PANDIT HOOFDSTUK 12
Cell signaling → proces waarmee cellen informatie vrijgeven, overbrengen, ontvangen en erop reageren.
- De informatie wordt ‘gedragen’ door liganden, ook wel cell mediators of signaling molecules.
Stappen in cell signaling .
1] Signaling cells synthetiseren een ligand, deze cellen ontvangen hier zelf normaliter ook een signaal voor
- Signaling cell is de cel die de ligand synthetiseert en afgeeft.
2] De signaling cells geven de ligand af, meestal aan de extracellulaire vloeistof
3] De ligand moleculen worden naar hun target cellen getransporteerd
4] De complementaire receptoren op de target cellen herkennen de ligand en vormen een complex
- Receptoren kunnen intracellulair zijn of ‘cell-surface receptors’ zijn
5] Het ligand-receptor complex verandert het signaal in een intracellulair bericht en triggert een biologische
respons in de target cells
6] De ligand wordt verwijderd, dit beëindigt de respons.
> Eenzelfde ligand kan verschillende effecten hebben op verschillende typen cellen. dezelfde functies in
verschillende celtypen kunnen ook verschillende liganden nodig hebben.
Drie mogelijke manieren om (endogene) liganden enigszins te classificeren .
1] gebaseerd op de scheikunde en structuur van de ligand
2] gebaseerd op de plaats van de receptor waarop de ligand een werking heeft (bv. cell-surface & intracellulair)
3] gebaseerd op anatomie en fysiologie, ofwel het type cel dat de ligand produceert en waar in het lichaam de
uiteindelijk actie plaats vindt (bv. hormonen, neuronen als classificaties)
> Meeste liganden zijn polair of geladen en kunnen de lipide dubbellaag dus niet passeren, hun receptoren
moeten zich dus bevinden op het celoppervlak, waarna een signaal wordt doorgegeven naar in de cel zelf.
MODES OF INTERCELLULAR SIGNALING
Endocriene signalering (Meest voorkomende vorm van endocriene signalering) .
Gland/klier → orgaan of groep gespecialiseerde cellen die secreties produceren
> Endocriene klieren geven hormonen af, direct de bloedbaan in. De hormonen hebben vaak hun effect op
plaatsen die ver verwijderd zijn van de plaatsen waar ze zijn vrijgekomen.
- Omdat hormonen systemisch circuleren en kunnen diffunderen komen ze in contact met vrijwel alle cellen,
sommige hormonen hebben een effect op één celtype/weefsel en sommige op veel meer.
- Sommige hormonen worden voortdurend afgegeven, andere hormonen worden consistent afgegeven maar de
concentraties zijn leeftijdsafhankelijk (bv. testosteron), andere volgen bijvoorbeeld een wekelijkse cyclus en er
zijn ook hormonen die worden afgegeven naar behoefte door bepaalde stimuli.
> Klieren die contact behouden met epitheeloppervlak door een systeem van kanalen zijn exocriene klieren.
Denk aan zweet en speekselklieren. Ze geven hun secreties af aan ‘buizen’ of kanalen die leiden tot interne of
externe lichaamsoppervlakte
. 3 Typen hormonen .
Steroïden} lipiden, gemaakt uit cholesterol. (bijv. testosteron en cortisol)
gemodificeerde aminozuurderivaten} catecholamines, thyroid/schildklierhormonen en melatonine.
- catecholamines en schildklierhormonen zijn derivaten van tyrosine
- melatonine wordt gesynthetiseerd vanuit tryptophan
Peptiden en eiwitten}
→ Steroïde hormonen kunnen celmembranen passeren door passieve diffusie en hun signaal afgeven in de
cel en hun receptoren zijn dus meestal intracellulair
→ Schildklierhormonen kunnen celmembranen passeren door gefaciliteerde diffusie en binden dus ook aan
intracellulaire receptoren
→ De meeste polaire en geladen hormonen zoals catecholamines en peptide en eiwit hormonen kunnen het
celmembraan niet passeren en hebben dus receptoren op het celoppervlak.
