A plazma membrán Na,K-ATPase

Az előadások a következő témára: "A plazma membrán Na,K-ATPase"— Előadás másolata:

1 A plazma membrán Na,K-ATPase
Dr. Ádám Veronika

2 A LIPID KETTŐS RÉTEG PERMEABILITÁSA
O2 HIDROFÓB MOLEKULÁK H2 H2O urea glycerol CO2 KIS, POLÁROS MOLEKULÁK glucose sucrose NAGY, POLÁROS MOLEKULÁK Cl- K+ Na+ Ca2+ IONOK

3 Na+, A- à nem permeabilis
Modell sejt Extracellularis Intracellularis + Na A K Cl 30 116 90 4 - + + - + K+, Cl- à permeabilis Na+, A- à nem permeabilis Nernst egyenlet K+ equilibrium potential: no net K+ movement Valójában: limitált Na+ permeabilitás

4 from the cytoplasmic side
Li+ can replace Na+ from the cytoplasmic side but with lower efficiency [Na+]o140 mM 3 : 2 elektrogén Na,K-ATPase [Na+]i 10 mM [K+]i 140 mM [K+]o 5 mM ATP ADP - 90 mV ATP [Ca2+]i ADP K+ 100 nM Ca2+-ATPase [Ca2+]i 2 mM

5 Goldman – Hodgkin – Katz egyenlet
Nernst egyenlet Goldman – Hodgkin – Katz egyenlet

6 E1 forma Kation kötőhely intracellulárisan Nagy affinitás Na és ATP iránt (0.2 mM) E2 forma kis affinitás ATP iránt 150 mM

7 Ionofor domain: 3,4,5,(8?) transzmembrán szegment
b-alegység -55 k Da - 4 izoforma - Aktivitáshoz szükséges - S–S szükséges -Glikoziláció aktivitáshoz nem kell 100 kDa 4 izoforma Ionofor domain: 3,4,5,(8?) transzmembrán szegment 369 - aszpartát

8

9 P-típusú ATP-ázok Na, K-ATPáz α1 α2 α3 α4
K, H-ATPáz (K+-absorption; H+- excretion) gyomor parietális sejtek

10 P-típusú ATP-ázok SERCA ATPáz SERCA 1 harántcsíkolt izom
SERCA 2 szívizom, simaizom, harántcs. - foszfolamban SERCA 3 trombocita, endotel sejt Plazma membrán Ca2+- ATPaz PMCA 1 általános PMCA 2 neuron - higher affinity for cAMP phosphorylation than PMCA 4 PMCA 3 harántcsíkolt izom, agy PMCA 4 általános PMCA 5 ATP dependens aminofoszfolipid transzlokáz foszfatidil szerin, foszfatidil etanolamin asszimetrikus membran eloszlás

11 Extracell. Na+ Citoplazma ATP K+ ATP

12 a2b2 tetramer (270 kD) Optimális foszfolipid környezet Fluiditás
Rekonstruálták lipid vezikulákba

13 Ouabain Na+ Ca2+ Ca2+ ATP-áz izoformák: Legalább 5 különböző gén àa
Alternatív transzkripció (splicing) àb Különbözik az ouabain érzékenység, ion aktív. àkülönb. szervek

14 Piros gyűszűvirág (Digitalis purpurea)

15 α alegység izoformák α1 - legtöbb sejtben, epithel sejtekben kizárólag ez α2 - harántcsíkolt izom, agy, szív α3 - neuronok, szív α4 - here Szívglikozidok iránti eltérő érzékenység: Kd α > α > α1 0.1 pM nM mM

16 Na, K - ATPaz KMK+ ~ 0.5 mM KMNa+ 10-20 mM
KM ATP catalytic site 0.2 mM Citoplazma loop C terminalisán cAMP-dependens foszforiláció àenzim gátlás Foszforiláció protein kináz C – az enzim fokozott endocitozisa

17 A digitalis-like compounds (DLC) hatásai

18 A pumpa a [Na+]i változásra reagál
A pumpa működéséhez: Na+i és K+o szükséges A [K+]o teliti a K-kötőhelyet [Na+]i < mint, ami az 50 %-os telitéshez szükséges A pumpa a [Na+]i változásra reagál

19 A sejt teljes ATP termelésének ~ 30%-a
neuronokban, idegsejtekben 50 % lehet (Na, K-ATPáz: feszültség -függő Na+ csatorna = 10 :1) Normál [Na+]i és [K+]o à pumpa aktivitás 10-15%-a a maximumnak à nagy reserv kapacitás Neuronokban 2.5 – 25 x aktivitás fokozódás akciós potenciál során K0.5 ATP-re µM Anoxia!

20 Reguláció γ – subunit (1978) Jelentősége:anoxiában
szövet-specifikus Na, K-ATPáz regulátor (vese, pancreas, fötális máj) 7.2 KDa (58 aminosav) - egy transzmembrán domain Nem integráns része az enzimnek Növeli az enzim ATP iránti affinitását Szerepe van a K+ általi aktiválásban Jelentősége:anoxiában Fiziológiásan a vese velőállomány közel anoxiás körülmények között működik Reabszorpciók a Na-pumpa kontrollja alatt állnak Kis mértékű ATP affinitás növekedés → pumpa aktivitás ↑ (Fine tuning! Nagy mértékű affinitas növekedés további ATP ↓ okozna!)

