υποδοχείς αισθητικoί νευρώνες ΚΝΣ

Transcript

1 υποδοχείς αισθητικoί νευρώνες ΚΝΣ 1

2 Ειδικοί υποδοχείς (7ΤΜ και υποδοχείς-ιονικοί δίαυλοι) εκφράζονται σε εξειδικευμένους αισθητικούς νευρώνες οι οποίοι μεταβιβάζουν νευρικές ώσεις στο ΚΝΣ 7ΤΜ Δίαυλοι Ιόντων 2 οσμογόνα

3 Όσφρηση α) Οσμογόνα: Σχετικά μικρά, αλλά πτητικά, οργανκά μόρια β) Ύπαρξη σχετικά εξειδικευμένων υποδοχέων* Τα δυο εναντιομερή του ίδιου μορίου είναι διαφορετικά οσμογόνα * κληρονομικές ανοσμίες 3 Αισθητικός νευρώνας

4 ~10 6 αισθητικοί νευρώνες στο κύριο οσφρητικό επιθήλιο Κάθε νευρώνας εκφράζει ένα μόνο γονίδιο οσφρητικού υποδοχέα 1000 διαφορετικά γονίδια υποδοχέων στα τρωκτικά, στον άνθρωπο Όλα τα γονίδια υποδοχέων είναι λειτουργικά στα τρωκτικά. Στα πρωτεύοντα περισσότερα από τα μισά εκφυλίστηκαν σε ψευδο-γονίδια Απώλεια της οξύτητας όσφρησης % των γονιδίων υποδοχέων που παραμένουν λειτουργικά Εκθεση σε οσμογόνο αύξησε τα επίπεδα camp και αυτή η αύξηση παρατηρήθηκε μόνο παρουσία GTP 4 Υποδοχέας-cAMP

5 30-60% ομολογία μεταξύ διαφορετικών οσφρητικών υποδοχέων [Συντηρημένα (μπλε) και ποικίλα (κόκκινα) αμινοξέα] θέση δέσμευσης οσμογόνου? Οι οσφρητικοί υποδοχείς 7ΤΜ πυροδοτούν τη σύνθεση camp, το οποίο προσδένεται και ανοίγει κατιονικούς διαύλους προκαλώντας μεμβρανική εκπόλωση Πώς κάθε αισθητικός νευρώνας επιτρέπει την έκφραση ΜΟΝΟ ενός γονιδίου υποδοχέα??? 5 αποκωδικοποίηση

6 Αποκωδικοποίηση 1. Κάθε νευρώνας εκφράζει ένα μόνο γονίδιο οσφρητικού υποδοχέα Τομή 2. Σχεδόν κάθε οσμογόνο ενεργοποιεί περισσότερους από ένα υποδοχέα, και κάθε υποδοχέας ενεργοποιείται από περισσότερα του ενός οσμογόνα, αλλά με διαφορετική ένταση κάθε φορά 3. Tο κάθε οσμογόνο ενεργοποιεί μοναδικά έναν μοναδικό συνδυασμό υποδοχέων-νευρώνων 4. Νευρώνες που εκφράζουν τον ίδιο υποδοχέα συγκλίνουν στο ίδιο σημείο του οσφρητικού βολβού + Οσμογόνο 1 +Οσμογόνο 2 + Fura-2 cdna PCR Κλωνοποίηση Αλληλούχηση-Χαρακτηρισμός υποδοχέα 1, υποδοχέα 2 κλπ 6 αποκωδικοποίηση

7 Αποκωδικοποίηση: Tο κάθε οσμογόνο ενεργοποιεί έναν μοναδικό συνδυασμό υποδοχέων-νευρώνων νευρώνων Εξετάστηκαν τέσσερις σειρές οργανικών μορίων ως προς την ενεργοποίηση οσφρητικών υποδοχέων 7 γεύση

8 Γεύση: Συνδυασμός αισθήσεων!!! Ιόντα Na+ και Η+ σηματοδοτούν μέσω ειδικών διαύλων Υποδοχείς με 7ΤΜ αποκρίνονται σε πικρές και γλυκές γεύσεις, όπως και στο umami. Γευστικός κάλυκας (150 κύτταρα) Ειδικά για την πικρή γεύση : Οικογένεια ΤΜ υποδοχέων (T2R). Κάθε αισθητικό κύτταρο εκφράζει πολλαπλούς γευστικούς υποδοχείς Υποδοχέας γλουταμινικού (umami) σε γευστικούς κάλυκες 8 όραση

