Mechanizmy przekazywania sygnału:

• receptorowe białkowe: kinazy tyrozynowe oraz treoninowo-serynowe,

• receptory jądrowe

Receptorowe kanały jonowe

Szybka odpowiedź komórki na bodziec:

1. kanał sodowy bramkowany acetylocholiną: r. cholinergiczny nikotynowy - pobudzenie komórki

2. kanały wapniowe bramkowane napięciem - wydzielenie neurotransmitera

3. kanały wapniowe bramkowane glutaminianem: AMPA i NMDA - długoterminowa potencjacja (LTP)

4. kanały chlorkowe bramkowane GABA - IPSP

5. kanały sodowe otwierane jonami H+ (ASICs - Acid Sensitive Ion Channels)

Temperaturozależne kanały jonowe:

receptory TRP:

> 55oC TRPV-2

> 43oC TRPV-1 (aktywowane także kapsaicyną)

37-42oC TRPV3

25-40oC TRPV4

<22oC - TRPM8 (aktywowane także mentolem)

<15oC - TRPA1 (aktywowane przez cynamon i imbir)

Kanały jonowe otwierane przez sygnały wewnątrzkomórkowe

• kanały dla wapnia otwierane przez IP3 (siateczka śródplazmatyczna, kanał TRP2 w receptorowych komórkach dla feromonów)

• kanały dla jonów (gł. Na+ i Ca2+ otwierane cyklicznym nukleotydem- CNG (cyclic nucleotide gated channel):

• cGMP - pręciki i czopki

• cAMP - receptory węchu

• kanały dla wapnia otwierane podwyższonym stężeniem wapnia w komórce (np. TRPM5 w receptorach smaku słodkiego)

Receptory związane z trimerycznymi białkami G (GPRs)

- Siedem transmembranowych regionów (~22-24 hydrofobowych reszt aa)

- N-koniec po zewnętrznej stronie błony komórkowej

- C-koniec po wewnętrznej stronie błony komórkowej

Receptory związane z trimerycznymi białkami G (GPRs)

1. receptory adrenergiczne a i b (działają poprzez podjednostkę alfa)

- a1 - aktywacja fosfolipazy C: IP3 (otwiera kanały wapniowe) i DAG (aktywuje PKC)

- a2 - zahamowanie cyklazy adenylanowej: obniżenie stężenia cAMP

- b1 i b2 - aktywacja cyklazy adenylanowej: wzrost stężenia cAMP (aktywacja PKA)

2) Receptor cholinergiczny muskarynowy - aktywacja fosfolipazy C przez podjednostkę alfa

3) Receptory smaku słodkiego (T1R2-T1R3) i umami (T1R1-T1R3) - podjednostki beta-gamma aktywują PLC

Receptory smaku gorzkiego - T2Rs - podjednostki beta-gamma aktywują PLC

4) Receptory zapachu - ORs (związane z białkiem Golf.) podjednostka a aktywuje cyklazę adenylanową, a powstały cAMP otwiera kanały CNG dla wapnia i sodu

5) Receptory feromonów - V1R i V2R (vomeronasal receptor) białko G aktywuje PLC, a powstały IP3 otwiera kanały wapniowe TRP2

6) Rodopsyna - (związana z białkiem transducyną) podjednostka a aktywuje fosfodiesterazę cGMP, co powoduje zamknięcie kanałów dla wapnia i sodu (kanały CNG) - hiperpolaryzacja błony

Inne GPRs:

• glukagon

• melatonina

• większość hormonów białkowych i peptydowych (ACTH, wazopresyna, LH, TSH etc. )

cAMP jest regulatorem transkrypcji:

Białko G cyklaza adenylowa cAMP PKA CREB (białko odpowiadające na pobudzenie przez cAMP) CRE (białko aktywowane przez CREB) czynnik transkrypcyjny

PKC - aktywuje czynniki trankrypcyjne - AP-1 (activating protein) (pośrednio, poprzez aktywację syntezy c-fos i c-jun)

Receptory hormonów sterydowych (estrogeny, androgeny, mineralosteroidy i glikosteroidy), melatoniny i trijodotyroniny, 1,25-dihydroxycholekalciferolu, kwasu retinowego.

