Hoofdstuk 16: Celcommunicatie
Inhoudsopgave
H16: Centrale vraagstelling............................................................................................................................ 2
16.1 Algemene principes van signaaloverdracht............................................................................................. 2
16.1.1. Signalen kunnen op korte en verre afstand werken................................................................................2
16.1.1.1 Signaaltransductie.............................................................................................................................3
16.1.1.2 Verschillende vormen van signaaloverdracht (1)..............................................................................3
16.1.1.2 Verschillende vormen van signaaloverdracht (2)..............................................................................4
16.1.1.3 Voorbeelden van signaalmoleculen..................................................................................................5
16.1.2. Eén signaalmolecule leidt tot verschillende antwoorden in andere types doelcellen.............................6
16.1.2.1 Acetylcholine beïnvloedt verschillende celtypes op een andere manier..........................................6
16.1.3. Extracellulaire signalen kunnen traag of snel werken.............................................................................7
16.1.4. Extracellulaire boodschappers binden aan extracellulaire of intracellulaire receptoren........................8
16.1.4.1 Kleine hydrofobe hormone binden aan intracellulaire receptoren (1).............................................8
16.1.4.1 Kleine hydrofobe hormone binden aan intracellulaire receptoren (2).............................................9
16.1.4.2 Androgeen ongevoeligheid................................................................................................................9
16.1.4.3 In het nieuws: Endocriene disruptors..............................................................................................10
16.1.5. Opgeloste gassen als signaalmolecules.................................................................................................11
16.1.6. Extracellulaire signalen veranderen de activiteit van een reeks intracellulaire proteïnen via secundaire
boodschappers...................................................................................................................................................12
16.1.6.1 Functies van cellulaire signaalcascades en netwerken...................................................................13
16.1.6.2 Ingebouwde feedback systemen.....................................................................................................13
16.1.7. Veel intracellulaire signaalproteïnen werken als moleculaire schakelaars...........................................14
16.1.8. Drie klasses plasmamembraan receptoren............................................................................................14
16.1.8.1 Werkingsmechanisme van medicijnen en gif veelal door binding op PM receptoren...................15
16.2 G-proteïne gekoppelde receptoren....................................................................................................... 16
16.2.1. GPCRs activeren subeenheden van G-proteïnen....................................................................................16
16.2.1.1 GPCRs werken met G proteïnen: dissociatie in 2 signaalcomplexen α en βγ.................................17
6.2.1.2 Verschillende types αG: αGs, αGi en αGq.........................................................................................17
16.2.1.3 Het timer mechanisme van G proteïnen.........................................................................................18
16.2.2. G-proteïnen koppelen receptoractivering aan openen van K + kanalen in PM van hartcellen...............19
16.2.4.4. Regeling van de hartfrequentie in de pacemaker..........................................................................19
16.2.3. G proteïnen activeren membraan gebonden enzymen die secundaire boodschappers vormen...........24
16.2.4. De cyclisch-AMP pathway kan enzymen activeren en genexpressie stimuleren...................................24
16.2.4.1 cAAMP kan snel toenemen in het cytosol als antwoord op een extraceullulair signaal................25
16.2.4.2. β-receptoren: cAMP activeert cAMP-afhankelijk proteïne kinase A (PKA)....................................25
16.2.4.3. De β-adrenerge respons: cAMP en PKA.........................................................................................26
16.2.4.4. α/β-receptoren...............................................................................................................................26
16.2.4.5. cAMP kan gentranscriptie activeren..............................................................................................27
16.2.5. De inositol fosfolipide pathway leidt tot een toename in intracellulaire Ca 2+.......................................28
16.2.5.1. Phospholipase C stuurt verschillende cellulaire responsen aan....................................................28
2+
16.2.5.2 Een Ca signaal activeert vele biologische processen...................................................................28
2+
16.2.5.3. De Ca transient wordt gecontroleerd door pompen, uitwisselaars en kanalen........................29
1
, 2+ 2+
16.2.5.4. De Ca toolkit: elk celtype beschikt over een unieke verzameling Ca geregelde eiwitten......30
16.2.6. Intracellulaire signaalcascades kunnen snel, gevoelig en aanpasbaar zijn (1)......................................30
16.2.6. Intracellulaire signaalcascades kunnen snel, gevoelig en aanpasbaar zijn (2)......................................31
16.2.6. Intracellulaire signaalcascades kunnen snel, gevoelig en aanpasbaar zijn (3)......................................31
16.3 Enzym-gekoppelde receptoren............................................................................................................. 32
16.3.1. Enzyme-gekoppelde receptoren: receptor tyrosine kinasen (RTKs).......................................................32
16.3.2. De meeste RTKs activeren het monomere GTPase Ras..........................................................................32
16.3.2.1 Ras activeert een MAP‐kinase fosforylatiecascade.........................................................................33
16.3.3. RTKs activeren PI-3 kinase en produceren lipide dockingplaatsen aan de PM......................................34
16.3.3.1 Geactiveerd Akt stimuleert het overleven van de cel.....................................................................34
16.3.3.2 Geactiveerd Akt stimuleert ook de cellulaire groei.........................................................................35
16.3.4. Sommige receptoren activeren een snelle weg naar de kern................................................................35
16.3.5. Contact-afhankelijke signaaloverdracht controleert de vorming van neuronen...................................35
16.3.6. Proteïne kinase netwerken integreren informatie om complex celgedrag te controleren....................36
16.3.6.1 Integratie van verschillende signaalwegen.....................................................................................37
H16: Signaaltransductie & Kine.................................................................................................................... 37
H16: Belangrijke concepten.......................................................................................................................... 38
H16: Belangrijke begrippen.......................................................................................................................... 38
H16: Centrale vraagstelling
• Hoe communiceren cellen onderling in meercellige organismen?
