Inhoudsopgave
H16: CELCOMMUNICATIE........................................................................................................................ 0
1. Algemene principes van signaaloverdracht...............................................................................................0
1.1. Signalen kunnen op korte en verre afstand werken...................................................................... 0
1.2. Eén signaalmolecule leidt tot verschillende antwoorden in andere types doelcellen.......3
1.3. Extracellulaire signalen kunnen traag of snel werken.................................................................. 3
1.4. Extracellulaire boodschappers binden aan extracellulaire of intracellulaire receptoren..4
1.5. Opgeloste gassen als signaalmolecules.......................................................................................... 6
1.6. Extracellulaire signalen veranderen de activiteit van eenreeks intracellulaire proteïnen
via secundaire boodschappers.................................................................................................................. 7
1.7. Veel intracellulaire signaalproteïnen werken als moleculaireschakelaars..............................9
1.8. Drie klasses plasmamembraan receptoren................................................................................... 10
2. G proteïne gekoppelde receptoren............................................................................................................. 11
2.1. GPCRs activeren subeenheden van G-proteïnen.........................................................................11
2.2. G-proteïnen koppelen receptoractivering aan openen van K+kanalen in PM van
hartcellen (zie tekening notities voor uitleg)....................................................................................... 13
2.3. G proteïnen activeren membraan gebonden enzymen die secundaire boodschappers
vormen............................................................................................................................................................. 14
2.4. De cyclisch-AMP pathway kan enzymen activeren en genexpressie stimuleren............14
2.5. De inositol fosfolipide pathway leidt tot een toename in intracellulaire Ca2+................. 16
2.6. Intracellulaire signaalcascades kunnen snel, gevoelig en aanpasbaar zijn........................ 19
3. Enzyme - gekoppelde receptoren............................................................................................................ 20
3.1. Enzyme-gekoppelde receptoren: receptor tyrosine kinasen (RTK).................................... 20
3.2. De meeste RTKs activeren het monomere GTPase Ras...........................................................21
3.3. RTKs activeren PI-3 kinase en produceren lipidedockingplaatsen aan de PM............... 23
3.4. Sommige receptoren activeren een snelle weg naar de kern...............................................25
3.5. Contact-afhankelijke signaaloverdracht controleert de vorming van neuronen............ 25
3.6. Proteïne kinase netwerken integreren informatie om complex celgedrag te
controleren.....................................................................................................................................................25
,H16: CELCOMMUNICATIE
1. Algemene principes van signaaloverdracht
1.1. Signalen kunnen op korte en verre afstand werken
Signaaltransductie is een proces waarbij één type van signaal omgezet wordt in een ander type
Cellen kunnen signalen ontvangen en uitzenden via receptoren die specifiek zijn afgestemd op
bepaalde signalen. Deze receptoren bevinden zich op de celmembraan en zetten externe signalen
om in interne signalen, die vervolgens acties in de cel veroorzaken, zoals celdeling of
spiercontractie. Er zijn verschillende soorten signalen, zoals peptiden en aminozuren, waarvoor
verschillende typen receptoren bestaan.
Deze receptoren kunnen worden ingedeeld in drie klassen: (1) ligand-gestuurde ionenkanalen, (2)
GPCR's en (3) RTK's.
1
,Endocriene signaaloverdracht
● Signaal wordt overgebracht door hormonen.
● Hormonen worden meestal geproduceerd door
specifieke celtypen en afgezet in de bloedbaan,
waardoor ze het hele lichaam bereiken.
● Alle cellen met receptoren voor dat hormoon kunnen
het signaal herkennen.
● Voorbeeld: insuline, geproduceerd door B-cellen in
de alvleesklier, reguleert de bloedsuikerspiegel door
cellen aan te zetten tot glucoseopname.
Paracriene signaaloverdacht
● Signaal werkt lokaal binnen een beperkt bereik.
● Moleculen die hierbij betrokken zijn, hebben over
het algemeen een korte levensduur en zijn instabiel.
● Het effect is vaak kortstondig.
● Voorbeeld: ontstekingsfactoren en groeifactoren
coördineren de reactie binnen een specifieke regio,
zoals bij een ontstekingsreactie.
Synaptische signalering:
● Communicatie tussen twee cellen, vaak één-op-een,
zoals tussen een neuron en een spiercel.
● Neurotransmitters worden vrijgegeven in een
synaptische spleet tussen cellen, waardoor het effect
lokaal is, alleen binnen de synaps.
● Deze vorm van signalering wordt elektrisch gestuurd
via actiepotentialen.
