Lipidsignalering, Src och STAT-vägar

Question 1

Vilket är ett av de viktigaste svaren på aktivering av Ras?

Answer 1

Celldelning, vilket också är skälet till att denna signaleringsväg hålls i schack och bara aktiveras då den behövs.

Question 2

Hur sker aktivering av Ras?

Answer 2

1. Tyrosinkinasreceptorn aktiveras vid ligandbindning
2. Fosforylering av receptorn gör att adaptorproteinet Grb2 binder in via SH2-domäner.
3. Grb2 binder till Ras-GEF (Sos) via SH3-domäner
4. Sos kommer att aktivera Ras-GDP till Ras-GTP

Question 3

Hur ser MAPK-vägen ut nedströms om aktivering av Ras?

Answer 3

1. Ras aktiverar Raf
2. Raf fosforylerar Mek
3. Mek fosforylerar MAPK/Erk
4. MAPK kan därefter transporteras in i kärnan genom att en NLS blottas och därinne fosforylera olika transkriptionsfaktorer

Question 4

Vad är Src?

Answer 4

• Ett cytoplasmatiskt tyrosinkinas som reglerar många olika cellulära svar men förknippas framförallt med cellvandring och invasion.
• De finns på olika ställen i cellen men många återfinns i fokala adhesioner.

Question 5

Vilka är de vanligaste Src?

Answer 5

Src, Yes och Fyn

Question 6

Vilka Src använder T-cellsreceptorn för signalering?

Answer 6

Lck och Fyn

Question 7

Hur aktiveras Src?

Answer 7

Det är ett cytoplasmatiskt kinas men det hänger i cellmembranet via en fettgrupp. I den inaktiva formen är hela proteinet ihopveckat i en kompakt struktur medan det aktiverade är oveckat. Inaktivt är det ockås fosforylerat på två huvudsakliga ställen där fosforylering i Y527 gör att C-terminalen kan binda till sin egen SH2-domän och SH3 kommer kunna binda till en prolinrik räcka i N-terminalen.

För aktivering måste Y416 i activation lip fosforyleras. SH2-domänen måste binda till en annan fosforylerad tyrosin i ex en receptor för att bindningen ska brytas till det egna tyrosinet. i Y527 kommer en defosforylering att ske.

Question 8

Hur sker signalering via Src?

Answer 8

1. Aktiverat Src kommer att stå i nära kontakt med FAK (focal adhesion kinase)
2. Rho aktiveras av Src och FAK
3. Kontroll av cytoskelettet och dess förankring i fokala adhesioner och cell-cellkontakter
4. Förändrad celladhesion och cellvandring

Även fosforylering av cytoskelettet kommer att ske.

Question 9

Vad är cytokiner?

Answer 9

Cytokiner är ett brett samlingsnamn för en rad olika polypeptider som stimulerar signaltransduktion. Tillväxtfaktorer är en undergrupp och exempelvis interleukiner som spelar stor roll i immunförsvaret är en annan. Cytokiner kan vara inblandade i en lång rad patologiska processer som involverar immunsvar, inflammation och infektion.

Question 10

Hur ser cytokinreceptorer ut?

Answer 10

De fungerar som tyrosinkinasreceptorer men har ingen inneboende aktivitet i den intracellulära domänen. Istället är JAK inbyggt som har två kinasdomäner varav ena är inaktiv - en så kallad pseudokinas. Aktiveringen sker sedan på liknande sätt som TKR via activation lip. JAK skickar sedan signal via STAT.

Question 11

Hur sker signalering via JAK-STAT-vägen?

Answer 11

1. JAK fosforyleras och aktiveras
2. STAT binder in till receptorn via SH2-domäner
3. Två stycken aktiverade STAT går ihop och bildar en dimer genom att känna igen och binda till varandras fosforylerade punkter
4. Dimeren går in i kärnan
5. Ett transkriptionsregulerande komplex bildas med andra proteiner och binder till cytokine-responsive cis-regulatory sequence framför genen.

Question 12

Ger JAK-STAT-vägen alltid samma svar?

