoth. GF Macrophag col. SF Inzulin IGF-I. fMLF –PLD-vel együtt

20 Tirozin-foszfatáz aktivitású receptorok
L L S P Guanilát-cikláz akt. receptorok GTP 3’5’-cGMP + PPi

21 Ser/Thr kináz receptorok
L ATP ADP P ATP ADP P

22 Receptor típusa Altípus Ligand
Enzim aktivitással NEM rendelkező G-proteinhez kapcsolt Adrenalin, szerotonin, bradikinin Tirozin-kinázhoz kapcsolt IL-2, interferon, eritropoetin Ioncsatorna működésű acetilkolin Saját enzimaktivitással rendelkező Tirozin-kináz aktivitású EGF, PDGF, insulin, oncogének Tiozin-foszfatáz aktivitású CD-45 foszfatáz Guanil-cikláz aktivitású ANF Ser/Thr kináz aktivitású TGF-b

23

24 A membrán-receptorhoz kötött szignalizáció fő útvonala
Ligand Receptor G-proteinek Cyclase enzimek; Foszfolipáz C Másodlagos hírvivők Foszforilációs cascade Cytoplasmatikus célpontok; Gén-szintű szabályozás

25 A szignalizáció alapvető mechanizmusai
szignál GDP GTP P GTP kötő fehérje szignál ATP ADP P Foszforiláció

26 Másodlagos hírvivő molekulák fő típusai
Ciklikus nukleotidok (cAMP, cGMP) Ca2+ - calmodulin rendszer Inozitol foszfátok (IP3), Diacil-glicerin NO

27 G-proteinhez kapcsolt receptorok

28 G-proteinek jeltovábbító szerepe

29 G-proteinek jeltovábbító szerepe

30 G-protein – Adenyl-cyclase kapcsolat (1)

31 G-protein – Adenyl-cyclase kapcsolat (2)

32 A cAMP képződése

33 G-protein-Adenyl-cyclase –cAMP szignalizációs út

34 cAMP-Protein kináz A kapcsolat

35 G-protein-Adenyl-cyclase –cAMP szignalizációs út
Terminális szakasz

36 cAMP központi szerepe

37 Illatanyagok érzékelése
és a cAMP (1)

38 Illatanyagok érzékelése és a cAMP (2)

39 G-protein szignalizációs szerepe (movie)

40 G-proteinek eltérő hatásai
+ - Gsa Gia

41 G-proteinek aktiválása és gátlása
GTP GDP Pertussis toxin Gbg G Gia G GDP Gbg Gsa GTP Gia inaktív marad G Gsa Cholera toxin ADP-ribóz GTP Gsa aktivált lesz Az adenyl cyclase állandóan aktív

42 Foszfatidil-inozitol
rendszer

43 Az IP3 és a sejt Ca2+ homeosztázisa

44 Calmodulin – Ca2+ rendszer

45 A sejt calmodulin-kötő fehérjéi

46 Foszfatidilinozitol-
biszfoszfát PIP2 Foszforilált rec.kináz PLCg IP3 DAG Aktivált G0 vagy Gq protein PLCb Ca2+ Protein kináz C calmodulin Calcium-calmodulin -függő kináz

47 Receptorok kináz-aktivitása – inzulin receptor

48 Tirozin –kináz receptorok i.c. szignalizációs cascade-ja

49 7-transmembrán-loop (7TM) receptorok

50 7TM-receptorok és ligandjaik kapcsolata

51 7TM-receptorok és ligandjaik kapcsolata

52 7TM-receptor szerkezete
és működési ciklusa

53 7TM-receptorok internalizációs ciklusa

54 Membrán alatti szignalizációs utak 7TM receptorok esetében

55 ligand-specifitásának
Szagló-receptorok ligand-specifitásának magas szintje

56 Ízérzékelő receptorok szerkezeti eltérései és érzékenységük
unami Na+ capsaicin

57 Ion-csatornák

58 Acetylcholin -receptor

59 Csatornákkal kombinálódott receptorok

60

61 Intracelluláris/Nukleáris receptorok

62

63 Steroid hormonok hatásmechanizmusa

64 Steroid receptor működése