● Het bereik kan variëren afhankelijk van de afstand tussen de cellen, maar het is gericht op
één specifiek doel, zoals een spier of een andere zenuwcel, en gebeurt snel.
Contactafhankelijke signalering:
● Twee cellen maken rechtstreeks contact voor
signaaloverdracht.
● Het signaal blijft beperkt tot de plaats waar de cellen
elkaar raken en kan niet vrij diffunderen door het
celmembraan.
● De doelwitcel ontvangt het signaal alleen als er direct
contact is.
● Voorbeeld: een zenuwcel die in contact wordt gebracht met een groep endotheelcellen,
wat een intracellulaire respons activeert en de zenuwcel vertelt dat hij zich op de juiste
plaats bevindt, wat nodig is voor de ontwikkeling van een volwassen zenuwcel.
2
,Autocriene signalering:
● Dit lijkt op paracriene signalering, maar het
signaal richt zich op de nabijgelegen doelwitcel
als die de juiste receptor heeft.
● De cel die het signaal produceert, heeft zelf ook
de receptor en reageert op het uitgezonden
signaal.
● Het bereik is beperkt tot de directe omgeving
van de producerende cel.
● Voorbeeld: overlevingsfactoren die cellen in
staat stellen te overleven als de juiste signalen aanwezig zijn, waarbij de producerende cel
zelf ook kan overleven als deze de receptor bevat.
1.2. Eén signaalmolecule leidt tot verschillende antwoorden in andere
types doelcellen
Combinaties van signalen bepalen het uiteindelijke
antwoord
bijvoorbeeld
A + B + C ⇒ overleving
ABC + D + E ⇒ groeien en delen
ABC + F + G ⇒ differentieren
geen signaal ⇒ dood
Signalen zijn nodig om te overleven!
Acetylcholine beünvloedt verschillende celtypes op een andere manier
3
,1.3. Extracellulaire signalen kunnen traag of snel werken
afhankelijk van de aard van de respons die ze uitlokken.
Snelle responsen treden op wanneer alle Trage responsen vereisen daarentegen tijd
benodigde componenten van de voor de synthese van eiwitten, zoals bij groei
signaaltransductiepathway al aanwezig zijn in en celdeling, wat leidt tot langzamere
de cel. Dit kan resulteren in directe effecten, veranderingen zoals toename van spiermassa.
zoals de samentrekking van spieren na Deze processen zijn gekoppeld aan
blootstelling aan acetylcholine. genexpressie en eiwitsynthese, wat tijd kost.
1.4. Extracellulaire boodschappers binden aan extracellulaire of
intracellulaire receptoren
Receptoren in de plasmamembraan:
● Dit is de meerderheid van de receptoren.
● Grote hydrofiele signaalmoleculen
● Ze binden aan signaalmoleculen die moeilijk de cel kunnen binnendringen vanwege hun
grootte of lading, zoals grote eiwitten of geladen moleculen.
● De cel bindt aan de receptor op het celoppervlak, wat leidt tot activatie van de receptor
en initiatie van signaaltransductiepaden.
Intracellulaire receptoren:
● Dit is de minderheid van de receptoren.
● Kleine hydrofiele signaalmoleculen
● Ze bevinden zich in de cel en binden aan signaalmoleculen die gemakkelijk door het
celmembraan kunnen diffunderen vanwege hun apolaire, hydrofobe en kleine aard, zoals
steroïdhormonen (zoals testosteron, oestrogeen, cortisol, etc.).
● Deze signaalmoleculen kunnen direct de cel binnendringen en binden aan de
intracellulaire receptor, die vervolgens genexpressieveranderingen kan veroorzaken door
te interageren met transcriptieregulatoren in de celkern.
● Zijn zowel extracellulair als intracellulair gebonden aan transportmoleculen
4
,Kleine hydrofobe hormonen binden aan intracellulaire receptoren
Kleine hydrofobe hormonen, zoals
steroïdehormonen, zijn afgeleiden van
cholesterol en kunnen gemakkelijk het
plasmamembraan passeren vanwege hun
hydrofobe aard. Deze hormonen binden
aan intracellulaire receptoren, die behoren
tot de nucleaire receptor superfamilie van
transcriptieregulatoren.
De binding van steroïdehormonen aan intracellulaire nucleaire receptoren activeert de receptoren,
waardoor ze naar de celkern kunnen migreren en genexpressie kunnen reguleren. Op die manier
fungeert de nucleaire receptor als een transcriptieregulator. Dit proces is van cruciaal belang voor
het reguleren van verschillende celprocessen en -responsen in reactie op steroïdehormonen.
