OBS: Schema-

1
OBS Schema-ändring!!

• Föreläsningen 15/2 är flyttad till kl 8-10 samma
  dag (i FD5)
• Adnane skakar hand med H.M. Drottningen på
  eftermiddagen (Barncancerfonden)!!!

2
CELLSIGNALERING
3
CELLSIGNALERING

• alla levande celler tar emot och skickar signaler

encellig organism flercellig organism signaler
till/från intracellulär signalering omgivningen
förutsättning för att en fungerande
organism ska utvecklas
4
INNEHÅLL

• Generella principer
• Signalsubstanser
• Receptortyper
• Intracellulära
• Jonkanalsreceptorer
• G-proteinkopplade
• Enzymlänkade
• Intracellulär signalöverföring
• second messengers
• MAP-kinas och JAK/STAT

5
CELLSIGNALLERING
signalerande cell signalmolekyl - receptor
målcell förändring i målcellen reglerar
all cellverksamhet, inkl metabolism, rörelse,
tillväxt, överlevnad, differentiering
6
signalering med membran-bundna molekyler
tex. vid embryonalutv.
signalering med sekreterade molekyler
7
Generella principer

• Varje cell svarar på ett begränsat antal
  signalmolekyler ligander
• - receptoruppsättning
• Olika kombinationer av dessa signaler kan ge
  olika svar i samma cell
• - intracellulär samverkan av signalvägar
• - sekundära budbärare second messengers
• Signalens varaktighet beror av signalsubstansens
  halveringstid och spridningsförmåga

8
(No Transcript)
9
Generella principer signaleringskaskader

• överföring receptor till intracellulär enhet
• förändring till den molekylära form som kan
  stimulera önskat svar
• amplifiering förstärkning
• distribution till olika processer
• modulering välkommen vid varje delsteg

10
SIGNALSUBSTANSER

• Små hydrofoba molekyler
• NO och CO
• Neurotransmittorer
• Peptidhormoner och tillväxtfaktorer
• Eicosanoider
• (Växthormoner)

11
Små hydrofoba

• passerar membran
• binder till intracellulära receptorer
• steroidhormoner
• tyroidhormoner (sköldkörtelhormoner)
• vit. D3
• retinoider

12
steroid- och tyroidhormoner
13
Vitamin D3 och Retinoic Acid
14
NO

• syntetiseras från Arg (eNOS, iNOS)
• diffunderar till grannceller
• binder direkt till enzym i målcellen

ACh
cGMP
NO
relaxerad
nervceller endotelceller glatta
muskelceller
CO

• verkar på liknar sätt som NO
• stimulerar guanylatcyklas

15
Neurotransmittorer

• nervcellers signalsubstanser
• till nervceller eller till andra celltyper
• små hydrofila molekyler
• aktionspotential signalerar frisläppning av
  neurotransmittorer
• diffusion av neurotransmittor över synaptiska
  bassängen
• binder till membranbundna receptorer på målcellen
  (ofta jonkanaler snabb effekt)

16
JONKANALLÄNKAD RECEPTOR
fig. 12.23 resp. 13.23 i boken
17
Neurotransmittorer
18
PEPTIDER- binder membranreceptorer

• peptidhormoner
• insulin, glukagon
• hypofyshormoner GH, FSH, prolaktin etc.
• neuropeptider
• sekreteras av en del nervceller
• endorfin och enkefalin samtidigt hormoner
• tillväxtfaktorer
• EGF, NGF, PDGF
• cytokiner
• membranförankrade tillväxtfaktorer

19
INSULIN
20
EICOSANOIDER

• lipider
• autokrin eller parakrin signalering, binder
  membranreceptorer
• syntetiseras från arakidonsyra, kortlivade
• stimulerar trombocytaggregering, inflammation,
  kontraktion av glatt muskulatur
• acetylsalicylsyra (Aspirin, Treo mfl.) hämmar
  enzymet cyclooxygenas (syntes av prostaglandiner)
  hämmar trombocyter.