Answer 12

Nej, olika cytokiner använder olika kombinationer av signaleringsprotein vilket ger olika cellulära svar. Några sådana är aktivering av makrofager, ökad cellulär resistans mot virusinfaktioner, produktion av erytrocyter, mjölkproduktion, och produktion av ganulocyter och makrofager.

Question 13

Vad är lipidsignalering?

Answer 13

Signaltransduktion som har lipider som substrat - lipaser som bryter ner eller kinaser som fosforylerar lipider. Två sådana vägar är via PLC-gamma och PI3K.

Question 14

Hur går PLC-vägen?

Answer 14

PLC-familjen reglerar ett mycket brett spektrum av cellulära svar.

1. PI(4,5)P2 spjälkas till DAG och IP3
2. DAG, tillsammans med Ca2+ som släpps ut från ER via IP3, aktiverar PKC
3. Beroende på vilka isotyper av PKC som är uttryckta i cellen kommer olika svar att ges.

Question 15

Vad gör PI3K?

Answer 15

Fosforylerar PIP2 på 3’-position i inositol-ringen, vilket genererar fler klasser av fosforylerat PIP. Dessa metaboliter är reaktiva och finns inte i en vilande cell.

Question 16

Vad gör PI3K/Akt-signalvägen och hur ser den ut?

Answer 16

Den reglerar cellöverlevnad.

1. PI3K aktiveras och bildar PI(3,4,5)3
2. Två proteiner med PH-domäner kan binda in: PDK1 och Akt
3. PDK1 kommer fosforylera sig själv, Akt och mTOR
4. Dissociering sker och aktivt Akt kan fosforylera Bad
5. Bad sitter i vanliga fall bundet till ett apoptosinhiberande protein för att hålla det inaktivt men vid fosforylering kommer de att släppa från varandra
6. Apoptosinhiberande protein blir aktivt och kan utöva sin funktion

Question 17

Hur reglerar PI3K-signalering aktincytoskelettet och cellvandring?

Answer 17

Genom att aktivera monomera GTPaserna Rac och Rho.

En viktig effekt är exempelvis när makrofager ska fagocytera bakterier genom att lägga ut projektioner som omger bakterien för att sedan inta den.

Question 18

Vad är det egentligen som vi läser av som ett cellulärt svar?

Answer 18

Den totala konvergeringen och moduleringen som sker av samtliga signaler som då når cellen. Exempelvis får cellen ständigt både positiva och negativa signaler för celldelning men för att delningen faktiskt ska ske måste de positiva överväga de negativa. Sedan stängs de av då de negativa igen överväger de positiva.

Question 19

När brukar konvergering av signaltransduktionskedjor ske i en cell?

Answer 19

Vid initieringen av cellulära svar

Question 20

Hur kan heterodimerers bindning mellan monomererna påverka det cellulära svaret? Ta receptorn EGFR som exempel.

Answer 20

• En asymetrisk dimer med en svagare bindning kommer leda till bindning av EREG som inte är helt perfekt vilket ger en svagare men ihållande signal. Det signalerar om differentiering.
• En symetrisk dimer med stark bindning binder EGF kommer ge en stark men kortvarig signal med en högre kinasaktivitet som innebär proliferation.

Question 21

Hur ser en positiv feedback loop ut i signaltransduktion?

Answer 21

Produktion av B aktiverar A. Exempelvis tillväxtfaktorinducerad signalväg som startar genreglering och ökad produktion av proteaser som bryter ner ECM och på så sätt frisätter med tillväxtfaktorer

Question 22

Hur kan en negativ feedback loop se ut i signaltransduktion?

Answer 22

Produktion av B kommer att hämma A. Exempelvis en tillväxtfaktorinducerad signalväg som stimulerar till ökad produktion av ubiquitinligas som ubiquitinylerar och inducerar nedbrytning för receptorn.

Question 23

Vilka signaler finns för att stänga av signaltransduktion?

Answer 23

• Receptorsekvestrering - receptorn in och förvaras under plasmamembranet i en endosom till den behövs igen.
• Receptornedreglering - internalisering och nedbrytning i lysosomen
• Receptorinaktivering genom fsofater som spjälkar fosfater från tyrosin
• Inaktivering av signalprotein - fosfataser som verkar på intracellulära protein
• Produktion av inhiberande protein - som kanske binder upp en signalmolekyl och gör det omöjligt för den att medverka i signalkedjan och därmed hämmar hela processen.