• indukują transkrypcję i translację

• zmieniają poziom transkrypcji odpowiednich genów

Receptory związane z kinazami białkowymi

Transbłonowe receptory z aktywnością głównie kinazy tyrozynowej (fosforylują tyrozynę) po wewnętrznej stronie błony komórkowej.

Rozpoznają ligandy zaangażowane we wzrost, różnicowanie się i proliferację komórek:

• NGF (Nerve Growth Factor - czynnik wzrostu nerwów),

• PDGF (Plated-derived Growth Factor - „Płytkowy..”),

• FGF (Fibroblast ...)

• EGF (Epidermal...

• TGF (Transforming ... - aktywność kinazy Ser/Thr)

• insulina

• IGF (Insuli-like Growth Factor - „Insulinopodobny..”

Fosforylacja białek:

• ponad 1/3 białek komórki ulega fosforylacji

• istnieje ponad tysiąc kinaz białkowych (tylko u człowieka)

Aminokwasy fosforylowane:

1. Tyrozyna (Y) ~ 1% („kinazy receptorowe”)

2. Treonina (T) ~ 5%

3. Seryna (S) - prawie 95%

Insulina i jej receptor

1. regulacja szybkości wchłaniania i magazynowania glukozy:

- powoduje wbudowanie transporterów glukozy - GLUT4 - w błonę komórkową,

- nasila syntezę glikogenu: aktywuje fosfatazę białkową 1 (PP1), która defosforyluje (aktywuje) syntazę glikogenu (PP1 defosforyluje także kinazę fosforylazy glikogenu i hamuje jej aktywność)

2. regulacja ekspresji genów

3. regulacja różnicowania się i proliferacji komórek

Receptor dla insuliny (dimer), po aktywacji - tetramer

IRS - Insulin Receptor Substrat

SH2 - „SrcHomology” - domena wiążąca fosfotyrozynę

PH - plekstin domain - domena wiążąca inoztylofosforany (fosforyluje v-SNARE i uwalnia pęcherzyk zawierający GLUT4)

PI3,4,5P3- 3,4,5 trifosforan fosfatydyloinozytolu

PDK1 - fosfatydyloinozytolo zależna kinaza białkowa

Regulacja ekspresji genów z wykorzystaniem receptorowych kinaz białkowych

Autofosforylowany receptor insulinowy Grb2 (białko adaptorowe, mające domenę SH2) Sos (aktywator wymiany nukleotydów) Ras-GTP

Aktywacja MAP kinaz (serynowo-treoninowe)

Ras-GTP MAPKKK (np. c-Raf) MAPKK (np. MEK) MAPK (np. ERK) czynniki transkrypcyjne lub fosforylacja

MAPK - mitogen activated protein kinase

ERK - extracellularly regulated kinase

Czynniki transkrypcyjne:

AP-1 (activator protein)

c-Myc (acetylacja H4 i wiązanie innych czynników promujących ekspresję)

STAT (signal transducers and activators of transcription)

Hormon wzrostu, erytropoetyna, prolaktyna, interferon - układ: JAK-STAT)

STAT - Signal Transducers and Activators of Transcription

JAK - Janus Kinase

TGF - transforming Growth Factor

aktywność kinazy Ser/Thr

fizjologia zwierząt wykład 9

5

Receptory związane z trimerycznymi białkami G (GPRs)

Enzym

efektorowy

GDP

a b g

sygnał

Ca²⁺

PKC

PKA

cAMP

DAG

IP₃

a

GTP

Enzym

efektorowy

b g

Część hydrofobowa (400-700 aa's)

Część efektorowa (mogąca posiadać aktywność kinazy Tyr lub Ser/Thr (400-700 aa's)

Część wiążąca cząsteczkę sygnałową (400-700 aa's)

Wiązanie białek adaptorowych i kinaz tyrozynowych:

- interferony, interleukiny

• prolaktyna

• hormon wzrostu (aktywuje syntezę IGF)

Związanie liganda powoduje dimeryzację receptora i aktywację części efektorowej receptora

Aktywność kinazy tyrozynowej:

• czynniki wzrostu („...Growth Factors”)

• insulina, IGF

Do jądra (wiąże DNA)

Pi

Pi

STAT1

SH2

SH2

STAT1

Pi

Pi

SH2

STAT1

SH2

STAT1

Pi

Pi

Pi

Pi

JAK

JAK

Hormon wzrostu, erytropoetyna, prolaktyna, interferon - układ: JAK-STAT)

---