> Binding van een hormoon aan een extracellulaire receptor leidt tot een serie aan gebeurtenissen die leiden
tot de aanmaak van een second messenger in de cel die het signaal vervolgens doorgeeft in de cel.
, - Eliminatie van hormonen vindt plaats door biotransformatie in de lever, bloedbaan en op andere
plekken. Hormonen kunnen ook geëlimineerd worden door excretie via urine of gal.
Local signaling
Lokaal signalerende liganden hebben drie voornamelijke dingen gemeen:
- Ze hoeven niet getransporteerd te worden door de bloedbaan
- Ze oefenen hun effect uit vlakbij de plaats waar ze worden gesynthetiseerd en afgescheiden
- Hun effecten zijn meestal kortdurend doordat ze meestal worden afgescheiden in hoge concentraties
na bepaalde stimuli waarna ze snel worden verwijderd of afgebroken.
→ Drie vormen lokale signalering: paracrien, autocrien en juxtracrien .
Paracriene signalering} Signalen die naburige cellen beïnvloeden (bijv. neurotransmitters werken paracrien)
>afgifte ligand aan extracellulaire vloeistof→diffundeert buurcellen in→bindt aan receptor→brengt signaal over
Autocriene signalering} Variatie van paracriene signalering, wanneer de signaling cell ook de target cell is.
>Cellen reageren op stoffen die ze zelf gemaakt hebben
Juxtracriene signalering} Ofwel, contact-dependent signaling, vereist direct contact tussen de signaling cell
en de target cell, de liganden worden niet aan de extracellulaire vloeistof afgegeven maar gelijk aan elkaar.
> Een type juxtracriene signalering is bijvoorbeeld de directe transfer van signaalmoleculen van de ene cel
naar de andere cel via gap junctions tussen naburige cellen
Specificity of actions .
> Sommige liganden, zoals hormonen, werken systemisch, vaak is het effect niet op het hele lichaam. Want:
- De liganden zijn sterk specifiek voor een bepaalde receptor die slechts in bepaalde weefsel voorkomt
- De liganden (bijv. neurotransmitters) worden zeer lokaal afgegeven en hebben daar ook hun werking
Receptors .
Ligand-receptor interacties .
twee stappen bij de interactie tussen een receptor en ligand
1] Herkenning, receptor herkent de ligand en vormt het ligand-receptor complex L + R ⇌ LR
2] Signaal transductie, binding van de ligand aan de receptor leidt ertoe dat de receptor een conformationele
verandering ondergaat, waardoor het fysiek in contact kan komen met intracellulaire eiwitten. De interactie
tussen de receptor en deze eiwitten leidt tot een cascade aan intracellulaire reacties die een biologisch
respons triggeren.
> Sommige liganden hebben een andere herkenning maar eenzelfde vorm signaal transductie → leidt tot eenzelfde
effect. Sommige op elkaar lijkende liganden hebben eenzelfde herkenning maar een andere signaaltransductie → leidt tot
andere effecten.
Niet-katalytische en katalytische receptoren .
Receptoren die gelinkt zijn aan celsignalering zijn niet-katalytisch, ofwel de ligand-receptor binding is
reversibel en de ligand dissocieert na binding aan de receptor weer zonder chemisch veranderd te zijn.
Substraat → ligand dat aan een (katalytisch) enzym bindt
- Een enzym transformeert het substraat katalytisch tot chemisch verschillende producten
S + E ⇌ ES → Product + E
→ Enzymen zijn dus katalytisch,
Constitutief actieve receptoren → de receptor kan verschillende conformaties aangaan, in sommige
gevallen is deze conformatie identiek aan de conformatie als wanneer de ligand bindt aan de receptor,
waardoor deze receptoren zelfs actief kunnen zijn bij afwezigheid van liganden.
Agonist → Bindt aan receptor activeert deze receptor, dit leidt uiteindelijk tot een biologisch respons
Antagonist → Bindt aan receptor zonder deze te activeren
Inverse agonist → ligand die bij binding aan de receptor de constitutieve activiteit inhibeert, ofwel de activiteit
negatief beïnvloed, tot onder de basale activiteit
- !!! Een ligand activeert slechts de receptor, een ligand zelf heeft geen biologische activiteit !!!