21 Reguláció HORMONOK KORTIKOSZTEROIDOK (aldoszteron, dexamethazon) vese
aldoszteron: csökent Na+ bevitelhez való long-term adaptáció vese long term hatás - fokozott Na,K-ATPáz mRNS expresszió short term hatás - enzim aktivitás fokozás (Na+ iránti KM csökkentés?) long term upreguláció - α1, α2, α3 izoformákra leírták (simaizom, agy, szív) ENDOGEN STROFANTIN

22 ESSZENCIÁLIS HIPERTÓNIA (Só - térfogat dependens - alacsony renin szint)
Vese Na+ ürítés ↓ ↓ [Na+] plazma ↑ Keringő vértérfogat ↑ ? ↓ ? Ouabain felszabadulás - mellékvesekéreg Vasculáris tónus ↑ [Na+]i ↑ → Na - Ca csere → [Ca2+]i ↑ Hosszan tarto kezeles sziv glikozidokkal → → hipertonia

23

24 DOPAMIN Vese proximális tubulusokban is szintetizálódik
- natriuretikus faktor (paracrin és autocrin módon) Na,K-ATPáz gátlás → csökkent Na+ reabszorpció magas sóbevitel esetén fiziológiás jelentőségű D1 és D2 receptorok PKC - foszforiláció - az enzim fokozott endocitózisa PKA - enzim foszforiláció + DARPP-32 foszforiláció (dopamin és cAMP regulált foszfoprotein) ↓ protein foszfatáz 1 gátló

25 dependent phosphatase Phospho-Na+, K+-ATPase Dephospho-Na+, K+-ATPase
Dopamine(Signal A) Signal B Ca2+ cAMP DARPP-32 (inactive) Ca2+/calmodulin dependent phosphatase PKA DARPP-PO4 (active) Inhibits Protein phosphatase-1 Phospho-Na+, K+-ATPase (inactive) Dephospho-Na+, K+-ATPase (active) PKA, PKC Intracellular Na+ á Membrane potential â Intracellular Na+ â Membrane potential á

26 ADRENALIN Szovetspecifikus hatas Na,K-ATPáz aktiválás a harántcsíkolt izomban - izommunka utáni hiperkalemiát csökkenti

27 NORADRENALIN enzim stimulálás
szövetspecifikus (pl. adipocita, miocita, máj, vese) Altalaban a katekolaminok (A, NA) hatasa az enzimre: non-receptor hatás - gátló fémionokat kelál receptor - α1 PKC - β PKA neuron: ion egyensúly visszaállítás elektromos stimulációt követően vese: hatása a dopaminéval ellentétes

28 INZULIN Short term hatás: stimuláció
(enzim transzlokációja a plazmamembránba) Long term hatás: komplex fokozott vagy csökkent expresszió ↓ diabetesben fontos lehet

29 Na,K-ATPáz kitüntetett sejttípusokban
Vese:Na reabszorpció Na/Ca csere digitalis Stretch aktivált csatornák működése után a Na kipumpálása neuron glia

30 Másodlagos aktív transzportok Na kotranszporterek
*Glukoz felszivodas *Aminosav felszivodas *Ca2+ (Na+-Ca2+csere) *Kolin felvetel a kolinerg axon terminalisba *Adrenalin, noradrenalin. dopamin, szerotonin felvetel az axon terminalisba *Na+-H+ csere Gátolhatók a specifikus gátlókkal + ouabainnal

31

32 Na-H CSERETRANSZPORTER (NHE)
-77 mV pH = 7,08 83 nM pH = 7,38 44 nM Na+ H+ 1:1 nem elektrogén [H+]i = 730 nM pH = 6.13

33 Vese Na+ reabszorpció Proximális tubulus Gyűjtőcsatorna
(Na+-H+ csere) Gyűjtőcsatorna (Na+ csatorna) Ca = szensav anhidraz

34 5 izoforma 12 transzmembrán régió NHE 1 általános (basolateralis membrán) regulált, neurotranszmitterek hormonok növekedési faktorok sejt térfogat csökkenés H+ affinitás ↑→ citoplazma alkalinizálás NHE 3 epitel sejtek apikalis membránjában NHE 5 agy, lép, testis

35 Vezikuláris neurotranszmitter antiporter 12 transzmembrán szegmens
Proton antiporter (vezikuláris membrán antiporterek, VMAT) széles szelektivitás: DA, NA, szerotonin VMAT1 agy, perifériás neuroendokrin sejtek VMAT2 neuronok, mellékvese kromaffin sejtek hisztamint is transzportál VAChT kolinerg szinapszisokban H+ ionofórokkal gátolható

36 Neurotranszmitterek ~ pH = 6 ATP H+ ADP H+ Citoplazma