9 nm Όραση Ο ανθρώπινος αμφιβληστροειδής περιέχει ~3 εκ. κωνιοφόρα κύτταρα (έντονη έγχρωμη όραση) ) και 100 εκ. ραβδιοφόρα κύτταρα (αμυδρό φως) μιτοχόνδρια To φωτο-υποδεκτικό μόριο στην δισκοειδή μεμβράνη των ραβδίων είναι η ροδοψίνη, που αποτελείται από την πρωτεΐνη οψίνη (7ΤΜ) και την προσθετική ομάδα 11-cis-ρετινάλη Ραβδιοφόρα κύτταρα αμφιβληστροειδούς 9 Schiff-ισομερίωση

10 Η αλδεϋδική ομάδα της 11-cis-ρετινάλης συνδέεται μεσω βάσης Schiff με την αμινο-ομάδα της λυσίνης 296 της οψίνης στο κέντρο της 7 ης ΤΜ 500nm Schiff Glu 113 (2 η TM) I COO - Lys 296(7 η TM) Απομάκρυνση Glu 113?? Από-πρωτονίωση ρετινάλης Δομική αλλαγή Η απορρόφηση φωτός ισομεριώνει την δεσμευμένη 11-cis-ρετινάλη στην trans μορφή 10 αναλογία

11 Σκεφθείτε την αναλογία, αναφορικά με τις επαγόμενες δομικές αλλαγές που προκαλούνται, μεταξύ : α) της δέσμευσης προσδέματος, πχ της επινεφρίνης, στον β-αδρενεργικό Υποδοχέα, β) της ισομερίωσης 11-cis-ρετινάλης στη ροδοψίνη επινεφρίνη φ 11 Μεταγωγή-τερματισμός Ρετινάλη Μεταγωγή οπτικού σήματος 11

12 Μεταγωγή οπτικού σήματος Ενεργοποίηση ετεροτριμερούς πρωτεΐνης G ενεργοποίηση cgmp φωσφοδιεστεράσης από Gα-GTP κλείσιμο cgmp-ελεγχόμενου ιοντικού διαύλου Ca++ πτώση Ca++ από 500nΜ σε 50 nμ δισκοειδής μεμβράνη Gα-GTP Γουανυλική κυκλάση GTP Φωσφοδιεστεράση cgmp Αυτή η γουανυλική κυκλάση αναστέλλεται ισχυρά από υψηλή [Ca++], ενώ ενργοποιείται σε χαμηλή [Ca++] GMP 12 τερρματισμός

13 Τερματισμός οπτικού σήματος 1. Φωσφορυλίωση υποδοχέα και σύνδεση με παγωνίνη (arrestin). 2. Μετάπτωση Gα- GTP σε Gα-GDP. 3. Τα χαμηλά επίπεδα Ca++ (500nm 50nm) ενεργοποιούν την γουανυλική κυκλάση που αποκαθιστά τα επίπεδα cgmp και επαναφέρει το σύστημα στην αρχική κατάσταση δισκοειδής μεμβράνη Gα-GTP Ca++ Ca++ Γουανυλική κυκλάση GTP Φωσφοδιεστεράση cgmp Αυτή η γουανυλική κυκλάση αναστέλλεται ισχυρά από υψηλή [Ca++], ενώ ενεργοποιείται σε χαμηλή [Ca++] GMP 13 Γουανυλική κυκλάση

14 Ένα άλλο είδος διαλυτής γουανυλικής κυκλάσης με προσθετική ομάδα αίμης- ενεργοποιείται από ΝΟ (μονοξείδιο του αζώτου), το οποίο παράγεται από αργινίνη σε πολλούς ιστούς με τη δράση της συνθάσης του ΝΟ Το cgmp (όπως και το camp) είναι ευρέως διαδεδομένος αγγελιοφόρος και η συγκέντρωσή του καθορίζεται από τη σχετική δραστικότητα γουανυλικής κυκλάσης / φωσφοδιεστεράσης ΝΟ Αποβολή Ca++ Ελάττωση συσταλτικής ισχύος GTP Γουανυλική κυκλάση cgmp Φωσφοδιεστεράση GMP 1. Στην καρδιά το cgmp ελαττώνει τη συσταλτική ισχύ αποβάλλοντας Ca++ Νιτρώδη φάρμακα πχ νιτρογλυκερίνη ( ΝΟ) αντιμετωπίζουν την στηθάγχη σε στεφανιαία νόσο 14 Σηρ. Σώμα

