Biochemie 2
Signaltransduktion
Signaltransduktion
Begriffe: Rezeptor, Ligand, Domäne; Signaltransduktion
Signaltransduktion:
Signalweiterleitung. Vorgang, durch den ein Signal an der Zelloberfläche durch eine Abfolge von Zwischenschritten in eine bestimmte zelluläre Antwort umgewandelt wird. Übermittelt durch eine Folge miteinander gekoppelter biochemischer Reaktionen.
Erkennung-Übertragung-Antwort
Rezeptor: Ein Protein oder Proteinkomplex bei dem nach Bindung eines Signalmoleküls (von innen oder aussen) eine Signalkaskade ausgelöst wird.
Intrazellulär: Kann passiv in Membrane eindringen
Membranständig: Kann nicht in Zelle endringen
Ligand: Signalmolekül
Domäne: Funktionelle Untereinheit von Protein
Der Weg vom extrazellulären Signal bis zur Zellulären Antwort
Nach Bindung von Signalmolekülen an die entsprechenden Rezeptoren werden Prozesse ausgelöst, die schliesslich zu wichtigen physiologischen Reaktionen führen.
Phasen:
1. Erkennung (Signalmolekül--> Rezeptor)
2. Übertragung (Signalübertragungskaskade)
3. Antwort (Aktivierung der Zellulären Antwort)
Begriffe: Enrokrin, Autokrin und Parakrin, membranständige Signalmoleküle
Endokrin: Signalmoleküle werden ausgeschüttet (Bsp. Hormone) und gehen über Blutbahn zum Rezeptor der Zielzelle
Autokrin: Signalmoleküle wirken auf selbe Zelle ein von der sie ausgeschüttet werden
Parakrin: Die Zelle welche Signalmoleküle ausschüttet befindet sich in unmittelbarer Nähe (neben) der Zielzelle
Membranständige Signalmoleküle: Sind in Membran der Zelle eingebettet
Aufbau von Rezeptoren
Bindungsstelle für Ligand wird als aktives Zentrum bezeichnet
Durch die Ligandenbindung an den Rezeptor verändert sich die Tertiär- bzw. Quartärstruktur des Rezeptors, was eine Aktivierung des Rezeptors bewirkt
''Schalter'' von intrazellulären Signaltransduktionswegen
Prinzipien von intrazellulären Signaltransduktionswegen
Proteinkinasen/Phosphatasen:
Eine Aktivierung eines Zelloberflächenrezeptors bewirkt direkt oder indirekt Änderungen in der Phosphorylierung durch eine Aktivierung von Proteinkinasen bzw. Proteinphosphatasen.
Phosphorylierung von versch. Proteinkinasen x-z in Phosphyrilierungskaskade bis schliesslich das Protein, welches für Zelluläre Antwort zuständig ist von aktivierter Proteinkinase z aktiviert wird. Proteinphosphatesen katalysieren dabei die Abspaltung der Phosphatgruppen, damit Proteine wieder bereit sind für Signal.
Second messenger (Beschreibung, Aktivierung und warum Konz tief (???) gehalten werden soll)
Beschreibung:
-Die Bindung des Liganden (first messenger) an Oberflächenrezeptoren --> kurzzeitigen intrazellulären Anstieg von Signalmolekülen (second messenger).
