Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

Cellesignalisering II: Cytosoliske kinaser, integrering av signal, og signalveier fra plasmamembranen til kjernen  Introduksjon  Definisjon og klassifisering.

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "Cellesignalisering II: Cytosoliske kinaser, integrering av signal, og signalveier fra plasmamembranen til kjernen  Introduksjon  Definisjon og klassifisering."— Utskrift av presentasjonen:

1

2 Cellesignalisering II: Cytosoliske kinaser, integrering av signal, og signalveier fra plasmamembranen til kjernen  Introduksjon  Definisjon og klassifisering  Kinasefamilier: Receptor/cytosol  MAP kinase signalveier  Cellulære responser regulert av MAPKer  Protein kinase C  Gjær to-hybridsystem  Plante MAP kinaser  Bakterielle kinaser  Integrering og regulering av signalveier  Lipid sekundære budbringere  Fra plasmamembranen til kjernen  Konklusjoner

3 Introduksjon  Vekstfaktorer stimulerer celler til deling og differensiering  Dette omfatter bl.a. dublisering av DNA i kjernen og mitose  Ekstracellulære signalmolekyl fester på celleoverflata, hvordan formidles beskjeden til kjernen?

4 20.5 Signals pass from activated Ras to a cascade of protein kinases Figure 20-28

5 Definisjon kinaser: enzymatisk phosphorylering av proteiner eller fosfolipider protein kinase phosphatase protein P Not phosphorylated Phosphorylated Inactive Active

6 Klassifisering Kinaser grupperes etter hvilke aminosyrer de fosforylerer, to klasser:  tyrosin-kinaser gjenkjennelsessekvens: lys/arg-X-X-asp/glu-X-X-X-Tyr  serine/threonin-kinaser gjenkjennelsessekvens: arg-arg-X-Ser-X- eller arg-arg-X-Thr-X

7 Fosforylering av Ser og Tyr donasjon av fosfat fra ATP

8 Kinase familier  Ser/Thr kinaser omfatter: cAPK (eller protein kinase A, PKA), cGMP-avhengig protein kinase, protein kinase B (PKB), protein kinase C (PKC), G protein koblet receptor kinase (  ARK, rhodopsin kinase)  Tyr kinaser omfatter: Receptor tyr kinaser = intern kinaseaktivitet i receptor cytosolisk domene (eks vekstfaktor R), cytosoliske: JAK1, JAK2, Tyk. JAKs involvert i cytokin rec sign, aktiverer STAT (transkripsjonsfaktor)  Duale kinaser, involverer både Thr og Tyr: Mitogen aktiverte kinaser, MAPKs for fullstendige lister se:

9 20.5 Phosphorylation of a tyrosine and a threonine activates MAP kinase Figure 20-30

10 Protein fosfataser Ser/thr fosfataser: -PP1, PP2A, PP2B... -PP1 reguleres indirekte ved cAPK fosforylering, mens PP2A er Ca 2+ -avhengig, og PP2B avhengig av Mg 2+ -PP1 og PP2A hemmes av okadinsyre Tyr fosfataser: -to klasser: receptor bundne og intracellulære -PTP 1B, PTP 1C... -PTP 1B reguleres ved lokalisering, f.ex. ER/cytosol Dual spesifikke fosfataser, DSPs: -inkluderer bl.a MAPK fosfataser (MKP) -MKPs kodes for av minst 10 forskjellige gener

11 MAP kinase familien  Alle Ras-koblede RTKs i mammalske celler aktiverer en høyt konservert kinase cascade som til slutt ender i aktivering av MAP kinase (mitogen aktivert protein eller ERK)  MAPK aktiveres ved fosforylering av thr/tyr-kinase MAPKK (MEK)  Mammaler uttrykker 4 grupper MAPKs hvor hver gruppe aktiveres av distinkte MEKs: -ERK1/2 (p42, p44) -p38 (p38  ) -jun aminoterminal kinases (JNK 1/2/3) -ERK5

12 MAP kinase signalveier  Studier i gjær, rundorm, bananflue og mammaler har avdekket en høyt konservert kaskade av protein kinaser som fungerer nedstrøms Ras:  Aktivert Ras binder til N-terminal domene av Raf, en ser/thr kinase  Raf binder og fosforylerer MEK, en kinase som fosforylerer tyr og ser  MEK fosforylerer og aktiverer MAP kinase, en ser/thr kinase  MAP kinase fosforylerer mange forskjellige protein inkludert transkripsjonsfaktorer, som medierer cellulære responser