Cell signaling → proces waarmee cellen informatie vrijgeven, overbrengen, ontvangen en erop reageren.
- De informatie wordt ‘gedragen’ door liganden, ook wel cell mediators of signaling molecules.
Stappen in cell signaling .
1] Signaling cells synthetiseren een ligand, deze cellen ontvangen hier zelf normaliter ook een signaal voor
- Signaling cell is de cel die de ligand synthetiseert en afgeeft.
2] De signaling cells geven de ligand af, meestal aan de extracellulaire vloeistof
3] De ligand moleculen worden naar hun target cellen getransporteerd
4] De complementaire receptoren op de target cellen herkennen de ligand en vormen een complex
- Receptoren kunnen intracellulair zijn of ‘cell-surface receptors’ zijn
5] Het ligand-receptor complex verandert het signaal in een intracellulair bericht en triggert een biologische
respons in de target cells
6] De ligand wordt verwijderd, dit beëindigt de respons.
> Eenzelfde ligand kan verschillende effecten hebben op verschillende typen cellen. dezelfde functies in
verschillende celtypen kunnen ook verschillende liganden nodig hebben.
Drie mogelijke manieren om (endogene) liganden enigszins te classificeren .
1] gebaseerd op de scheikunde en structuur van de ligand
2] gebaseerd op de plaats van de receptor waarop de ligand een werking heeft (bv. cell-surface & intracellulair)
3] gebaseerd op anatomie en fysiologie, ofwel het type cel dat de ligand produceert en waar in het lichaam de
uiteindelijk actie plaats vindt (bv. hormonen, neuronen als classificaties)
> Meeste liganden zijn polair of geladen en kunnen de lipide dubbellaag dus niet passeren, hun receptoren
moeten zich dus bevinden op het celoppervlak, waarna een signaal wordt doorgegeven naar in de cel zelf.
MODES OF INTERCELLULAR SIGNALING
Endocriene signalering (Meest voorkomende vorm van endocriene signalering) .
Gland/klier → orgaan of groep gespecialiseerde cellen die secreties produceren
> Endocriene klieren geven hormonen af, direct de bloedbaan in. De hormonen hebben vaak hun effect op
plaatsen die ver verwijderd zijn van de plaatsen waar ze zijn vrijgekomen.
- Omdat hormonen systemisch circuleren en kunnen diffunderen komen ze in contact met vrijwel alle cellen,
sommige hormonen hebben een effect op één celtype/weefsel en sommige op veel meer.
- Sommige hormonen worden voortdurend afgegeven, andere hormonen worden consistent afgegeven maar de
concentraties zijn leeftijdsafhankelijk (bv. testosteron), andere volgen bijvoorbeeld een wekelijkse cyclus en er
zijn ook hormonen die worden afgegeven naar behoefte door bepaalde stimuli.
> Klieren die contact behouden met epitheeloppervlak door een systeem van kanalen zijn exocriene klieren.
Denk aan zweet en speekselklieren. Ze geven hun secreties af aan ‘buizen’ of kanalen die leiden tot interne of
externe lichaamsoppervlakte
. 3 Typen hormonen .
Steroïden} lipiden, gemaakt uit cholesterol. (bijv. testosteron en cortisol)
gemodificeerde aminozuurderivaten} catecholamines, thyroid/schildklierhormonen en melatonine.
- catecholamines en schildklierhormonen zijn derivaten van tyrosine
- melatonine wordt gesynthetiseerd vanuit tryptophan
Peptiden en eiwitten}
→ Steroïde hormonen kunnen celmembranen passeren door passieve diffusie en hun signaal afgeven in de
cel en hun receptoren zijn dus meestal intracellulair
→ Schildklierhormonen kunnen celmembranen passeren door gefaciliteerde diffusie en binden dus ook aan
intracellulaire receptoren
→ De meeste polaire en geladen hormonen zoals catecholamines en peptide en eiwit hormonen kunnen het
celmembraan niet passeren en hebben dus receptoren op het celoppervlak.
> Binding van een hormoon aan een extracellulaire receptor leidt tot een serie aan gebeurtenissen die leiden
tot de aanmaak van een second messenger in de cel die het signaal vervolgens doorgeeft in de cel.