-Second messenger verstärken das Signal und binden wiederum an andere Proteine, so dass deren Aktivität modifiziert wird
- Das first messenger Signal kann durch second messenger stark amplifiziert (vermehrt/verstärkt) werden
-Mehrer second messenger können an Signalübertragung beteiligt sein
-Die wichtigsten:
Ca 2+ Ionen: Muskelkontraktion, Exocytose, Aktiviert u.a Proteinkinase C, Camodulin Kinase II (bindet-> Konformationsänderung)
Cyclisches AMP: durch membranständige Adenylatcyclase aus ATP gebildet, conc Anstieg und Abbau ist sehr schell (conc steigt 20mal), aktiviert Proteinkinase A, in vielen Geweben mit unterschiedlichen Reaktionen-> viele Hormone induzieren cAMP anstieg
G-Protein-gekoppelte Rezeptoren Mechanismus (Skizze)
-Häfigster Rezeptortyp
-Das trimere G-Protein besteht aus drei verschiedenen Polypeptidketten, d.h. α, β γ- Untereinheiten. Die α und γ-Untereinheiten sind über kovalent gebundene Fettsäuren in der Membran verankert. Die α-Untereininheit bindet und kann GTP zu GDP hydrolysieren Die β- und γ-Untereinheiten formen einen kompakten Komplex (βγ).
Effektorproteine von G-Proteingekoppelten Rezeptoren
-Einer der häufigsten Effektorproteine von G-Proteinen ist die Adenylatcyclase (wird je nach Ligand aktiviert oder gehemmt)
Adenylatcyclase:cAMP conc steigt oder sinkt je nach Hormon
zB beta-adrenerger Rezeptor:
Adrenalin-> G-Protein-> Adenylatcyclase-> cAMP steigt-> Proteinkinase A (PKA) aktiviert-> Phosphorylase aktiviert-> Glykogenabbau-> Glucose-1-phosphat -> schnelle Zellantwort
Oder: PKA phosphoryliert auch Glykogensynthase-> Glycogenaufbau-> langsame Zellantwort
K+-Ionenkanal
Acetylcholin bindet an muskarinischen Ach-Rezeptor (Herzmuskel)-> G-Protein-> beta/gamma bindet an K+ Kanal-> öffnet sich-> hyperpolarisation Membran-> Senkung Herzfrequenz
Phospholipase C
IP3-> öffnet Ca2+ -Kanal-> Ca2+ steigt-> bindet an Proteinkinase C (PKC)->Phosphoryliert Substrat
Mehrere second messenger involviert
Verschiedene Signaltransduktionswege von G-Protein gekoppelten Rezeptoren
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Begriffe: Rezeptor, Ligand, Domäne; Signaltransduktion
Signaltransduktion:
Signalweiterleitung. Vorgang, durch den ein Signal an der Zelloberfläche durch eine Abfolge von Zwischenschritten in eine bestimmte zelluläre Antwort umgewandelt wird. Übermittelt durch eine Folge miteinander gekoppelter biochemischer Reaktionen.
Erkennung-Übertragung-Antwort
Rezeptor: Ein Protein oder Proteinkomplex bei dem nach Bindung eines Signalmoleküls (von innen oder aussen) eine Signalkaskade ausgelöst wird.
Intrazellulär: Kann passiv in Membrane eindringen
Membranständig: Kann nicht in Zelle endringen
Ligand: Signalmolekül
Domäne: Funktionelle Untereinheit von Protein
Der Weg vom extrazellulären Signal bis zur Zellulären Antwort
Nach Bindung von Signalmolekülen an die entsprechenden Rezeptoren werden Prozesse ausgelöst, die schliesslich zu wichtigen physiologischen Reaktionen führen.
Phasen:
1. Erkennung (Signalmolekül--> Rezeptor)
2. Übertragung (Signalübertragungskaskade)
3. Antwort (Aktivierung der Zellulären Antwort)
Begriffe: Enrokrin, Autokrin und Parakrin, membranständige Signalmoleküle
Endokrin: Signalmoleküle werden ausgeschüttet (Bsp. Hormone) und gehen über Blutbahn zum Rezeptor der Zielzelle
Autokrin: Signalmoleküle wirken auf selbe Zelle ein von der sie ausgeschüttet werden
Parakrin: Die Zelle welche Signalmoleküle ausschüttet befindet sich in unmittelbarer Nähe (neben) der Zielzelle
Membranständige Signalmoleküle: Sind in Membran der Zelle eingebettet
Aufbau von Rezeptoren
Bindungsstelle für Ligand wird als aktives Zentrum bezeichnet
Durch die Ligandenbindung an den Rezeptor verändert sich die Tertiär- bzw. Quartärstruktur des Rezeptors, was eine Aktivierung des Rezeptors bewirkt
''Schalter'' von intrazellulären Signaltransduktionswegen
Prinzipien von intrazellulären Signaltransduktionswegen
Proteinkinasen/Phosphatasen:
Eine Aktivierung eines Zelloberflächenrezeptors bewirkt direkt oder indirekt Änderungen in der Phosphorylierung durch eine Aktivierung von Proteinkinasen bzw. Proteinphosphatasen.