13 MAP kinase kaskade aktivert nedstrøms Ras

14 Cellulære responser regulert av MAPK cellulære responser regulert av MAPKs: -kontroll av genuttrykk -celleproliferasjon -programmert celledød, apoptose eksperimentell tilnærming i mammaler: -geninaktivering -selektive hemmere mekanisme: -transkripsjon ved aktivering av transkripsjonsfaktorer allerede bundet til DNA eller ved dimerisering av transkripsjonsfaktorer -mRNA stabilisering i cytosol -translasjon ved fosforylering av translasjons initierings faktor 4

15 20.5 Multiple MAP kinase pathways are found in eukaryotic cells Figure 20-32

16 20.5 The yeast two-hybrid system can be used to demonstrate interaction of components in the pathway Figure 20-29

17 Protein kinase C, PKC Protein kinase C regulerer vekst, differensiering og membran prosesser PKC familien inkluderer 11 subtyper Alle isoformer PKC består av regulatorisk domene og katalystisk domene PKC kan aktiveres fra bl.a. PI-3K, PLC , PLC  De 11 PKC subtypene kan deles inn i 3 klasser: -cPKC - Ca2+, DAG -nPKC - DAG, FFA -aPKC - PS, FFA

18 Plante MAP kinaser MAP kinase signalisering viktig i planters vekst og utvikling MAP kinase homologer er identifisert i planter, så som MAPKs, MAP2Ks, MAP3Ks og MAP4Ks biologiske responser regulert av MAPK signalveier i planter inkluderer: -respons til etylen, abscisinsyre, patogener og skade

19 Bakterielle kinaser Histidine og asparagin fosforyleres i bakterier To-komponent signaliseringssystem -deteksjon av stimulus fører til fosforylering av detektor protein i His-enhet -fosforylgruppe overføres så til respons regulator protein som fosforyleres på asp -dette endrer funksjon av sistnevnte protein, f.ex. økt DNA-binding og endring av transkripsjonsrate

20 To-komponent signaliseringsvei som tillater kjemotakse- reseptorer å kontrollere flagellbevegelse ved kjemotakse

21 20.7 Interaction and regulation of signaling pathways  The effects of activation of GPCRs and RTKs is more complicated than a simple step-by-step cascade  Stimulation of either GPCRs or RTKs often leads to production of multiple second messengers, and both types of receptors promote or inhibit production of many of the same second messengers  The same cellular response may be induced by multiple signaling pathways  Interaction of different signaling pathways permits fine- tuning of cellular activities

22 20.7 Multiple G proteins transduce signals to different effector proteins

23 20.7 Regulation of certain effectors by G  and various G  ·GTP complexes contributes to integration of cellular metabolism Figure 20-43

24 Lipid sekundære budbringere  Membran fosfolipider viktig lager for lipid sekundære budbringere i ustimulerte celler  Membran fosfolipider omfatter fosfolipider (PI, PE, PC) og sfingomyelin  Produksjon av lipid sekundære budbringere reguleres av fosfolipase A2, C og D; og sfingomyelinase  Prinsipielt to typer sek. budbringere: -lipid-derivater -forskjellige fosforyleringsformer av PI utført av lipid kinaser (f.ex. PI-3K, PI-4K)

25 Intra/inter-cellulære lipid sek. budbringere  Intercellulære lipid budbringere: -plateaktiverende faktor (PAF) -lysofosfatidic acid (LPA) -eicosanoider (parakrin mekanisme)  Intracellulære lipid budbringere -fosfatidylinositol fosfat (PIPs) -diacylglycerol (DAG) -ceramid -eicosanoider (autokrin mekanisme)  Enzymer involvert: -PLA2, PI-PLC, PLD, SMase, PI-kinaser

26 Arachidonatkaskaden

27 Fosfolipase A2  frigjør umettede fettsyrer fra sn-2-posisjon i membran fosfolipider, regulerer produksjon av lyso-fosfolipid og umettede fettsyrer  umettede fettsyrer omsettes momentant til eicosanoider via bl.a. cyclooksygenaser og lipoksygenaser  11 forskjellige typer PLA2 enzymer, kan deles inn i tre grupper: -sekretoriske PLA2 -cytosoliske, calsiumavhengige PLA2 -cytosoliske, calsiumuavhengige PLA2  3 PLA2-enzymer involvert i cellulær signalisering: gruppe IIA, IV og V

