Βιολογικές Μεμβράνες και Μεταγωγή Σήματος

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Βιολογικές Μεμβράνες και Μεταγωγή Σήματος Υποδοχείς G proteins Τελεστές Διδάσκουσα: Καθ. Μαρία - Ελένη Ε. Λέκκα

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

3 12. ΥΠΟΔΟΧΕΙΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΜΕΜΒΡΑΝΩΝ M. Λέκκα 2011 Συνδεόμενοι με διαύλους ιόντων Καταλυτικοί υποδοχείς Υποδοχείς συνδεόμενοι με G-πρωτεΐνες Η πρωτεΐνη πρέπει να περιέχει τουλάχιστον μία διαμεμβρανική περιοχή Η κατάταξη γίνεται με βάση τη δευτεροταγή δομή. Ο αριθμός και η διευθέτηση των διαμεμβρανικών αυτών περιοχών είναι ο βασικός παράγοντας κατάταξης

4

5

6

7

8

9

10

11 TAXEIEΣ ΚΑΙ ΒΡΑΔΕΙΕΣ ΑΠΟΚΡΙΣΕΙΣ

12 13. M. Λέκκα BXM-3 /2010 ΤΕΛΕΣΤΕΣ EFFECTORS Tα συστήματα μεταγωγής (μορφοτροπήςμεταλλαγής) του εξωκυττάριου σήματος Αδενυλική κυκλάση Γουανυλική κυκλάση Φωσφολιπάσες (PLA 2, PLC)

13 Σύστημα αδενυλικής κυκλάσης To camp παράγεται από ΑΤΡ μέσω της αδενυλικής κυκλάσης (ΑC). Αποικοδομείται από φωσφοδιεστεράσες (PDE). Συνεντοπίζεται σε υποκυττάριες θέσεις μαζί με τις ΑC, PDE και μόρια στόχους όπως η πρωτεϊνική κινάση Α (ΡΚΑ). Έτσι ελέγχεται με ακρίβεια η σύνθεση, αποικοδόμηση και η στόχευσή του.

14 15-2. Aποκρίσεις που διαμεσολαβούνται από ορμόνες μέσω κυκλικού AMP Εξωκυττάριο σηματοδοτικό μόριο Αδρεναλίνη Αδρεναλίνη Αδρεναλίνη, ACTH, γλυκαγόνη ACTH Ιστός-Στόχος Καρδιά Μύς Λιπώδης ιστός Επινεφρίδια Κύρια απόκριση Αύξηση καρδιακής συχνότητας & έντασης καρδιακής συστολής Αποδόμηση γλυκογόνου Αποδόμηση λίπους Έκκριση κορτιζόλης ACTH: Φλοιοεπινεφριδιοτρόπος ορμόνη (Adrenocorticotropic Hormone, corticotropin)

15 Aδενυλική κυκλάση-camp

16 Το camp αποτελεί ενδοκυττάριο Ενεργοποίηση αγγελιοφόρο της στα AC ευκαρυωτικά κύτταρα.

17 Αδενυλoκυκλάση Η αδενυλοκυκλάση (ΑC) είναι διαμεμβρανική πρωτεϊνη με 12 διαμεμβρανικές περιοχές Οι δραστικές της περιοχές είναι κυτοπλασματικές (N-terminus, C1a, C1b, C2a και C2b. Στα θηλαστικά υπάρχουν 10 ισοένζυμα AC

18 Ρύθμιση της Αδενυλoκυκλάσης Regulation of adenylyl cyclases. Adenylyl cyclases have an NH 2 terminal domain, two sets of six transmembrane domains, two cytosolic domains, C 1 and C 2, and a C terminus. A variety of factors influence AC activity by binding to specific regions of the cytosolic domains. For example, G αi inhibits AC by interacting with C 1a ; calcium-calmodulin, PKA and CaM kinase IV interact with C 1b ; whilst G αs, PKC, Gβγ and CaM kinase II act via C 2a.

19 Φωσφoδιεστεράσες Είναι ομάδα ισοενζύμων (>40) που κατατάσσονται σε 11 οικογένειες στα ευκαρυωτικά κύτταρα. Η ταξινόμησή τους βασίζεται σε Εξειδίκευση υποστρώματος Ρυθμιστικούς παράγοντες (Ca 2+, φωσφορυλίωση από ΡΚΑ, β- αρρεστίνη κλπ) Στην κατανομή στους ιστούς Οι αναστολείς των PDE επιτείνουν τη δράση του camp ή cgmp Η σινεδαφίλη (Sildenafil, Viagra) είναι γνωστός αναστολέας της ειδικής cgmp για PDE - 5, που επάγει την αγγειοδιαστολή. Αναστολείς της PDE ελέγχονται για τη θεραπεία καρδιαγγειακών και ψυχιατρικών νοσημάτων, όπως για η πνευμονική υπέρταση, στεφανιαία νόσος, κατάθλιψη, σχιζοφρένεια κλπ

20 ΦΩΣΦΟΛΙΠΑΣΕΣ Η PLA 1 καταλύει την υδρόλυση των λιπαρών οξέων στη θέση 1 Η PLA 2 στη θέση sn-2 Η PLC καταλύει την υδρόλυση φωσφοδιεστερικού δεσμού στη θέση 3 Η PLD καταλύει την υδρόλυση φωσφοδιεστερικού δεσμού μεταξύ του φωσφορικού άλατος και της πολικής ομάδας Ανθεκτικοί στη δράση φωσφολιπασών και χημικών κατεργασιών, όπως είναι η ήπια αλκαλική υδρόλυση είναι ο αιθερικός και ο φωσφονικός δεσμός ΑΣΚΗΣΗ