Question 24

Vilka signalvägar finns det som direkt reglerar transkription och inte bygger på tyrosinfosforylering?

Answer 24

• TGF-beta signalering
• Notch signalering
• Wnt signalering

Question 25

Hur går TFG-beta signalering?

Answer 25

1. TGF-beta binder till sin receptor som består av olika kombinationer av serin/treoninreceptorer. TGF-beta binder till en dimer typII och en dimer typI TGF-betareceptor. Dessa finns i respektive förformade dimerer.
2. De två dimererna fosforylerar varandra och typ I kommer att utgöra ett viktigt bindningsställe
3. Antingen Smad2 eller Smad3 binder till receptorn typI och fosforyleras
4. En till Smad2/3 kan binda till den redan fosforylerade Smad samt en Smad4
5. Smad-trimeren kommer att göra att en NLS blottas så att de kan ta sig in i kärnan
6. Ett transkriptionsreglerande komplex bildas som reglerar transkription på flera gener

Question 26

Vilka är de två särskiljande dragen för TFGb-signalering?

Answer 26

• Receptorn byggs upp av två förformade dimerer

* Typ2-receptorn är den som aktiveras vid ligandbindning och fosforylerar och aktiverar därefter typ1

Question 27

Hur går Notch-vägen?

Answer 27

Den har liganderna delta och jagged och receptorn notch. Det speciella är att liganden sitter på en annan cell.

1. Notch har ett klyvningsställe strax utanför plasmamembranet på den extracellulära delen. Sker i golgi. Den hålls sedan ihop med disulfidbindningar.
2. Reaktion med ligand på annan cell sker. Både receptor och ligand kommer att signalera till sina respektive celler. Klyvningen skedd i golgi lossnar
3. Den sista extracellulära delen klyvs
4. Klyvning strax under membranet i cytosolen av gammasekretas
5. Den intracellulära svansen lossnar, translokeras in i kärnan och reglerar transkription
6. Den genreglerande effekten av Notch leder till ökad transkription av andra transkriptionsfaktorer (HES, HEY) vilka har väldigt breda effekter

Question 28

På vilket sätt är gamma-sekretas medverkande i Alzheimers?

Answer 28

Presenilin är den katalytiska komponenten av gamma-sekretaskomplexet som producerar beta-amyloid från amyloidprecursorprotein (APP). En dominant missense-mutation i presenilin orsakar tidigt debuterande familjär Alzheimers sjukdom.

Question 29

Vad är lateral inhibition och hur spelar Notch in i detta?

Answer 29

Det är när en cell blir aktiv och trycker ner utmognad av omkringliggande celler.

Notch styr utmognad av specifika cellslag genom lateral inhibition eftersom liganden är uttryckt på en annan cell. Exempel på det är vid nervcellsutmognad och angiogenes. Cellen som uttrycker liganden (Delta) inhiberar utmognad hos sina grannar.

Question 30

Vad är Wnt-vägen ett exempel på? Vad gör den?

Answer 30

Hur degradation kan styra cellulär kommunikation.

Liganden Wnt och dess receptor Frizzled (GPCR) reglerar transkription av många gener, bla Myc.

Question 31

Hur regleras Wnt-vägen?

Answer 31

Signalering hålls avstängd genom proteolys av proteinet beta-catenin. Wnt-signalering kräver stabilisering av beta-catenin.

Question 32

Vad händer i cellen utan Wnt-signal?

Answer 32

Ingen ligand binder till Frizzled, beta-catenin degraderas vilket styrs via serin-fosforylering av ett komplex som det sitter bundet till och ingen transkriptionsreglering erhålls.

Question 33

Vad händer i cellen med Wnt-signal?

Answer 33

Komplexet som normalt håller beta-catenin bundet och degraderar det dissocierar och den nu stabila beta-cateninet kan gå in över cellmembranet och aktivera transkription av målgenen.

Question 34

Vad kommer att stimuleras av de tillväxtfaktorer som produceras i tumörer?

Answer 34

Parakrin eller autokrin signalering. Intrakrin signalering kan också uppkomma vilket innebär att faktorn aktiverar sin receptor i cellen intracellulärt - en signalväg som är svårare att bryta.