Phosphorylierung von versch. Proteinkinasen x-z in Phosphyrilierungskaskade bis schliesslich das Protein, welches für Zelluläre Antwort zuständig ist von aktivierter Proteinkinase z aktiviert wird. Proteinphosphatesen katalysieren dabei die Abspaltung der Phosphatgruppen, damit Proteine wieder bereit sind für Signal.
Second messenger (Beschreibung, Aktivierung und warum Konz tief (???) gehalten werden soll)
Beschreibung:
-Die Bindung des Liganden (first messenger) an Oberflächenrezeptoren --> kurzzeitigen intrazellulären Anstieg von Signalmolekülen (second messenger).
-Second messenger verstärken das Signal und binden wiederum an andere Proteine, so dass deren Aktivität modifiziert wird
- Das first messenger Signal kann durch second messenger stark amplifiziert (vermehrt/verstärkt) werden
-Mehrer second messenger können an Signalübertragung beteiligt sein
-Die wichtigsten:
Ca 2+ Ionen: Muskelkontraktion, Exocytose, Aktiviert u.a Proteinkinase C, Camodulin Kinase II (bindet-> Konformationsänderung)
Cyclisches AMP: durch membranständige Adenylatcyclase aus ATP gebildet, conc Anstieg und Abbau ist sehr schell (conc steigt 20mal), aktiviert Proteinkinase A, in vielen Geweben mit unterschiedlichen Reaktionen-> viele Hormone induzieren cAMP anstieg
G-Protein-gekoppelte Rezeptoren Mechanismus (Skizze)
-Häfigster Rezeptortyp
-Das trimere G-Protein besteht aus drei verschiedenen Polypeptidketten, d.h. α, β γ- Untereinheiten. Die α und γ-Untereinheiten sind über kovalent gebundene Fettsäuren in der Membran verankert. Die α-Untereininheit bindet und kann GTP zu GDP hydrolysieren Die β- und γ-Untereinheiten formen einen kompakten Komplex (βγ).
Effektorproteine von G-Proteingekoppelten Rezeptoren
-Einer der häufigsten Effektorproteine von G-Proteinen ist die Adenylatcyclase (wird je nach Ligand aktiviert oder gehemmt)
Adenylatcyclase:cAMP conc steigt oder sinkt je nach Hormon
zB beta-adrenerger Rezeptor:
Adrenalin-> G-Protein-> Adenylatcyclase-> cAMP steigt-> Proteinkinase A (PKA) aktiviert-> Phosphorylase aktiviert-> Glykogenabbau-> Glucose-1-phosphat -> schnelle Zellantwort
Oder: PKA phosphoryliert auch Glykogensynthase-> Glycogenaufbau-> langsame Zellantwort
K+-Ionenkanal
Acetylcholin bindet an muskarinischen Ach-Rezeptor (Herzmuskel)-> G-Protein-> beta/gamma bindet an K+ Kanal-> öffnet sich-> hyperpolarisation Membran-> Senkung Herzfrequenz
Phospholipase C
IP3-> öffnet Ca2+ -Kanal-> Ca2+ steigt-> bindet an Proteinkinase C (PKC)->Phosphoryliert Substrat
Mehrere second messenger involviert
Verschiedene Signaltransduktionswege von G-Protein gekoppelten Rezeptoren
