Kommunikasjon metabolisme Flashcards
Hvilke aminosyrekjeder i et protein kan fosforyleres av proteinkinaser, hvilken funksjonell gruppe på aminosyresidekjeden er implisert, og hva slags kjemisk binding blir dannet ved fosforyleringsreaksjonen?
Beskriv hvilke enzymer som utfører de enkelte reaksjonene.
Serin, threonin og tyorsinsidekjeder kan bli fosforylert på en -OH gruppe. Det dannes en esterbinding. Enzymene som utfører reaksjonene kalles kinasen (fosfylering) eller fosfataser (defosfylering). Fosforylering involverer kinase, protein og ATP, gir som produkter et fosfoprotein og ADP.
Defosfylering involverer en fosfatase og et fosfoprotein. Defosforyleringsreaksjon gir produktene protein of inorganisk fosfat,
Beskriv signalveien som fører til dannelse av cAMP og aktivering av proteinkinase A (PKA)
Ta utgangspunkt i feks glukagon eller adrenalin og beskriver hvordan binding av ligand til reseptor fører til aktivering av et heteromert G-protein med utbytting av GDP med GTP. Dette fører til at G-proteinet slipper taket i reseptor og dissosierer til a og en By subenhet. a-subenheten aktiverer adenylat cyclase som katalyserer dannelsen av cAMP fra ATP
Hvordan termineres en hormonrespons som har resultert i syntese av cAMP og aktivering av PKA
Følgende mekanismer er med på å terminerer signalet:
Intrinsic hydrolyse av GTP
cAMP fosfodiesterase som bryter ned cAMP
Aktivering av fosfatase som fjerner påsatte fosfatgrupper
Fosforylering av reseptor
Internalisering av reseptorligandkomplekset med enten degradering av hele komplekset eller kun liganden
Beskriv kort tre typer reseptorer som har enzymaktivitet
Membranbundne reseptorer:
Tyroksin kinase aktivitet (EGF-reseptor)
Serin/threonin kinase aktivitet (TGF beta reseptor)
Tyrosin kinase assosiert aktivitet (cytosin reseptor)
Guanylat syklase aktivitet (ANP reseptor)
Tyrosin fosfatase reseptor
Gjør rede for hvordan signaloverføringsmekanisme som involverer NO kan føre til vasodilatasjon
Endotelceller mottar et signal fra et akson som ved depolarisering åpner en Ca++ kanal og slipper ut transmitteren ACh. ACh binde rest til en metabotrop ACh reseptor på endothelcellen som fører til generering av DAG, IP3 og Ca++. Ca++ stimulerer eNOS til produksjon av NO fra arginin. NO diffunderer ut av endothelcellen og inn i glatt muskulatur i åreveggen. I glatt muskulatur bindes NO til cytosolisk guanylat cyclase og stimulerer dannelsen alv cGMP. cGMP aktiverer PKG som fosforylerer og lukker en Ca++ kanal i cellemembranen. Samtidig fosforylerer og aktiverer PKG en Ca++ATPase i membranen som pumper ut Ca++ ut av cellen. Til sammen fører dette til senkning av Ca++ konsentrasjonen i cytoplasma og derved avslapning av glatte muskelceller og vasodilatasjon.
Beskriv noen typer signalmolekyler som genereres ved stimulering av heteromere G-protein-koblede reseptorer, og angi mekanismene for dannelsen av disse signalmolekylene.
Heteromere G-protein-kobler reseptorer kan ved stimulering åpne kaliumkanaler (for eksempel i hjertemuskel) eller generere sekundære budbringere som cAMP, DAG, IP3 og kalsium. Dette skjerpes ved at gamma/beta subenheten….
Gi eksempel på en signalvei som aktiveres når en vekstfaktor binder seg til en reseptor Tyrosin kinase
Mitogene vekstfaktorer bindes til en reseptor Tyrosin kinase som så autofosfyleres. De fosforylerer tyrosinene er bindingssseter for en rekke proteiner som inneholder et SH2 domene. Et av disse er et adaptorprotein Grb2 som gjen aktiverer et Ras aktiverende protein (Sos). Sos sørger for at GDP blir byttet ut med GTP i Ras. Ras er aktivt når GTP er bundet og vil i sin tur aktivere en MAP kinase kinase kinase (Raf). Denne kinasen vil fosforylere og aktivere MAP kinase kinase (MEK). Denne kinasen vil så fosforylere og aktivere MAP kinase (ERK) som kan fosforylere en rekke substrater både i cytosol og i kjernen. MAP kinase kan blant annet fosforylere og aktivere transkripsjonsfaktorer som fører til transkripsjon av gener som er nødvendig for å entre cellesyklus og progrediere gjennom denne.
Gi eksempel på signalmolekyl som virker via intracellulære reseptorer og angi effekten av aktiveringen av slike reseptorer.
Steroidhormoner (dom glukokortikoder), thyroideahornon, all-trans-retinsyre og dihydroxy D-vitamin er eksempler på ligander som bindes til intracellulære reseptorer. Effekten er endret transkripsjon av en rekke gener som inneholder bestemte responselementer i sin promotor. Selve reseptorer inneholder sinkfinger-domener som bindes til disse elementene når ligand er til stede.