Question 35

Vilken är tillväxtfaktorn som tumörer producerar för angiogenes? Vad gör den?

Answer 35

VEGF, som aktiverar tyrosinkinasreceptorn VEGFR2 på endotelceller. Endotelcellerna komemr då att dela sig och bilda nya kärl (angiogenes) Ökad angiogenes leder till tillväxt på grund av ökat syre och näring samt spridning av tumören då den har lättare att komma ut i cirkulationen och metastasera.

En stor del av behandlingen är att bryta denna kommunikation mellan tumör och endotel.

Question 36

Vilka olika sätt finns för att hämma angiogenes i tumörer?

Answer 36

• Antikroppar mot VEGF så att den neutraliseras innan den binder till receptorn
• Kinashämmare som blockerar receptor-aktivering genom att molekylen liknar ATP så att den binder till fickan men kan inte aktivera receptorn.
• Löslig receptor som binder VEGF men inte signalerar som bildas av en bit av den extracellulära receptordomänen.

Question 37

Vad är ett exempel på ett läkemedel mot cancer som görs av antikroppar och vilka cancerformer används det för?

Answer 37

Bevacibumab. Används för:
•Metastatisk kolorektalcancer
•Non smal cell lungcancer
•Second line glioblastom
• Metastatisk njurcellscarcinom
•Metastatisk bröstcancer

Question 38

Vilka är några läkemedel mot cancer som baseras på lösliga antikroppar och vilka cancerformer används de på?

Answer 38

• Sorafenib - hepatocellulär carcinom, njurcellscarcinom
• Sunitinib - njurcellscarcinom, pankreascancer, gastrointestinala tumörer
• Pazopanib - njurcellscancer
• Vandetanib - sköldkörtelcancer

Question 39

Vad kan tjocktarmscancer behandlas med?

Answer 39

Neutraliserande VEGF-antikroppar och cytostatika. Antikroppar sätts dock i nuläget ofta in som ett sista försök när det inte finns några andra möljigheter då man inte hittat någon biomarkör för när denna typ av behandlilng fungerar (inte i vissa ögonsjukdomar då detta har blivit standardbehandlig)

Question 40

Vilka mutationer i tyrosinkinasreceptorer kan ibland ses i cancer?

Answer 40

Ligandoberoende aktivering och signalering. Det gör att dimeren stabiliseras och signalerar hela tiden utan ligandbindning. Då är ligandhämning inte längre en aktuell behandlingsform.

Question 41

Hur sker utvecklingen av kolorektalcancer?

Answer 41

1. Normal mucos med stamcellsmutation. Mutationer sker naturlig med åldrandet men kan ibland slumpmässigt inträffa i signalmolekyler och leda till transformationer
2. Tidigt adenom med hyperaktivt Wnt
3. Sent adenom med genominstabilitet
4. Adenocarcinom

Längs vägen sker flera bestämda mutationer som leder till att cancern utvecklas.

Question 42

Vad bestämmer behandlingen av kolorektalcancer?

Answer 42

Vilka mutationer som förekommer. Det är viktigt för att på så sätt veta om det går att bryta signaleringen på receptornivå med exempelvis kinashämmare men detta kräver att det inte finns några mutationer på signalmolekyler nedströms

Question 43

Vilken är det standardiserade läkemedlet att använda om en kinashämmare ska sättas in?

Answer 43

Imatinib vilken efterliknar ATP-strukturen.

Question 44

Vad är problemet med kinasinhibitorer vid cancerbehandling?

Answer 44

Trots att mer specifika hämmare har tagits fram kan den bara bli så specifik att den verkar på en hel familj av receptorer. De kan därför bli toxiska och svåra för patienten att tolerera

Question 45

Vilken receptor är muterad och ständigt aktiverad i flera typer av cancer, bla GIST, och vilket läkemedel kan användas vid behandling?

Answer 45

KIT-receptorn för SCF kan har mutationer intracellulärt på flera ställen som leder till en ligand-oberoende ökad kinasaktivitet. Imatinib kan verka på denna. Tyvärr är effekterna sällan långvariga och nya resistenta varianter uppstår.