15 2. Στο σηραγγώδες σώμα (Corpus cavernosum) το cgmp πυροδοτεί αγγειοδιαστολή ΝΟ αγγειοδιαστολή στο σηραγγώδες σώμα GTP Γουανυλική κυκλάση cgmp Φωσφοδιεστεράση GMP Η σιλδεναφίλη (Viagra) αναστέλλει σχεδόν εκλεκτικά τη δράση του ισοενζύμου της φωσφοδιεστεράσης στο σηραγγώδες σώμα παρατείνοντας την αύξηση του cgmp σιλδεναφίλη 15 Side effect

16 Α) Η σιλδεναφίλη μπορεί να ενισχύει τη δράση του ΝΟ στη καρδιά σε συνδυασμό με νιτρώδη φάρμακα? Νιτρώδη - Όραση φάρμακα α - Ελάττωση καρδιακής συστολής - Αγγειοδιαστολή στο σηραγγώδες σώμα ΝΟ GTP Γουανυλική κυκλάση cgmp Φωσφοδιεστεράση GMP Β) Η σιλδεναφίλη μπορεί να επηρεάζει την όραση? σιλδεναφίλη 16 κωνιοφόρα

17 Τα κωνιοφόρα κύτταρα (έντονη έγχρωμη όραση) εκφράζουν φωτο-υποδεκτικές πρωτείνες (7ΤΜ) ανάλογες της ροδοψίνης Στα ανθρώπινα κωνιοφόρα υπάρχουν τρεις υποδοχείς με απορρόφηση στο κόκκινο, μπλε, πράσινο και ~40% ομολογία με τη ροδοψίνη. Οι υποδοχείς για το πράσινο και κόκκινο είναι κατά 98% ομόλογοι. 17 αχρωματοψία

18 Ανασυνδυασμοί γονιδίων φωτο-υποδεκτικών γονιδίων για το ερυθρό και το πράσινο μπορεί να οδηγήσουν σε αχρωματοψία (το πείραμα του Dalton από τον τάφο) Χ χρωμόσωμα Αδυναμία διάκρισης πράσινου-ερυθρού στο 5% των ατόμων 18 ακοή

19 Η ακοή βασίζεται στην ανίχνευση μηχανικών ερεθισμάτων Μηχανική κάμψη της δέσμης τριχών από ένα ηχητικό κύμα (>0.3nm) προκαλεί αλλαγή του μεμβρανικού δυναμικού του τριχωτού κυττάρου μέσω μηχανο-αισθητικών διαύλων Αισθητικός νευρώνας Η Drosophila ανιχνεύει μικρορεύματα αέρα και μονοκύτταροι οργανισμοί ανιχνεύουν την αύξηση της ωσμωτικής πίεσης Που στηρίζεται η ικανότητα να εντοπίζουμε τη προέλευση του ήχου?? 19 αφή

20 Η αίσθηση της αφής: Ανίχνευση πίεσης, θερμοκρασίας και πόνου Καψαϊκίνη και η ανακάλυψη των αλγο-υποδοχέων (VR1) Ο υποδοχέας VR1 (δίαυλος Ca++) Ο υποδοχέας VR1 (υποδοχέας καψαϊκίνης) αποκρίνεται επίσης σε υψηλές θερμοκρασίες και χαμηλές τιμές ph 20 more

21 Ορισμένα βακτήρα (μαγνητοτακτικά), ψάρια και πτηνά αντιλαμβάνονται το γήινο μαγνητικό πεδίο Mαγνητοτακτικά βακτήρα «περιέχουν» μαγνητίτη Fe3O4 Φερομόνες και συμπεριφορά 21

22 Ερωτήσεις Stryer 5, 6, 8, 9, σελ