, - Eliminatie van hormonen vindt plaats door biotransformatie in de lever, bloedbaan en op andere
plekken. Hormonen kunnen ook geëlimineerd worden door excretie via urine of gal.
Local signaling
Lokaal signalerende liganden hebben drie voornamelijke dingen gemeen:
- Ze hoeven niet getransporteerd te worden door de bloedbaan
- Ze oefenen hun effect uit vlakbij de plaats waar ze worden gesynthetiseerd en afgescheiden
- Hun effecten zijn meestal kortdurend doordat ze meestal worden afgescheiden in hoge concentraties
na bepaalde stimuli waarna ze snel worden verwijderd of afgebroken.
→ Drie vormen lokale signalering: paracrien, autocrien en juxtracrien .
Paracriene signalering} Signalen die naburige cellen beïnvloeden (bijv. neurotransmitters werken paracrien)
>afgifte ligand aan extracellulaire vloeistof→diffundeert buurcellen in→bindt aan receptor→brengt signaal over
Autocriene signalering} Variatie van paracriene signalering, wanneer de signaling cell ook de target cell is.
>Cellen reageren op stoffen die ze zelf gemaakt hebben
Juxtracriene signalering} Ofwel, contact-dependent signaling, vereist direct contact tussen de signaling cell
en de target cell, de liganden worden niet aan de extracellulaire vloeistof afgegeven maar gelijk aan elkaar.
> Een type juxtracriene signalering is bijvoorbeeld de directe transfer van signaalmoleculen van de ene cel
naar de andere cel via gap junctions tussen naburige cellen
Specificity of actions .
> Sommige liganden, zoals hormonen, werken systemisch, vaak is het effect niet op het hele lichaam. Want:
- De liganden zijn sterk specifiek voor een bepaalde receptor die slechts in bepaalde weefsel voorkomt
- De liganden (bijv. neurotransmitters) worden zeer lokaal afgegeven en hebben daar ook hun werking
Receptors .
Ligand-receptor interacties .
twee stappen bij de interactie tussen een receptor en ligand
1] Herkenning, receptor herkent de ligand en vormt het ligand-receptor complex L + R ⇌ LR
2] Signaal transductie, binding van de ligand aan de receptor leidt ertoe dat de receptor een conformationele
verandering ondergaat, waardoor het fysiek in contact kan komen met intracellulaire eiwitten. De interactie
tussen de receptor en deze eiwitten leidt tot een cascade aan intracellulaire reacties die een biologisch
respons triggeren.
> Sommige liganden hebben een andere herkenning maar eenzelfde vorm signaal transductie → leidt tot eenzelfde
effect. Sommige op elkaar lijkende liganden hebben eenzelfde herkenning maar een andere signaaltransductie → leidt tot
andere effecten.
Niet-katalytische en katalytische receptoren .
Receptoren die gelinkt zijn aan celsignalering zijn niet-katalytisch, ofwel de ligand-receptor binding is
reversibel en de ligand dissocieert na binding aan de receptor weer zonder chemisch veranderd te zijn.
Substraat → ligand dat aan een (katalytisch) enzym bindt
- Een enzym transformeert het substraat katalytisch tot chemisch verschillende producten
S + E ⇌ ES → Product + E
→ Enzymen zijn dus katalytisch,
Constitutief actieve receptoren → de receptor kan verschillende conformaties aangaan, in sommige
gevallen is deze conformatie identiek aan de conformatie als wanneer de ligand bindt aan de receptor,
waardoor deze receptoren zelfs actief kunnen zijn bij afwezigheid van liganden.
Agonist → Bindt aan receptor activeert deze receptor, dit leidt uiteindelijk tot een biologisch respons
Antagonist → Bindt aan receptor zonder deze te activeren
Inverse agonist → ligand die bij binding aan de receptor de constitutieve activiteit inhibeert, ofwel de activiteit
negatief beïnvloed, tot onder de basale activiteit
- !!! Een ligand activeert slechts de receptor, een ligand zelf heeft geen biologische activiteit !!!
