Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító.

Az előadások a következő témára: "Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító."— Előadás másolata:

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

2 Bevezetés 1. Berki Tímea és Boldizsár Ferenc Jelátvitel
Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP /1/A Berki Tímea és Boldizsár Ferenc Jelátvitel Bevezetés 1.

3 Publikált cikkek száma
Történet 4 000 3 500 3 000 2 500 Publikált cikkek száma 2 000 1 500 1 000 500 1977 1982 1987 1992 1997 2002 2007 Év Ez első tudományos cikk, ami specifikusan a jelátvitel kifejezést tartalmazta, 1972-ben jelent meg a MEDLINE adatbázisában. Az 1980-as évek végén, 1990-es évek elején jelentek meg nagy számban azok a tudományos cikkek, amik kimondottan jelátviteli folyamatokkal foglalkoznak.

4 Jelátvitel A jelátvitel (signal transduction) elnevezés a „transduce” szóból származik, aminek jelentése „átvezet” A biológiában a jelátvitel az a folyamat, amikor az extacelluláris jelátviteli molekulák membrán receptorokat aktiválnak, amik az intracelluláris jelátviteli molekulákat válasz adására serkentik A külső és a belső környezet sejtszintű érzékelése szintén a jelátvitelen alapul

5 Sejt kommunikációs útvonalak
A sejtek, amik egymással kommunikálnak egymáshoz viszonyítva közel vagy távol is elhelyezkedhetnek: Helyi szabályozók: citokinek, kemokinek Neurotranszmisszió: acetilkolin Hormon: szteroid és peptid A sejtek direkt kapcsolatok révén is képesek kommunikálni: Sejt-junkciókon keresztül, ami a citoplazma folytonosságát biztosítja Adhéziós molekulákon keresztül

6 Sejt kommunikációs útvonalak
Kiváltó stimulus Citokin termelő sejt Receptor Célsejt Biológiai hatás Közeli sejt Keringés Távoli sejt Autokrin folyamat Parakrin folyamat Endokrin folyamat gén Jel Gén aktiváció

7 A citokinek hatásmechanizmusai
Redundancia Több citokin hasonló hatást fejt ki a célsejtre. Szinergia Két citokin együttes hatása erősebb, mint az additív hatásuk. Antagonizmus Egy citokin gátolja a másik citokin hatását. Pleiotropia Egy citokin különböző hatásokat indukál különböző célsejteken. Hatás Célsejt Aktiváció Proliferáció Differenciáció INF-g IL-12 INF-g, TNF, IL-2 és egyéb citokinek IL-4 IL-2 IL-5 + A kaszkád kezdete Citokin termelő sejt Hízósejt B-sejt Timocita Aktivált Th sejt Gátolja az IL4 indukálta IgE osztályváltást IgE osztály váltást indukál Aktivált Th sejtek Makrofág

8 Extracelluláris jelátviteli molekulák
Hormonok (pl. melatonin) Növekedési faktorok (pl. epidermális növekedési faktor) Extracelluláris mátrix komponensek (pl. fibronektin) Citokinek (pl. interferon-g) Kemokinek (pl. RANTES) Neurotranszmitterek (pl. acetilkolin, neuropeptidek: endorfin, kis molekulák: szerotonin, dopamin) Neurotrofinok (pl. idegnövekedési faktor) Aktív oxigén intermedierek és más töltéssel rendelkező molekulák

9 A jelátvitel három szakasza
Recepció Messengerek (ligand) kötődése a receptorhoz Receptor aktiváció, konformáció változás, kaszkád indítása Transzdukció További fehérjék aktiválása fehérje foszforiláció által: Fehérje kináz Fehérje foszfatáz Másodlagos messengerek: Ciklikus AMP Ca2+ /IP3 Válasz

10 A válasz jellemzői A jel változást hoz létre a sejtben, vagy megváltoztatja a DNS-expressziót a sejtmagban, vagy enzimek aktivitását változtatja meg, amik átrendezik a citoszkeletont stb. A folyamat milliszekundumokig (ion áram), percekig (fehérje- és lipid mediált kinázok kaszkádja), órákig, vagy napokig (gén expresszió) tarthat. A jel amplifikálódik - egy hormon hatására adott válaszban 108 molekula vesz részt. Számos betegség hátterében a jelátviteli útvonalak defektusa áll pl. diabétesz, szívbetegségek, autoimmun betegségek és tumorok, ami a jelátvitel biológiában és orvostudományban betöltött szerepének fontosságát hangsúlyozza.

11 A receptorok fő típusai
Apoláros jel Poláros jel Extracelluláris tér Plazma membrán Citoplazma Membrán-kötött receptor Receptor Intracelluláris tér

12 A sejtfelszíni receptorok
Ligand- függő ioncsatornák: pl. acetilkolin nikotin receptora G- fehérje kapcsolt receptorok: guanin nukleotid kötő fehérjék (G-fehérjék) molekula kicserélők, amik GTP-kötött állapotban aktívak, GDP kötött állapotban inaktívak, inaktiválásukat az intrinszik GTPáz végzi (pl. acetilkolin muszkarin receptora) Enzim-kötött receptorok: pl. inzulin receptor, T-sejt receptor Integrinek Toll-like receptorok

13 Ligand-függő ion csatornák
Ionok Jelátviteli molekula Plazma membrán Citoplazma

14 7-transzmembrán receptorok
GTP g b a Jelátviteli molekula Enzim Enzim GTP a Enzim a g b GDP G-fehérje Aktivált G-fehérje g b Aktivált enzim

15 A neurotranszmisszió mechanizmusa
A szinaptikus vezikulák neurotranszmittereket (NT) tartalmaznak és szabadítanak fel. Felszabadítás során a vezikulák membránja fuzionál a külső sejtmembránnal. A neurotranszmitter molekulák a átjutnak a szinaptikus résen és a posztszinaptikus neuronok receptoraihoz kötődnek, amik ligand-függő ioncsatornák és G-fehérje kapcsolt receptorok lehetnek. A G-fehérje kapcsolt receptorok a preszinaptikus neuronok axon végződésén módosítják a feszültség-függő ioncsatornák funkcióját és modulálják a neurotranszmitter felszabadulását. Neurotranszmitter transzporterek távolítják el a neurotranszmitter molekulákat a szinaptikus résből, amiket ezt követően újból felvehetnek a vezikulák.

16 Neurotranszmisszió Preszinaptikus neuron (axon végződés)
Szinaptikus vezikula NT transzporter Feszültség-függő nátrium csatorna + Neurotranszmitter molekula Ligand-függő ioncsatorna (direkt serkentés vagy gátlás) Posztszinaptikus neuron GPCR (moduláló) +

17 Az enzim receptorok két típusa
Jelátviteli molekula dimerje Inaktív katalitikus domén Aktív katalitikus domén Jelátviteli molekula Enzim Aktivált enzim