Soms is de nucleaire receptor inactief, wat leidt tot geen respons op het steroïdehormoon. Dit kan
te wijten zijn aan het verborgen nucleaire lokaliseringsignaal, dat niet toegankelijk is voor de cel
totdat het hormoon bindt.
5
, Androgeen ongevoeligheid
Androgeenongevoeligheid is een genetische aandoening die wordt veroorzaakt door een mutatie
in het gen dat codeert voor de androgeenreceptor (AR). Dit betekent dat de androgeenreceptor
niet goed functioneert en niet in staat is om te reageren op androgenen, zoals testosteron, die
normaal gesproken mannelijke kenmerken reguleren. ⇒ uiterlijke kenmerken van een vrouw maar
toch mannelijk → XY chromosoom → onvruchtbaar
1.5. Opgeloste gassen als signaalmolecules
Stikstofoxide (NO) is een gasvormige signaalmolecule in het lichaam. Het wordt geproduceerd
door zenuwcellen en endotheelcellen (cellen die de binnenbekleding van bloedvaten vormen). NO
heeft een belangrijke rol bij het verwijden van bloedvaten (vasodilatatie). Het stimuleert de
productie van een molecuul genaamd cyclisch guanosinemonofosfaat (cGMP). cGMP zorgt voor
ontspanning van gladde spiercellen in de bloedvaten. Wanneer cGMP wordt geproduceerd,
ontspannen de bloedvaten, waardoor ze wijder worden en de bloedstroom toeneemt.
Bij mannen speelt NO een cruciale rol bij het krijgen van een erectie. Zenuwcellen in de penis
geven NO vrij, wat leidt tot ontspanning van de bloedvaten en het vullen van de zwellichamen in
de penis met bloed, wat resulteert in een erectie.
Medicijnen die NO-gerelateerde effecten nabootsen:
Nitroglycerine: Een medicijn dat NO afgeeft en wordt gebruikt bij de behandeling van angina
pectoris (hartpijn).
Viagra (Sildenafil): Een medicijn dat de afbraak van cGMP door fosfodiesterase remt, waardoor
cGMP langer aanwezig blijft en de erectie wordt ondersteund.
6
H16: CELCOMMUNICATIE........................................................................................................................ 0
1. Algemene principes van signaaloverdracht...............................................................................................0
1.1. Signalen kunnen op korte en verre afstand werken...................................................................... 0
1.2. Eén signaalmolecule leidt tot verschillende antwoorden in andere types doelcellen.......3
1.3. Extracellulaire signalen kunnen traag of snel werken.................................................................. 3
1.4. Extracellulaire boodschappers binden aan extracellulaire of intracellulaire receptoren..4
1.5. Opgeloste gassen als signaalmolecules.......................................................................................... 6
1.6. Extracellulaire signalen veranderen de activiteit van eenreeks intracellulaire proteïnen
via secundaire boodschappers.................................................................................................................. 7
1.7. Veel intracellulaire signaalproteïnen werken als moleculaireschakelaars..............................9
1.8. Drie klasses plasmamembraan receptoren................................................................................... 10
2. G proteïne gekoppelde receptoren............................................................................................................. 11
2.1. GPCRs activeren subeenheden van G-proteïnen.........................................................................11
2.2. G-proteïnen koppelen receptoractivering aan openen van K+kanalen in PM van
hartcellen (zie tekening notities voor uitleg)....................................................................................... 13
2.3. G proteïnen activeren membraan gebonden enzymen die secundaire boodschappers
vormen............................................................................................................................................................. 14
2.4. De cyclisch-AMP pathway kan enzymen activeren en genexpressie stimuleren............14
2.5. De inositol fosfolipide pathway leidt tot een toename in intracellulaire Ca2+................. 16
2.6. Intracellulaire signaalcascades kunnen snel, gevoelig en aanpasbaar zijn........................ 19
3. Enzyme - gekoppelde receptoren............................................................................................................ 20
3.1. Enzyme-gekoppelde receptoren: receptor tyrosine kinasen (RTK).................................... 20
3.2. De meeste RTKs activeren het monomere GTPase Ras...........................................................21
3.3. RTKs activeren PI-3 kinase en produceren lipidedockingplaatsen aan de PM............... 23
3.4. Sommige receptoren activeren een snelle weg naar de kern...............................................25
3.5. Contact-afhankelijke signaaloverdracht controleert de vorming van neuronen............ 25
3.6. Proteïne kinase netwerken integreren informatie om complex celgedrag te
controleren.....................................................................................................................................................25
,H16: CELCOMMUNICATIE
1. Algemene principes van signaaloverdracht
1.1. Signalen kunnen op korte en verre afstand werken
Signaaltransductie is een proces waarbij één type van signaal omgezet wordt in een ander type
Cellen kunnen signalen ontvangen en uitzenden via receptoren die specifiek zijn afgestemd op
bepaalde signalen. Deze receptoren bevinden zich op de celmembraan en zetten externe signalen
om in interne signalen, die vervolgens acties in de cel veroorzaken, zoals celdeling of
spiercontractie. Er zijn verschillende soorten signalen, zoals peptiden en aminozuren, waarvoor
verschillende typen receptoren bestaan.
