Hoofdstuk 12: signaaltransductie
1.Algemene eigenschappen van signaaltransductie
Signaaltransductie = vertaling van een extracellulair signaal, een signaal wordt gedetecteerd door een
specifieke receptor en wordt omgevormd tot een chemisch proces. De omzetting van informatie in
een chemische verandering wordt signaal transductie genoemd.
Algemene eigenschappen:
1. Specificiteit = wordt gerealiseerd door precieze moleculaire complementariteit tussen het
signaal en de receptor molecule bemiddeld door dezelfde zwakke interacties tussen enzym -
substraat en antigen -antilichaam interacties.
2. Coöperativiteit = een lage concentratie van een ligand heeft een groot effect op de receptor
activiteit , ze hebben een hoge affiniteit voor ligand moleculen
3. Amplificatie = treedt op wanneer een enzym wordt geactiveerd door een signaal receptor
waarbij hele reeks van moleculen van andere enzymen worden gekatalyseerd die op hun buurt
nog vele andere moleculen activeren van een derde enzym. Dit worden cascades van
enzymatische reacties genoemd.
4. Modulair = ze gaan een associatie aan met meerdere
eiwitten, veel signaalproteïnen hebben meerdere domeinen
die specifieke onderdelen kunnen herkennen van
verschillende proteïnen, het cytoskelet of plasmamembraan.
5. Desensitisatie = de sensitiviteit van receptor systemen is
onderworpen aan modificatie, wanneer een signaal continu
optreedt wordt de receptor er ongevoelig voor waardoor het
niet langer reageert op het signaal. Wanneer het terug onder
een bepaalde grens komt dan wordt de receptor terug
gevoelig
6. Integratie = is het vermogen van het systeem om meerdere
signalen te ontvangen en een verenigd/versterkt signaal te
produceren passend bij de samengestelde noden van de cel of
van het organisme.
7. Divergentie = wanneer een receptor wordt geactiveerd door
een signaal, worden twee of meer pathways geactiveerd met
verschillende eindresultaten
8. Lokalisatie = wanneer het enzym dat het intracellulaire signaal
vernietigd samenhokt met de producent van het signaal. Dan
degradeert het signaal vooraleer het kan uitspreiden over een
verre afstanden waardoor de reactie lokaal en kort is.
9. Receptortypen = er zijn verschillende typen van receptoren; G -proteïne gekoppelde
receptoren (guanine nucleotide bindende eiwitten) , receptor -enzymen, ‘gated’ -ionkanalen,
nucleaire receptoren
, 2.G-proteine gekoppelde receptoren
De β-adrenerge receptor systeem, signaalwerking en terminatie
Het β-adrenerge receptor systeem speelt een cruciale rol in de vecht -vlucht respons door energie vrij
te maken en te mobiliseren. Het hormoon epinefrine, samen met synthetische agonisten en
antagonisten die op epinefrine lijken, bindt aan de β-adrenerge receptor in het plasmamembraan van
cellen in spieren, lever en vetweefsel. Dit veroorzaakt een conformatieverandering in de receptor, die
vervolgens het Gs -proteïne (= stimulernede G -proteïne) activeert door de uitwisseling van GDP (=
guanosinedifosfaat) voor GTP (= guanos inetrifisfaat) op de α-subunit van het Gs -prote ïne. De
geactiveerde α-subunit dissocieert en activeert adenylyl cyclase, wat ATP omzet in cAMP (= cyclisch
adenosinemonofosfaat) , een second messenger.
De toename van cAMP activeert proteïne kinase A (PKA) door een conformatieverandering te
induceren in de regulatorische subunits, waardoor de katalytische subunits vrijkomen. Deze subunits
fosforyleren diverse cellulaire proteïnen die de vecht -vlucht respo ns bevorderen, zoals fosforylase b
kinase, dat glycogeen in de lever en spieren mobiliseert.
De signaaltransductie wordt versterkt doordat één epinefrine molecule meerdere Gs -proteïnen
activeert, die op hun beurt meerdere cAMP -moleculen produceren. Dit leidt tot een amplificatie van
het signaal met een factor van 100.000x, waardoor snel en effectief op de stimulus kan worden
gereageerd.
Er zijn verschillende mechanismen om de β-adrenerge respons te be ë indigen. Wanneer de
concentratie van epinefrine daalt, dissocieert het van de receptor. GTP wordt gehydrolyseerd tot GDP
door de intrinsieke GTPase -activiteit van de α-subunit, wat de Gs α subunit inactief maakt. cAMP wordt
afgebroken tot 5 ’-AMP door fosfodiesterase, en eiwitfosfatasen defosforyleren de doelwitprote ïnen,
wat de metabole effecten omkeert.
Desensitisatie van de β-adrenerge receptor kan ook optreden in aanwezigheid van een stimulus. Dit
wordt gemedieerd door β-adrenerge receptor kinase ( βARK), dat de receptor fosforyleert, waardoor
β-arrestine kan binden. Dit complex wordt dan door endocytose uit het plasmamembraan verwijderd
en de receptor wordt gedefosforyleerd in intracellulaire vesikels voordat het terugkeert naar het
plasmamembraan.
Zo reguleert het β-adrenerge receptor systeem effectief de energiehuishouding tijdens stressvolle
situaties door snelle en versterkte signalen, gevolgd door efficiënte terminatie en desensitisatie van het
signaal.
