Hoofdstuk 9
Enzymen:
● Protein kinase → Fosforylatie
● Fosfatase → desfosforylatie
● Guanine exchange factor → GDP-GTP uitwisseling
● GTP’ase → GTP defosforylatie
● Adenylyl cyclase/ adenyla cyclase → ATP naar cAMP
● Fosfodiesterase → cAMP naar AMP
- Cellen kunnen communiceren met andere cellen en reageren op de signalen die ze van
andere cellen en hun omgeving krijgen
- Signalen zijn meestal chemische verbindingen
- Identieke mechanismen voor cel-communicatie bij verschillende soorten en bij
Verschillende processen
EVOLUTIE VAN CEL SIGNALERING
- Communicatie bij bacteriën:
● Kunnen populatiedichtheid opmerken en hun gedrag daarop aanpassen:
• Quorum Sensing: Wanneer bacteriën hun Genexpressie patroon aanpassen
op populatiedichtheid van de cel
● Cellen kunnen ook met elkaar communiceren over beschikbaarheid van
nutriënten.
→ Ze kunnen zich op die manier als groep aanpassen op de hoeveelheid
nutriënten ter beschikking.
- Communicatie bij eencellige eukaryoten:
● Bv. gistcel
● Deze communiceren door middel van mating factoren.
● Een gistcel kan als een haploïde vorm voorkomen
• Je hebt dan een mannetje en vrouwtje:
→ Haploide a (1 set chromosomen, n)
Deze scheidt de a-factor uit
→ Haploïde alpha (1 set chromosomen, n)
Deze scheidt de alpha factor uit
● Deze scheiden mating factors uit:
• Korte stukjes peptide-12-aminozuren
● Deze mating factor kunnen binden op receptoren van de andere soort
● Op het moment dat die 2 binden dan fuseren ze met elkaar en kunnen ze dus een
diploïd organisme worden.
● Vanuit deze eencellige is cel communicatie verder geëvolueerd naar signalering in
meercellige organismen (zoals de mens)
, CEL <-> CEL COMMUNICATIE
Kan op 2 manieren:
1. Communicatie door direct contact (tegen elkaar)
2. Communicatie door uitgescheiden moleculen (stofjes van ene cel naar andere cel)
1. Communicatie door direct contact (tegen elkaar)
- 1) Door het maken van cel junctions
● Gap junctions (dierlijke cellen)
● Plasmodesmata (plantencellen)
• Stoffen kunnen diffunderen door deze
kanaaltjes (gap junctions of plasmodesmata)
→ Als de ene cel een signaal wil afgeven aan de
andere cel dan kan die dat in zijn cytosol maken en dan kan die dat
diffunderen door die kanaaltjes naar de andere cel toe.
- 2) Cell-Cell recognition
● Cellen liggen tegen elkaar
● Moleculen op de oppervlakte van cellen binden aan de
moleculen die op de oppervlakte van de andere cel
liggen.
● Signaal wordt na binding doorgegeven aan de
binnenkant van de andere cel.
2. Communicatie door uitgescheiden moleculen (stofjes van ene naar andere cel)
Lokaal/korte afstand signalering:
- 1) Paracriene signalering
● Een signalerende cel die gaat een lokale regulator uitscheiden door
middel van blaasjes te laten fuseren
• Dan komt het eiwit in de extracellulaire omgeving terecht
en dat bindt aan cellen die daar in de buurt liggen.
● Soms bindt het eiwit aan de receptor van zichzelf:
→ Autocriene signalering
- 2) Synaptische signalering
● Vindt plaats in de synaptische spleet.
, ● Neuronen die maken synapsen en er komt een elektrisch signaal aan in zo’n
neuron en die moet worden omgezet in een chemisch signaal om
dat door te geven aan de volgende neuron.
● Op dat moment fusseren de blaasjes met de neurotransmitter met
de membraan.
● De neurotransmitter komt vrij in die synaptische spleet
● De neurotransmitter bindt aan kanaaltjes aan de ontvangende cel
en die zorgen ervoor dat ionen in- en uitgaan zodat je een
elektrisch signaal geeft en die elektrische signaal wordt
doorgegeven.
Lange afstand signalering:
- 3) Endocriene signalering:
● Signaalstof is hormoon
● De endocriene cel scheidt een hormoon uit (in de bloedbaan) en dat molecuul kan
het hele lichaam doorgaan en dan aan de targetcel binden en daar een effect
verzorgen.