Gassen NO kan betraktes både som en nevrotransmitter og et lokalt signalmolekyl. Forklar hvordan NO kan føre til avslapping av kapillærerenes glatte muskulatur
NO kan produseres både i nerveceller og endotelceller som omgir glatte muskelceller i åreveggen. I endotelceller vil acetylkolin bindes til en metabotrof reseptor, noe som fører til aktivering av PLC og generering av IP3, diacylglyserol og Ca2+. Kalsium aktiverer NOsyntase (NOS) som lager NO fra arginin. NO fra så vel nerveterminaler som endotelceller diffunderer over membranen inn i glatte muskelceller. Her aktiverer No en guanylatsyklase og nivået cGMP øker. Derved aktiveres PKG som kan fosforylere en rekke substrate hvoriblandt en Ca2+ lekkasjekanal inaktivert ved fosforylering med PKG. Til sammen fører dette til at det intracellulære Ca2+ nivået i den glatte muskelcellen synker, muskelcellene slapper av og hårrørsårene utvider seg (dilateres).
Beskriv prinsippet for hvordan steroidhormoner formidler sine signaler
Steroidhormonene er fettløselige molekyler som diffunderer gjennom cellemembranen. Inne i cytoplasma eller kjernen bindes de til sin reseptor. Bindingen fører til dimerisering. Ligandreseptor komplekset bindes til promotoren i utvalgte gener via reseptorenes sinkfingerdomener, og dette fører til aktivering av genet (endret transkripsjonell aktivitet).
Fosfolipase C aktiveres på forskjellige måter. Beskriv minst to måter dette enzymet kan aktiveres på.
Fosfolipsa C kan aktiveres av G-protein kobles reseptorer, enten via en aktivert aq subenhet eller en By subenhet. En type fosfolipase C kan også aktiveres ved binding via sitt SH2 domene, til en aktivert reseptor Tyrosin kinase.
Hvilke sekundære budbringermolekyler blir dannet som følge av aktivering av fosfolipase C, og hvilke proteinkinaser kan aktiveres når nivået av disse seukundøre budbringermolekylene øker?
Fosfolipase C spalter et fosfolipid (fosfatidyl inosiol 4,5-bisfosfat) i cellemembranen slik at vi får dannet IP3 og diacylglyserol. IP3 binder seg til og åpner en Ca2+ kanal i endoplasmatisk retikulum (IP3 reseptor) slik Ca2+ strømmer ut i cytoplasma. Her kan Ca2+ blant annet aktivere protein kinase C (PKC) og calsium calmodulin kinase (CaM kinase)
Beskriv tre ulike typer reseptorer og forklar hvordan disse ve binding av ligand gir opphav til signalene som gir den cellulære responsen
- G-proteinkoblede reseptorer: ved aktivering av disse reseptorene vil a-subenheten til et trimmet GTP bindende protein bytte ut GDP med GTP. Dette føre til at a-subenheten enten aktiverer eller inhiberer adenylat syklase slik at man får endret nivå cAMP. En spesiell type a-subenhet kan aktivere Fosfolipase C slik at man får IP3 og diacylglyserol. IP3 åpner Ca2+ kanaler i ER slik at konsentrasjonen av cytosolisk Ca2+.
- Reseptor-tyrosinkinaser: en vekstfaktor (for eksempel EGF) binder til sin reseptor som er av typen reseptor tyrosinkinase. Ved binding av ligand vil reseptorer dimerisere og kryss-autofosforyleres. Også andre substrater kan fosforyleres. På ett av de fosforylere tyrosinene bindes en adaptor (Grb2) via sitt SH2 domene. Et annet domene binder SOS som er en GDP/ GTP utbyttingsfaktor. GDP i Ras proteinet blir derved byttet ut med GTP, noe som fører til aktivering av Ras. Aktvering av MAP kinase kinase kinase……….
- Reseptorerer med assosiert Tyrosin kinase: en av flere typer cytokinreseptorer er assosiert med en cytoplasmatisk Tyrosin kinase. Ved binding av ligand vil to monomerer reseptormolekyler dimerisere, og de to assosierte Tyrosin kinase molekylene vil kryssfosforylere hverandre. Dette fører til at aktiviteten øker, og de kryssfpwforylerer deretter reseptoren. De fosforylerte tyrosinsidekjedene i reseptoren fungerer som bindingssete for stat proteinet som bindes via sitt SH2 domene. Stat blir så fosforylert på en tyrosidekjede, noe som fører til at Stat slipper taket i reseptoren. To Stat molekyler dimerisere ved at tyrosinfosfat i hvert av de to molekylene bindes til SH2 domenet i nabomolemolekylet. Dimerisere Stat translokeres til kjernen hvor dimeren aktiverer spesifikke gener.
- Intracellulære reseptorer: Lipofile hormoner diffunderer gjennom cellemembranen og bindes til reseptorer i cytosol eller i kjernen. Hvis reseptoren befinner seg i kjernen, må hormonet bringes dit via et chsperon i cytosol eller i kjernen. Ved binding av ligand vil et inaktiveringen protein slippe taket i reseptoren, og to reseptormolekyler med bundet ligand vil deretter dimerisere. Det kan dannes så vel homodimerer som, avhengig hvilket hormon som er ankommet. Dimerisere hormonreseptor-kompleks bindes til spesifikke DNA sekvenser i promotoren til spesifikke gener, som derved blir aktivert.
Reseptor tyrosinkinaser kan aktivere flere forskjellige signalveier i cellen. Hvordan er dette mulig?
Fosforylerte tyrosiner fungerer som bindingssete for proteiner med et SH2 domene. Disse proteinene kan være adaptorproteiner uten egen enzymaktivitet, eller proteiner med katalytisk aktivitet (Pl3 kinase, fosfolipase Cy, cytoplasmatiske tyrokinaser osv) som bringer signalet videre. Forskjellige proteiner med SH2 domene bindes til spesifikke fosforylerte seter på reseptoren, noe som gir muligheten for differensiert respons i forskjellige celletyper.
Beskriv tre enzymer som er involvert i signaloverføring og som aktiverer av Ca2+
Ca2+ calmodulin kinase, PKC og NO syntase