1.Algemene eigenschappen van signaaltransductie
Signaaltransductie = vertaling van een extracellulair signaal, een signaal wordt gedetecteerd door een
specifieke receptor en wordt omgevormd tot een chemisch proces. De omzetting van informatie in
een chemische verandering wordt signaal transductie genoemd.
Algemene eigenschappen:
1. Specificiteit = wordt gerealiseerd door precieze moleculaire complementariteit tussen het
signaal en de receptor molecule bemiddeld door dezelfde zwakke interacties tussen enzym -
substraat en antigen -antilichaam interacties.
2. Coöperativiteit = een lage concentratie van een ligand heeft een groot effect op de receptor
activiteit , ze hebben een hoge affiniteit voor ligand moleculen
3. Amplificatie = treedt op wanneer een enzym wordt geactiveerd door een signaal receptor
waarbij hele reeks van moleculen van andere enzymen worden gekatalyseerd die op hun buurt
nog vele andere moleculen activeren van een derde enzym. Dit worden cascades van
enzymatische reacties genoemd.
4. Modulair = ze gaan een associatie aan met meerdere
eiwitten, veel signaalproteïnen hebben meerdere domeinen
die specifieke onderdelen kunnen herkennen van
verschillende proteïnen, het cytoskelet of plasmamembraan.
5. Desensitisatie = de sensitiviteit van receptor systemen is
onderworpen aan modificatie, wanneer een signaal continu
optreedt wordt de receptor er ongevoelig voor waardoor het
niet langer reageert op het signaal. Wanneer het terug onder
een bepaalde grens komt dan wordt de receptor terug
gevoelig
6. Integratie = is het vermogen van het systeem om meerdere
signalen te ontvangen en een verenigd/versterkt signaal te
produceren passend bij de samengestelde noden van de cel of
van het organisme.
7. Divergentie = wanneer een receptor wordt geactiveerd door
een signaal, worden twee of meer pathways geactiveerd met
verschillende eindresultaten
8. Lokalisatie = wanneer het enzym dat het intracellulaire signaal
vernietigd samenhokt met de producent van het signaal. Dan
degradeert het signaal vooraleer het kan uitspreiden over een
verre afstanden waardoor de reactie lokaal en kort is.
9. Receptortypen = er zijn verschillende typen van receptoren; G -proteïne gekoppelde
receptoren (guanine nucleotide bindende eiwitten) , receptor -enzymen, ‘gated’ -ionkanalen,
nucleaire receptoren
, 2.G-proteine gekoppelde receptoren
De β-adrenerge receptor systeem, signaalwerking en terminatie
Het β-adrenerge receptor systeem speelt een cruciale rol in de vecht -vlucht respons door energie vrij
te maken en te mobiliseren. Het hormoon epinefrine, samen met synthetische agonisten en
antagonisten die op epinefrine lijken, bindt aan de β-adrenerge receptor in het plasmamembraan van
cellen in spieren, lever en vetweefsel. Dit veroorzaakt een conformatieverandering in de receptor, die
vervolgens het Gs -proteïne (= stimulernede G -proteïne) activeert door de uitwisseling van GDP (=
guanosinedifosfaat) voor GTP (= guanos inetrifisfaat) op de α-subunit van het Gs -prote ïne. De
geactiveerde α-subunit dissocieert en activeert adenylyl cyclase, wat ATP omzet in cAMP (= cyclisch
adenosinemonofosfaat) , een second messenger.
De toename van cAMP activeert proteïne kinase A (PKA) door een conformatieverandering te
induceren in de regulatorische subunits, waardoor de katalytische subunits vrijkomen. Deze subunits
fosforyleren diverse cellulaire proteïnen die de vecht -vlucht respo ns bevorderen, zoals fosforylase b
kinase, dat glycogeen in de lever en spieren mobiliseert.
De signaaltransductie wordt versterkt doordat één epinefrine molecule meerdere Gs -proteïnen
activeert, die op hun beurt meerdere cAMP -moleculen produceren. Dit leidt tot een amplificatie van
het signaal met een factor van 100.000x, waardoor snel en effectief op de stimulus kan worden
gereageerd.
Er zijn verschillende mechanismen om de β-adrenerge respons te be ë indigen. Wanneer de
concentratie van epinefrine daalt, dissocieert het van de receptor. GTP wordt gehydrolyseerd tot GDP
door de intrinsieke GTPase -activiteit van de α-subunit, wat de Gs α subunit inactief maakt. cAMP wordt
afgebroken tot 5 ’-AMP door fosfodiesterase, en eiwitfosfatasen defosforyleren de doelwitprote ïnen,
wat de metabole effecten omkeert.
Desensitisatie van de β-adrenerge receptor kan ook optreden in aanwezigheid van een stimulus. Dit
wordt gemedieerd door β-adrenerge receptor kinase ( βARK), dat de receptor fosforyleert, waardoor
β-arrestine kan binden. Dit complex wordt dan door endocytose uit het plasmamembraan verwijderd
en de receptor wordt gedefosforyleerd in intracellulaire vesikels voordat het terugkeert naar het
plasmamembraan.
Zo reguleert het β-adrenerge receptor systeem effectief de energiehuishouding tijdens stressvolle
situaties door snelle en versterkte signalen, gevolgd door efficiënte terminatie en desensitisatie van het
signaal.