21
(No Transcript)
22
RECEPTORER

• intracellulära

• membranreceptorer
• Jonkanalsreceptorer
• G-proteinkopplade
• Enzymlänkade

23
INTRACELLULÄRA RECEPTORER

• signalmolekyler små hydrofoba molekyler
• passerar membran, binder receptor i cytoplasman
  eller i kärnan
• intracellulära receptorer har domains för
  ligandbindning, DNA-bindning, transkriptionsaktive
  ring
• genregulatoriskt protein aktiveras
• styr transkription av RNA

24
Östrogenreceptorn
25
MEMBRANRECEPTORER
26
MEMBRANRECEPTORER

• signalsubstanser de som inte kan passera
  cellmembran
• neurotransmittorer
• peptidhormoner, neuropeptider, tillväxtfaktorer
• eicosanoider
• receptorer kan även blockeras, inaktiveras eller
  överstimuleras av främmande substanser, tex.
  nikotin, valium, morfin farmaka och toxiner
• snabbt svar (sekunder-minuter) ger förändrad
  proteinfunktion
• långsamt svar (minuter-timmar) ger förändring i
  proteinsyntes

27
JONKANALLÄNKAD RECEPTOR
fig. 12.23 resp. 13.23 i boken
28
Jonkanallänkad receptor

• Ligand-gated ion channel
• neurotransmittor binder till receptorn som är
  en jonkanal
• jonkanalen öppnas
• joner strömmar in i/ut ur cellen
• spänningen över cellmembranet ändras

29
G-PROTEINKOPPLADE RECEPTORER

• största gruppen ytreceptorer
• receptorer för bl.a. neurotransmittorer,
  peptider, eicosanoider
• sju a-helices som spänner över membranet

30
G-proteinkopplade receptorer

• ligand binder
• konformationsändring intracellulärt
• interaktion med G-protein
• G-proteinet blir aktiverat

31
G-protein

• en sorts 'guanine nukleotide-binding proteins'
• heterotrimer a, b, g subenheter
• subenhet a binder en guaninnukleotid, som
  reglerar G-proteinets aktivitet
• många olika G-protein finns
• reglerar jonkanaler, bl.a. K-kanaler i
  myokardiet
• aktiverar membranbundna enzymer

32
Aktivering av G-protein
33
ENZYMLÄNKADE RECEPTORER

• receptorn är intracellulärt ett enzym eller är
  associerad med ett enzym
• extracellulär ligandbindande domän
• vanligen en transmembran a-helix
• svar på signalen består av många steg
• snabba svar påverkar ex. cytoskelettet och ger
  bl.a. cellrörelse
• långsamma svar på tillväxtfaktorer, t.e.x. EGF,
  PDGF, NGF

34
Tyrosin-kinasreceptorer

• största familjen enzymlänkade receptorer
• 58 st hos människa
• fosforylerar målproteinet på tyrosin-grupper
• extracellulärt N-terminal ligandbindande
• transmembranell a-helix
• intracellulärt C-terminal med tyrosinkinasaktivite
  t

35
Dimerisering och autofosforylering
36
Downstream Signaling Molecules
37
Avstängning av signal

• tyrosinfosfataser som plockar bort
• fosfatgrupperna
• endocytos av
• hela receptorn och degradering

38
Fler enzymlänkade receptorer

• protein tyrosin-fosfataser
• Receptorassocierade proteaser
• protein-serin/threonin kinas

• guanylylcyklas
• ligandbindning ger cyklas-aktivitet
• GTP -gt cGMP
• cGMP skickar signalen vidare i cellen

39
INTRACELLULÄR SIGNALÖVERFÖRING

• ligand binder receptorn
• Intiterar kedja av molekylära händelser
• receptorn förändras, ev. interagerar med enzym
• intracellulära budbärarmolekyler för signalen
  vidare
• Adenylylcyklas - cAMP
• Guanylylcyklas - cGMP
• Fosfolipas C - inositoltrifosfat (IP3) -
  diacylglycerol (DAG)
• PI3-kinas - fosfatidylinositoltrifosfat (PIP3)
• MÅl för signalöverföring är ofta
• Gentranskription
• Cytoskelett organisation (form, rörelse,
  vidhäftning)
• Metabol aktivitet
• Sekretion

40
cAMP
41
epinephrine inducerar glykogennedbrytning
epinephrin receptor G-protein
adenylylcyklas
cAMP protein A kinas
(-)
Fosforylas-kinas glykogenfosforylas glykogennedb
rytn
glykogensyntas hämmad syntes av glykogen
()
()
(-)
()
42
Fosforylering regleras av Proteinkinas A och
Protein fosfatase 1
43
CyklisktAMP-inducerad genexpression
CRE cAMP response element CREB CRE-binding
protein
cAMP kan även påverka jonkanaler direkt
44
BILDNING AV DAG och IP3