● De target cel moet dus een receptor hebben waarde hormoon aan kan binden
zodat die erop kan reageren.
3 STAPPEN VAN CEL SIGNALERING
- Signaal bereikt de cel, 3 stappen die leiden tot
reactie in de cel
1. Ontvangst
● Signaalmolecuul moet ontvangen worden door receptor op de signaal ontvangende cel.
2. Transductie (doorgeven)
● Receptor die geeft door vormveranderingen dat signaal door aan allerlei eiwitten
binnen de cel.
→ Dit wordt gedaan door Relay moleculen. (Eiwitmoleculen BINNEN de
cel die het signaal dus aannemen en doorgeven)
3. Respons
● Het signaal komt uiteindelijk aan bij een molecuul dat een bepaalt effect kan doen. En
dan komt er een respons, een reactie op het verkrijgen van het signaal.
RECEPTOREN
, - Binding tussen het signaal molecuul (ligand) en receptor is zeer
specifiek
- Receptor veranderd van conformatie (vorm) na binden ligand
(signaal molecuul)
→ Hierdoor wordt er dus een signaal van de buitenkant
doorgegeven aan de binnenkant.
- Meestal receptoren in plasmamembraan, aan de buitenkant waar ze
het signaal dan ontvangen
→ Maar kan ook in de cel, in bv ER membraan.
MOLECULAIRE SCHAKELAARS
2 moleculaire schakelaars:
- Schakelaar 1: G-eiwit
● De schakelaar kan uit en aan staan
• Uit: GDP is gebonden
• Aanzetten: GDP laat los, GTP bindt → GTP is een
energie-rijkere binding dan GDP! (want 3
fosfaatgroepen)
→ Door enzym GEF (Guanine Exchange Factor)
→Deze stimuleert de binding van GDP weg en
GTP eraan.
• Aan: GTP gebonden
• Uitzetten: GTP-hydrolyse naar GDP + pi
→ Dit gebeurt door het G-eiwit zelf (na verloop van tijd)
→ (Soort tijdschakelaar gaat aan daarna vanzelf weer uit)
GDP: Nucleotide Guanine Difosfaat (2 fosfaatgroepen dus)
GTP: Nucletide Guanine Trifosfaat (3 fosfaatgroepen)
- Schakelaar 2: Fosforylering
Enzymen:
● Protein kinase → Fosforylatie
● Fosfatase → desfosforylatie
● Guanine exchange factor → GDP-GTP uitwisseling
● GTP’ase → GTP defosforylatie
● Adenylyl cyclase/ adenyla cyclase → ATP naar cAMP
● Fosfodiesterase → cAMP naar AMP
- Cellen kunnen communiceren met andere cellen en reageren op de signalen die ze van
andere cellen en hun omgeving krijgen
- Signalen zijn meestal chemische verbindingen
- Identieke mechanismen voor cel-communicatie bij verschillende soorten en bij
Verschillende processen
EVOLUTIE VAN CEL SIGNALERING
- Communicatie bij bacteriën:
● Kunnen populatiedichtheid opmerken en hun gedrag daarop aanpassen:
• Quorum Sensing: Wanneer bacteriën hun Genexpressie patroon aanpassen
op populatiedichtheid van de cel
● Cellen kunnen ook met elkaar communiceren over beschikbaarheid van
nutriënten.
→ Ze kunnen zich op die manier als groep aanpassen op de hoeveelheid
nutriënten ter beschikking.
- Communicatie bij eencellige eukaryoten:
● Bv. gistcel
● Deze communiceren door middel van mating factoren.
● Een gistcel kan als een haploïde vorm voorkomen
• Je hebt dan een mannetje en vrouwtje:
→ Haploide a (1 set chromosomen, n)
Deze scheidt de a-factor uit
→ Haploïde alpha (1 set chromosomen, n)
Deze scheidt de alpha factor uit
● Deze scheiden mating factors uit:
• Korte stukjes peptide-12-aminozuren
● Deze mating factor kunnen binden op receptoren van de andere soort
● Op het moment dat die 2 binden dan fuseren ze met elkaar en kunnen ze dus een
diploïd organisme worden.