Deze receptoren kunnen worden ingedeeld in drie klassen: (1) ligand-gestuurde ionenkanalen, (2)
GPCR's en (3) RTK's.
1
,Endocriene signaaloverdracht
● Signaal wordt overgebracht door hormonen.
● Hormonen worden meestal geproduceerd door
specifieke celtypen en afgezet in de bloedbaan,
waardoor ze het hele lichaam bereiken.
● Alle cellen met receptoren voor dat hormoon kunnen
het signaal herkennen.
● Voorbeeld: insuline, geproduceerd door B-cellen in
de alvleesklier, reguleert de bloedsuikerspiegel door
cellen aan te zetten tot glucoseopname.
Paracriene signaaloverdacht
● Signaal werkt lokaal binnen een beperkt bereik.
● Moleculen die hierbij betrokken zijn, hebben over
het algemeen een korte levensduur en zijn instabiel.
● Het effect is vaak kortstondig.
● Voorbeeld: ontstekingsfactoren en groeifactoren
coördineren de reactie binnen een specifieke regio,
zoals bij een ontstekingsreactie.
Synaptische signalering:
● Communicatie tussen twee cellen, vaak één-op-een,
zoals tussen een neuron en een spiercel.
● Neurotransmitters worden vrijgegeven in een
synaptische spleet tussen cellen, waardoor het effect
lokaal is, alleen binnen de synaps.
● Deze vorm van signalering wordt elektrisch gestuurd
via actiepotentialen.
● Het bereik kan variëren afhankelijk van de afstand tussen de cellen, maar het is gericht op
één specifiek doel, zoals een spier of een andere zenuwcel, en gebeurt snel.
Contactafhankelijke signalering:
● Twee cellen maken rechtstreeks contact voor
signaaloverdracht.
● Het signaal blijft beperkt tot de plaats waar de cellen
elkaar raken en kan niet vrij diffunderen door het
celmembraan.
● De doelwitcel ontvangt het signaal alleen als er direct
contact is.
● Voorbeeld: een zenuwcel die in contact wordt gebracht met een groep endotheelcellen,
wat een intracellulaire respons activeert en de zenuwcel vertelt dat hij zich op de juiste
plaats bevindt, wat nodig is voor de ontwikkeling van een volwassen zenuwcel.
2
,Autocriene signalering:
● Dit lijkt op paracriene signalering, maar het
signaal richt zich op de nabijgelegen doelwitcel
als die de juiste receptor heeft.
● De cel die het signaal produceert, heeft zelf ook
de receptor en reageert op het uitgezonden
signaal.
● Het bereik is beperkt tot de directe omgeving
van de producerende cel.
● Voorbeeld: overlevingsfactoren die cellen in
staat stellen te overleven als de juiste signalen aanwezig zijn, waarbij de producerende cel
zelf ook kan overleven als deze de receptor bevat.
1.2. Eén signaalmolecule leidt tot verschillende antwoorden in andere
types doelcellen
Combinaties van signalen bepalen het uiteindelijke
antwoord
bijvoorbeeld
A + B + C ⇒ overleving
ABC + D + E ⇒ groeien en delen
ABC + F + G ⇒ differentieren
geen signaal ⇒ dood
Signalen zijn nodig om te overleven!
Acetylcholine beünvloedt verschillende celtypes op een andere manier
3
,1.3. Extracellulaire signalen kunnen traag of snel werken
afhankelijk van de aard van de respons die ze uitlokken.
Snelle responsen treden op wanneer alle Trage responsen vereisen daarentegen tijd
benodigde componenten van de voor de synthese van eiwitten, zoals bij groei
signaaltransductiepathway al aanwezig zijn in en celdeling, wat leidt tot langzamere
de cel. Dit kan resulteren in directe effecten, veranderingen zoals toename van spiermassa.
zoals de samentrekking van spieren na Deze processen zijn gekoppeld aan
blootstelling aan acetylcholine. genexpressie en eiwitsynthese, wat tijd kost.
