H9 : signaaltransductie
9.1 Chemische signalen en celreceptoren
Cellen reageren op veranderende omstandigheden
Signaaltransductie = omzetting van extern signaal in interne
respons.
Drie stappen:
1. Signaalontvangst via receptor
2. Signaaltransductie (cascade van molecule)
3. Cellulaire respons (bv. genexpressie, enzymactiviteit)
Receptor-ligand interacties
De meeste receptoren die betrokken zijn bij celcommunicatie bevinden
zich in het plasmamembraan van de cel. Dit komt doordat het
plasmamembraan het meest directe contactpunt is tussen de cel en haar
omgeving, en dus het best toegankelijk is voor signaalmoleculen. Deze
signaalmoleculen, ook wel liganden genoemd, zijn in de meeste gevallen
wateroplosbaar. Omdat het celmembraan uit een fosfolipidenlaag bestaat,
vormt het een barrière voor deze wateroplosbare moleculen. Zij kunnen
niet zomaar door het membraan diffunderen, en zijn daarom afhankelijk
van receptoren die zich aan de buitenzijde van het plasmamembraan
bevinden om een signaal binnen in de cel over te brengen.
Naast membraanreceptoren bestaan er ook intracellulaire receptoren, die
zich in het cytoplasma of in de celkern bevinden. Deze receptoren kunnen
echter alleen geactiveerd worden door liganden die wél in staat zijn om
spontaan door het celmembraan heen te diffunderen. Dit is alleen mogelijk
voor moleculen die klein, ongeladen en hydrofoob zijn. Dergelijke
moleculen kunnen het hydrofobe binnenste van de fosfolipidenlaag
passeren en zo de intracellulaire receptoren bereiken. Voorbeelden van
zulke liganden zijn bepaalde steroïde hormonen zoals cortisol of
oestrogeen.
Soorten signaaloverdracht:
Signaaloverdracht tussen cellen kan worden ingedeeld op basis van de
afstand waarover het signaal zich verspreidt. Er worden drie hoofdvormen
onderscheiden:
1. Juxtacriene communicatie
Hierbij vindt signaaloverdracht plaats tussen cellen die direct met
elkaar in contact staan. De ligand en receptor bevinden zich op
aangrenzende celmembranen, wat betekent dat het signaal enkel
, wordt doorgegeven wanneer de cellen fysiek naast elkaar liggen.
Deze vorm van communicatie is dus strikt lokaal en vereist cel-
celcontact. Liganden zijn heel vaak transmembraan eiwitten of zelfs
lipiden.
2. Paracriene communicatie
Bij paracriene signalisatie wordt het signaal afgegeven aan de
extracellulaire ruimte en bereikt het naburige cellen binnen
hetzelfde weefsel. De verspreiding van het signaal blijft dus beperkt
tot de directe omgeving.
Een variant hierop is autocriene communicatie, waarbij een cel
signalen afgeeft die binden aan receptoren op haar eigen
membraan. De cel beïnvloedt daarmee dus zichzelf. Liganden zijn
heel vaak groeimoleculen (cytokines)
3. Endocriene communicatie
In dit geval wordt het signaal – meestal in de vorm van een hormoon
– uitgescheiden in de bloedbaan en getransporteerd naar doelcellen
die zich elders in het lichaam bevinden. Deze vorm van
communicatie werkt over lange afstand en speelt een belangrijke rol
in systemische processen zoals groei, stofwisseling en homeostase.
het doelwitweefsel bepaalt de aard en intensiteit van de uiteindelijke
cellulaire respons. Dit verklaart waarom eenzelfde signaalmolecule in het
ene celtype bijvoorbeeld leidt tot celdeling, terwijl het in een ander type
juist een metabole verandering of geen respons veroorzaakt.
Bindingskinetiek
, De relatie tussen ligandconcentratie en receptoractivatie kan grafisch
worden weergegeven met een verzadigingscurve. Op de x-as wordt de
concentratie van het ligand uitgezet, terwijl de y-as de snelheid van de
cellulaire respons of het aantal gebonden receptoren weergeeft.
Bij lage ligandconcentraties neemt de bindingssnelheid sterk toe, wat
resulteert in een steile stijging van de curve. Naarmate de concentratie
verder stijgt, begint de curve af te vlakken. Dit komt doordat op een
bepaald punt alle beschikbare receptoren bezet zijn – er is dan sprake van
verzadiging. Extra ligand toevoegen leidt dan niet meer tot een sterkere
respons.
Een belangrijk kenmerk van deze curve is de dissociatieconstante (Kd).
Deze waarde geeft aan bij welke ligandconcentratie 50% van de
receptoren bezet is. Hoe lager de Kd, hoe hoger de affiniteit van het ligand
voor de receptor. Een lage Kd betekent dus dat een relatief lage
concentratie ligand al voldoende is om een sterke respons op te wekken.
Gevoeligheid voor ligand kan aangepast door desensitisatie:
Wanneer een cel gedurende langere tijd herhaaldelijk of continu wordt
blootgesteld aan eenzelfde signaal, zal het lichaam mechanismen
activeren om de gevoeligheid voor dat signaal te verminderen. Dit proces
wordt desensitisatie genoemd. Het doel hiervan is om overprikkeling van
de cel te vermijden en de homeostase te behouden.