● Vanuit deze eencellige is cel communicatie verder geëvolueerd naar signalering in
meercellige organismen (zoals de mens)
, CEL <-> CEL COMMUNICATIE
Kan op 2 manieren:
1. Communicatie door direct contact (tegen elkaar)
2. Communicatie door uitgescheiden moleculen (stofjes van ene cel naar andere cel)
1. Communicatie door direct contact (tegen elkaar)
- 1) Door het maken van cel junctions
● Gap junctions (dierlijke cellen)
● Plasmodesmata (plantencellen)
• Stoffen kunnen diffunderen door deze
kanaaltjes (gap junctions of plasmodesmata)
→ Als de ene cel een signaal wil afgeven aan de
andere cel dan kan die dat in zijn cytosol maken en dan kan die dat
diffunderen door die kanaaltjes naar de andere cel toe.
- 2) Cell-Cell recognition
● Cellen liggen tegen elkaar
● Moleculen op de oppervlakte van cellen binden aan de
moleculen die op de oppervlakte van de andere cel
liggen.
● Signaal wordt na binding doorgegeven aan de
binnenkant van de andere cel.
2. Communicatie door uitgescheiden moleculen (stofjes van ene naar andere cel)
Lokaal/korte afstand signalering:
- 1) Paracriene signalering
● Een signalerende cel die gaat een lokale regulator uitscheiden door
middel van blaasjes te laten fuseren
• Dan komt het eiwit in de extracellulaire omgeving terecht
en dat bindt aan cellen die daar in de buurt liggen.
● Soms bindt het eiwit aan de receptor van zichzelf:
→ Autocriene signalering
- 2) Synaptische signalering
● Vindt plaats in de synaptische spleet.
, ● Neuronen die maken synapsen en er komt een elektrisch signaal aan in zo’n
neuron en die moet worden omgezet in een chemisch signaal om
dat door te geven aan de volgende neuron.
● Op dat moment fusseren de blaasjes met de neurotransmitter met
de membraan.
● De neurotransmitter komt vrij in die synaptische spleet
● De neurotransmitter bindt aan kanaaltjes aan de ontvangende cel
en die zorgen ervoor dat ionen in- en uitgaan zodat je een
elektrisch signaal geeft en die elektrische signaal wordt
doorgegeven.
Lange afstand signalering:
- 3) Endocriene signalering:
● Signaalstof is hormoon
● De endocriene cel scheidt een hormoon uit (in de bloedbaan) en dat molecuul kan
het hele lichaam doorgaan en dan aan de targetcel binden en daar een effect
verzorgen.
● De target cel moet dus een receptor hebben waarde hormoon aan kan binden
zodat die erop kan reageren.
3 STAPPEN VAN CEL SIGNALERING
- Signaal bereikt de cel, 3 stappen die leiden tot
reactie in de cel
1. Ontvangst
● Signaalmolecuul moet ontvangen worden door receptor op de signaal ontvangende cel.
2. Transductie (doorgeven)
● Receptor die geeft door vormveranderingen dat signaal door aan allerlei eiwitten
binnen de cel.
→ Dit wordt gedaan door Relay moleculen. (Eiwitmoleculen BINNEN de
cel die het signaal dus aannemen en doorgeven)
3. Respons
● Het signaal komt uiteindelijk aan bij een molecuul dat een bepaalt effect kan doen. En
dan komt er een respons, een reactie op het verkrijgen van het signaal.
RECEPTOREN
, - Binding tussen het signaal molecuul (ligand) en receptor is zeer
specifiek
- Receptor veranderd van conformatie (vorm) na binden ligand
(signaal molecuul)
→ Hierdoor wordt er dus een signaal van de buitenkant
doorgegeven aan de binnenkant.
- Meestal receptoren in plasmamembraan, aan de buitenkant waar ze
het signaal dan ontvangen
→ Maar kan ook in de cel, in bv ER membraan.
MOLECULAIRE SCHAKELAARS
2 moleculaire schakelaars:
- Schakelaar 1: G-eiwit
● De schakelaar kan uit en aan staan
• Uit: GDP is gebonden
• Aanzetten: GDP laat los, GTP bindt → GTP is een
energie-rijkere binding dan GDP! (want 3
fosfaatgroepen)
→ Door enzym GEF (Guanine Exchange Factor)
→Deze stimuleert de binding van GDP weg en
GTP eraan.
• Aan: GTP gebonden
• Uitzetten: GTP-hydrolyse naar GDP + pi
→ Dit gebeurt door het G-eiwit zelf (na verloop van tijd)
→ (Soort tijdschakelaar gaat aan daarna vanzelf weer uit)
GDP: Nucleotide Guanine Difosfaat (2 fosfaatgroepen dus)
GTP: Nucletide Guanine Trifosfaat (3 fosfaatgroepen)
- Schakelaar 2: Fosforylering