28  Funksjon: -de/re-acylering av membr. fosfolipider -eicosanoid, lPC-produksjon: prostaglandiner, leukotriener, lysofosfatid-syre (LPA)  Regulering av signaliserings PLA2 enzymer: -sekretoriske: sekresjon, substrattilgang -cytosoliske: økning i intracellulær Ca2+, fosforylering (ser 505, 727), PIP2 (Huwiler et al, 2000)  Cellulære responser: -inflammasjon -proliferasjon -genregulering (NF-  B)

29 Fosfolipase C og D  fosfatidyl-spesifikk fosfolipase C, PI-PLC spalter PI i diacylglycerol (DAG) og inositol 3-fosfat (IP3)  PI-PLC, hovedsaklig 3 former, men flere versjoner av hver form: -PLC-  -PLC-  -PLC-   regulert via heterotrimere G-protein (  ) eller reseptor tyr kinaser (  )  fosfolipase D, PLD, substrat er fosfatidylcholin PC  to mammalske PLD klonet, PLD1 og PLD2  regulering: PLC eller PKC, heterotrimere/monomere G-prot (rho)

30 Forskjellige fosforyleringsformer av fosfatidylinositol (PI)

31 Cellulære responser regulert av lipid sek. budbringere  Arachidonyl-deriverte eicosanoider, LTB 4, PGE 2, HETEs etc. samt LPA og PAF virker via distinkte trimere G-protein- koblede reseptorer  aktivering av disse reseptorer initierer intracellulære kinase-kaskader som omfatter PKC, MAPK,... etc.  PI sentralt reguleringspunkt i intracellulære signalresponser ved at forskjellige fosforyleringsformer utført av PI- kinaser regulerer kons av membranens innhold av PIP, PIP 2, PIP 3  PIP2 viktig som substrat for PI-PLC, PI-3K og som regulator av cPLA2 membranassosiasjon  biologiske responser regulert av lipid sek. budbringere og PIPs, se fig.

32 Fem paralelle signalveier aktivert av G-protein reseptorer, reseptor tyrosin kinaser, eller begge

33 20.8 From plasma membrane to nucleus  Many cellular responses induced by water-soluble hormones, growth factors, and neurotransmitters result from their effects on gene expression  Such pathways usually involve activation of protein kinases that directly or indirectly phosphorylate specific transcription factors

34 20.8 CREB links cAMP signals to transcription Figure 20-48a

35 20.8 MAP kinase regulates the activity of many transcription factors Figure 20-48b

36 20.8 Phosphorylation-dependent protein degradation regulates NF-  B Figure 20-49

37 Patient suffering from psoriasis

38 Secretory group IIa PLA2 is overexpressed in differentiated keratinocytes in psoriatic skin Andersen et al., Inflammation, 18,1,1994.

39 TNF-R1IL-1-R1 MAP3K/NIK IKK NF  NF  B TRAF2RIP IBIB P Plasma membrane Nucleus NF-  B binding to DNA TRAF6 IRAK snpPLA 2 AA LTB 4 cPLA 2 P PLA 2 : ???

40 Plasma membrane TNF-R1IL-1-R1 MAP3K/NIK IKK NF  NF  B TRAF2RIP IBIB P Nucleus NF-  B binding to DNA TRAF6 IRAK snpPLA 2 BLTR receptor AA PI 3-kinase AA LTB 4 cPLA 2 P  PKC p38 MAPK Membr.rearr. Anthonsen et al., J.Biol.Chem.276,38,35344,2001.

41 Konklusjoner  protein og lipid kinaser formidler extracellulære signal intracellulært  signalet ender som regel opp I kjernen med aktivering av transkripsjonsfaktorer  reseptor stimulering aktiverer vanligvis multiple signalveier, med mulighet for gjensidig vekselvirkning, og ender opp med aktivering av flere typer transkripsjonsfaktorer


Laste ned ppt "Cellesignalisering II: Cytosoliske kinaser, integrering av signal, og signalveier fra plasmamembranen til kjernen  Introduksjon  Definisjon og klassifisering."

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google