9.1 Chemische signalen en celreceptoren
Cellen reageren op veranderende omstandigheden
Signaaltransductie = omzetting van extern signaal in interne
respons.
Drie stappen:
1. Signaalontvangst via receptor
2. Signaaltransductie (cascade van molecule)
3. Cellulaire respons (bv. genexpressie, enzymactiviteit)
Receptor-ligand interacties
De meeste receptoren die betrokken zijn bij celcommunicatie bevinden
zich in het plasmamembraan van de cel. Dit komt doordat het
plasmamembraan het meest directe contactpunt is tussen de cel en haar
omgeving, en dus het best toegankelijk is voor signaalmoleculen. Deze
signaalmoleculen, ook wel liganden genoemd, zijn in de meeste gevallen
wateroplosbaar. Omdat het celmembraan uit een fosfolipidenlaag bestaat,
vormt het een barrière voor deze wateroplosbare moleculen. Zij kunnen
niet zomaar door het membraan diffunderen, en zijn daarom afhankelijk
van receptoren die zich aan de buitenzijde van het plasmamembraan
bevinden om een signaal binnen in de cel over te brengen.
Naast membraanreceptoren bestaan er ook intracellulaire receptoren, die
zich in het cytoplasma of in de celkern bevinden. Deze receptoren kunnen
echter alleen geactiveerd worden door liganden die wél in staat zijn om
spontaan door het celmembraan heen te diffunderen. Dit is alleen mogelijk
voor moleculen die klein, ongeladen en hydrofoob zijn. Dergelijke
moleculen kunnen het hydrofobe binnenste van de fosfolipidenlaag
passeren en zo de intracellulaire receptoren bereiken. Voorbeelden van
zulke liganden zijn bepaalde steroïde hormonen zoals cortisol of
oestrogeen.
Soorten signaaloverdracht:
Signaaloverdracht tussen cellen kan worden ingedeeld op basis van de
afstand waarover het signaal zich verspreidt. Er worden drie hoofdvormen
onderscheiden:
1. Juxtacriene communicatie
Hierbij vindt signaaloverdracht plaats tussen cellen die direct met
elkaar in contact staan. De ligand en receptor bevinden zich op
aangrenzende celmembranen, wat betekent dat het signaal enkel
, wordt doorgegeven wanneer de cellen fysiek naast elkaar liggen.
Deze vorm van communicatie is dus strikt lokaal en vereist cel-
celcontact. Liganden zijn heel vaak transmembraan eiwitten of zelfs
lipiden.
2. Paracriene communicatie
Bij paracriene signalisatie wordt het signaal afgegeven aan de
extracellulaire ruimte en bereikt het naburige cellen binnen
hetzelfde weefsel. De verspreiding van het signaal blijft dus beperkt
tot de directe omgeving.
Een variant hierop is autocriene communicatie, waarbij een cel
signalen afgeeft die binden aan receptoren op haar eigen
membraan. De cel beïnvloedt daarmee dus zichzelf. Liganden zijn
heel vaak groeimoleculen (cytokines)
3. Endocriene communicatie
In dit geval wordt het signaal – meestal in de vorm van een hormoon
– uitgescheiden in de bloedbaan en getransporteerd naar doelcellen
die zich elders in het lichaam bevinden. Deze vorm van
communicatie werkt over lange afstand en speelt een belangrijke rol
in systemische processen zoals groei, stofwisseling en homeostase.
het doelwitweefsel bepaalt de aard en intensiteit van de uiteindelijke
cellulaire respons. Dit verklaart waarom eenzelfde signaalmolecule in het
ene celtype bijvoorbeeld leidt tot celdeling, terwijl het in een ander type
juist een metabole verandering of geen respons veroorzaakt.
Bindingskinetiek
, De relatie tussen ligandconcentratie en receptoractivatie kan grafisch
worden weergegeven met een verzadigingscurve. Op de x-as wordt de
concentratie van het ligand uitgezet, terwijl de y-as de snelheid van de
cellulaire respons of het aantal gebonden receptoren weergeeft.
Bij lage ligandconcentraties neemt de bindingssnelheid sterk toe, wat
resulteert in een steile stijging van de curve. Naarmate de concentratie
verder stijgt, begint de curve af te vlakken. Dit komt doordat op een
bepaald punt alle beschikbare receptoren bezet zijn – er is dan sprake van
verzadiging. Extra ligand toevoegen leidt dan niet meer tot een sterkere
respons.
Een belangrijk kenmerk van deze curve is de dissociatieconstante (Kd).
Deze waarde geeft aan bij welke ligandconcentratie 50% van de
receptoren bezet is. Hoe lager de Kd, hoe hoger de affiniteit van het ligand
voor de receptor. Een lage Kd betekent dus dat een relatief lage
concentratie ligand al voldoende is om een sterke respons op te wekken.
Gevoeligheid voor ligand kan aangepast door desensitisatie:
Wanneer een cel gedurende langere tijd herhaaldelijk of continu wordt
blootgesteld aan eenzelfde signaal, zal het lichaam mechanismen
activeren om de gevoeligheid voor dat signaal te verminderen. Dit proces
wordt desensitisatie genoemd. Het doel hiervan is om overprikkeling van
de cel te vermijden en de homeostase te behouden.