21 ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΑ ΠΑΡΑΓΩΓΑ ΦΩΣΦΟΛΙΠΑΣΩΝ Οι φωσφολιπάσες παράγουν ποικιλία δεύτερων λιπιδικών αγγελιοφόρων. Κατά τις διαδικασίες μεταγωγής σήματος που υποκινούνται από μία ευρεία ποικιλία αγωνιστών, οι οποίοι συχνά οδηγούν σε ενεργοποίηση G πρωτεϊνών και πρωτεϊνικών τυροσιλοκινασών, ενεργοποιούνται κυρίως οι PLA2, PLC και PLD. Τα προϊόντά τους, αραχιδονικό, λυσοφωσφολιπίδια, IP3, DAG και PA παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στην κινητοποίηση άλλων διαδικασιών, όπως διάνοιξη καναλιών Ca2+ και ενεργοποίηση PKC. Σε άλλες περιπτώσεις τα λιπιδικά αυτά προϊόντα επάγουν άλλους μεταβολίτες, όπως PAF και προσταγλανδίνες που μπορούν να αποτελέσουν αγωνιστές με τη σειρά τους

22 RESPONSE DYNAMICS OF LIPID- DERIVED MESSENGERS PRODUCED BY SIGNAL-ACTIVATED PHOSPHOLIPASES TIME TIBS 1992

23 ΦΩΣΦΟΛΙΠΑΣΗ Α 2 (PLA 2 ) Τα προϊόντα της δράσης της PLA 2, το αραχιδονικό οξύ και τα λυσοφωσφολιπίδια, εμπλέκονται στη διαδικασία μεταγωγής σήματος σαν πρόδρομα μόρια άλλων λιπιδικών μεσολαβητών, όπως είναι οι προσταγλανδίνες και τα λευκοτριένια.

24 ΦΩΣΦΟΛΙΠΑΣΗ C (PLC) (φωσφοϊνοσιτιδάση) Τουλάχιστον 25 διαφορετικοί υποδοχείς ενεργοποιούν τον τελεστή της PLC Οι PLCs ταξινομούνται με βάση την ακολουθία και το είδος των αμινοξέων τους, ενώ διάφορες ισομορφές παράγονται με διαφορικό μάτισμα (alternative splicing). 1. PLCβ: 4 ισότυποι (β1-4), ενεργοποιούμενοι από GPCRs 2. PLCγ: 2 ισότυποι (γ1, γ2), ενεργοποιούμενοι από τυροσινοκινάσες και σε μερικές περιπτώσεις από GPCRs (Τ, B lymphocytes,διαφοροποίηση, καρκινογένεση) 3. PLCδ: 4 ισότυποι (δ1-4), ενεργοποιούμενοι από Ca 2+ και πιθανώς από Gh.

25 Aποκρίσεις που διαμεσολαβούνται από την ενεργοποίηση φωσφoλιπάσης C Σηματοδοτικό μόριο Βαζοπρεσσίνη (πρωτεϊνική ορμόνη Ακετυλοχολίνη Ακετυλοχολίνη Θρομβίνη (πρωτεολυτικό ένζυμο) Ιστός-Στόχος Ήπαρ Πάγκρεας Λείοι μυς Αιμοπετάλια Κύρια απόκριση Αποδόμηση γλυκογόνου Έκκριση αμυλάσης (πεπτικό ένζυμο) Συστολή Συσσώρευση

26 METAΒΟΛΙΣΜΟΣ ΦΩΣΦΑΤΙΔΥΛΟ-ΙΝΟΣΙΤΟΛΗΣ

27

28

29 Δομικές περιοχές των PLC Υπάρχουν τουλάχιστον 13 ισομορφές PLC Κοινό τους χαρακτηριστικό είναι η παρουσία PH περιοχών που εξασφαλίζουν τη σύνδεση με φωσφορική φωσφατιδυλοϊνοσιτόλη Η περιοχή EF είναι περιοχή χαμηλής συγγένειας πρόσδεσης του Ca++ Οι δομικές περιοχές των πρωτεϊνών έχουν μοτίβα αλληλεπίδρασης πρωτεΐνηςπρωτεΐνης Οι PLCβ ενεργοποιούνται από υποδοχείς G πρωτεΐνης, ενώ οι PLCγ από υποδοχείς με ενεργότητα κινάσης τυροσίνης.

30 Σύστημα γουανυλικής κυκλάσης Στα σπονδυλωτά η όραση διαμεσολαβείται από διαύλους ιόντων που ενεργοποιούνται από cgmp και όχι από camp Το cgmp παράγεται από το ένζυμο γουανυλική κυκλάση και αποδομείται από μια φωσφοδιεστεράση G: Γουανίνη Γουανυλική κυκλάση G G GMP Κυκλικό GMP GMP G 5 GMP Άσκηση φοιτητών-όραση

31

32 Τέλος Ενότητας

33 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

34 Σημειώματα

35 Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ.

36 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκουσα: Καθ. Μαρία - Ελένη Ε. Λέκκα. «Βιολογικές Μεμβράνες και Μεταγωγή Σήματος. Υποδοχείς G proteins - Τελεστές». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:

37 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1]