• ligand binder till receptor
• aktivering av Fosfolipas C
• G-prot. kopplad receptor
• Phospholipase C-b
• proteinkinasreceptor
• Phospholipase C-g

45
Hydrolys av PIP2
phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate
diacylglycerol inositol 1,4,5-trisphosphate
46
DAG och IP3

• DAG och Ca2 samverkar
• rekryterar och aktiverar proteinkinas C (PKC)
• PKC translokeras från cytoplasman till
  plasma-membranet
• PKC fosforylerar sina olika målprotein (varierar
  beroende på celltyp)

DAG
IP3
47
IP3 och Ca2

• IP3 binder till receptorer (jonkanallänkad) på ER
• Jonkanaler öppnas och Ca2 flödar ut från ER in
  till cellens cytosol
• Ca2 -koncentrationen ökar
• Ca2 binder till Ca 2 -bindande proteiner som
  ändrar form (akt. enzym)
• inflöde av extracellulärt Ca 2 triggas i många
  fall av ökad Ca 2 -halt i cytosol

48
Calmodulin
ett exempel på Ca 2-bindande protein som
aktiverar målproteiner CaM-kinaser fosforylerar
i sin tur sina målproteiner metabola enzym,
jonkanaler, transkriptionsfaktorer etc. CREB
fosforyleras av både CaM-kinas och protein A
kinas. Här och på många andra ställen styr både
cAMP- och Ca 2-signalvägar tillsammans
49
intracellulär Ca2-koncentration

• en mycket viktig signal
• exciterbara celler nervceller och muskelceller
• Sekretion, aggregering.
• Embryonalutvecklingen

50
Normal platelet function
NO
A.
-
GPIb
Aggregation
vWF
GPIIb/IIIa
PlA1
Fibrinogen
51
MAP kinase pathway

• Mitogen-activated protein kinases
• kaskad av proteinkinaser
• betydelsefulla i alla eukaryota organismer
• styr många av cellens olika svar på signaler,
  tex. celltillväxt, differentiering
• signalerna når tillslut kärnan, där
  transkriptionsfaktorer fosforyleras och aktiveras
• Receptor Ras Raf MEK ERK - målprotein

52
Ett exempel på Ras-aktivering via
Tyrosinkinas-receptor
SH-domain på Grb2 binder aktiverad
receptor Grb2-SOS-komplex aktiverar Ras Ras-GTP
interagerar med olika proteiner som rekryterar
Raf, som aktiveras genom fosforyleringar
53
Aktivering av ERK MAP Kinases
Raf ett kinas som fosforylerar MEK
(MAP-kinas/ERK-kinas) ett kinas som
fosforylerar ERK ett kinas som fosforylerar
andra kinaser, transkriptionsfaktorer etc.
54
ERK inducerar gener
ERK extracellular signal-regulated
kinase aktiverar proteiner i både cytoplasman
och i kärnan
55
JAK/STAT signalväg

• direkt signalväg mellan
• cellyta och kärna
• Cytokinreceptor
• JAK Janus kinase
• STAT signal transducers and
  activators of transcription
• transkriptionsfaktorer

56
Fyra parallella intracellulära signalvägar och
förbindelserna mellan dem

transmembranreceptor tyrosinkinasreceptor G-pr
otein G-protein fosfolipas C adaptorprotein ad
enylatcyklas IP3 DAG Ras-aktiverande prote
in cAMP Ca2 Ras calmodulin Raf
MEK A-kinas CaM-kinas C-kinas ERK Gen
regulatoriska proteiner Övriga målproteiner


57
SAMMANFATTNING

• Cellsignallering på olika avstånd och med olika
  signalsubstanser
• Signalen sätts på och stängs av, interagerar med
  andra signaler
• Signalsubstanser
• Receptortyper
• Intracellulära
• Jonkanalsreceptorer
• G-proteinkopplade
• Enzymlänkade
• Intracellulär signalöverföring
• second messengers cAMP, cGMP, IP3, DAG, Ca 2,
  PIP3
• MAP-kinas och JAK/STAT