1.4. Extracellulaire boodschappers binden aan extracellulaire of
intracellulaire receptoren
Receptoren in de plasmamembraan:
● Dit is de meerderheid van de receptoren.
● Grote hydrofiele signaalmoleculen
● Ze binden aan signaalmoleculen die moeilijk de cel kunnen binnendringen vanwege hun
grootte of lading, zoals grote eiwitten of geladen moleculen.
● De cel bindt aan de receptor op het celoppervlak, wat leidt tot activatie van de receptor
en initiatie van signaaltransductiepaden.
Intracellulaire receptoren:
● Dit is de minderheid van de receptoren.
● Kleine hydrofiele signaalmoleculen
● Ze bevinden zich in de cel en binden aan signaalmoleculen die gemakkelijk door het
celmembraan kunnen diffunderen vanwege hun apolaire, hydrofobe en kleine aard, zoals
steroïdhormonen (zoals testosteron, oestrogeen, cortisol, etc.).
● Deze signaalmoleculen kunnen direct de cel binnendringen en binden aan de
intracellulaire receptor, die vervolgens genexpressieveranderingen kan veroorzaken door
te interageren met transcriptieregulatoren in de celkern.
● Zijn zowel extracellulair als intracellulair gebonden aan transportmoleculen
4
,Kleine hydrofobe hormonen binden aan intracellulaire receptoren
Kleine hydrofobe hormonen, zoals
steroïdehormonen, zijn afgeleiden van
cholesterol en kunnen gemakkelijk het
plasmamembraan passeren vanwege hun
hydrofobe aard. Deze hormonen binden
aan intracellulaire receptoren, die behoren
tot de nucleaire receptor superfamilie van
transcriptieregulatoren.
De binding van steroïdehormonen aan intracellulaire nucleaire receptoren activeert de receptoren,
waardoor ze naar de celkern kunnen migreren en genexpressie kunnen reguleren. Op die manier
fungeert de nucleaire receptor als een transcriptieregulator. Dit proces is van cruciaal belang voor
het reguleren van verschillende celprocessen en -responsen in reactie op steroïdehormonen.
Soms is de nucleaire receptor inactief, wat leidt tot geen respons op het steroïdehormoon. Dit kan
te wijten zijn aan het verborgen nucleaire lokaliseringsignaal, dat niet toegankelijk is voor de cel
totdat het hormoon bindt.
5
, Androgeen ongevoeligheid
Androgeenongevoeligheid is een genetische aandoening die wordt veroorzaakt door een mutatie
in het gen dat codeert voor de androgeenreceptor (AR). Dit betekent dat de androgeenreceptor
niet goed functioneert en niet in staat is om te reageren op androgenen, zoals testosteron, die
normaal gesproken mannelijke kenmerken reguleren. ⇒ uiterlijke kenmerken van een vrouw maar
toch mannelijk → XY chromosoom → onvruchtbaar
1.5. Opgeloste gassen als signaalmolecules
Stikstofoxide (NO) is een gasvormige signaalmolecule in het lichaam. Het wordt geproduceerd
door zenuwcellen en endotheelcellen (cellen die de binnenbekleding van bloedvaten vormen). NO
heeft een belangrijke rol bij het verwijden van bloedvaten (vasodilatatie). Het stimuleert de
productie van een molecuul genaamd cyclisch guanosinemonofosfaat (cGMP). cGMP zorgt voor
ontspanning van gladde spiercellen in de bloedvaten. Wanneer cGMP wordt geproduceerd,
ontspannen de bloedvaten, waardoor ze wijder worden en de bloedstroom toeneemt.
Bij mannen speelt NO een cruciale rol bij het krijgen van een erectie. Zenuwcellen in de penis
geven NO vrij, wat leidt tot ontspanning van de bloedvaten en het vullen van de zwellichamen in
de penis met bloed, wat resulteert in een erectie.
Medicijnen die NO-gerelateerde effecten nabootsen:
Nitroglycerine: Een medicijn dat NO afgeeft en wordt gebruikt bij de behandeling van angina
pectoris (hartpijn).
Viagra (Sildenafil): Een medicijn dat de afbraak van cGMP door fosfodiesterase remt, waardoor
cGMP langer aanwezig blijft en de erectie wordt ondersteund.
6