• Hoe weet een cel welke functie ze moet vervullen of wanneer ze moet delen?
• Hoe coördineren cellen uit verschillende organen hun acties?
• Hoe worden extracellulaire signalen omgezet naar een intracellulaire actie?
• Hoe werken hormonen?
16.1 Algemene principes van signaaloverdracht
16.1.1. Signalen kunnen op korte en verre afstand werken
Signaaltransductie = Een process waarbij één type van signal omgezet wordt in een ander
type
2
,16.1.1.1 Signaaltransductie
Cellen kunnen zowel ontvangen als uitzenden
- Meerdere, parallelle signalen kunnen tegelijk uitgezonden/ontvangen worden
16.1.1.2 Verschillende vormen van signaaloverdracht (1)
1) Endocrien signaal
Ze gaan over een verre afstand en hebben een groot bereik
2) Panacrien signaal
Ze zorgen voor een lokale respons, ze komen niet terecht in de bloedstroom. Het gebeurt
tussen nabijgelegen cellen en ze hebben dus een kort bereik
3
, 16.1.1.2 Verschillende vormen van signaaloverdracht (2)
3) Synaptisch signaal
Een zenuwcel vormt een connectie met een doelwitcel. Je zet neurotransmitters vrij. Er is
een elektrische signaaloverdracht dat over een verre afstand kan gebeuren. Het is vaak heel
gericht en heel snel.
4) Contact-afhankelijk signaal
2 cellen maken contact. Via dat contact beïnvloeden cellen elkaar. Het gebeurt over een
korte afstand
5) Autocrien signaal
De cel beïnvloed zichzelf. Het gebeurt ook over een korte afstand en over een klein
bereik. Het stuurt overlevingssignalen uit. Autocriene signalen zijn vaak ook paracriene
signalen.
4
Inhoudsopgave
H16: Centrale vraagstelling............................................................................................................................ 2
16.1 Algemene principes van signaaloverdracht............................................................................................. 2
16.1.1. Signalen kunnen op korte en verre afstand werken................................................................................2
16.1.1.1 Signaaltransductie.............................................................................................................................3
16.1.1.2 Verschillende vormen van signaaloverdracht (1)..............................................................................3
16.1.1.2 Verschillende vormen van signaaloverdracht (2)..............................................................................4
16.1.1.3 Voorbeelden van signaalmoleculen..................................................................................................5
16.1.2. Eén signaalmolecule leidt tot verschillende antwoorden in andere types doelcellen.............................6
16.1.2.1 Acetylcholine beïnvloedt verschillende celtypes op een andere manier..........................................6
16.1.3. Extracellulaire signalen kunnen traag of snel werken.............................................................................7
16.1.4. Extracellulaire boodschappers binden aan extracellulaire of intracellulaire receptoren........................8
16.1.4.1 Kleine hydrofobe hormone binden aan intracellulaire receptoren (1).............................................8
16.1.4.1 Kleine hydrofobe hormone binden aan intracellulaire receptoren (2).............................................9
16.1.4.2 Androgeen ongevoeligheid................................................................................................................9
16.1.4.3 In het nieuws: Endocriene disruptors..............................................................................................10
16.1.5. Opgeloste gassen als signaalmolecules.................................................................................................11
16.1.6. Extracellulaire signalen veranderen de activiteit van een reeks intracellulaire proteïnen via secundaire
boodschappers...................................................................................................................................................12
16.1.6.1 Functies van cellulaire signaalcascades en netwerken...................................................................13
16.1.6.2 Ingebouwde feedback systemen.....................................................................................................13
16.1.7. Veel intracellulaire signaalproteïnen werken als moleculaire schakelaars...........................................14
16.1.8. Drie klasses plasmamembraan receptoren............................................................................................14
16.1.8.1 Werkingsmechanisme van medicijnen en gif veelal door binding op PM receptoren...................15
16.2 G-proteïne gekoppelde receptoren....................................................................................................... 16
16.2.1. GPCRs activeren subeenheden van G-proteïnen....................................................................................16
16.2.1.1 GPCRs werken met G proteïnen: dissociatie in 2 signaalcomplexen α en βγ.................................17
6.2.1.2 Verschillende types αG: αGs, αGi en αGq.........................................................................................17
16.2.1.3 Het timer mechanisme van G proteïnen.........................................................................................18
16.2.2. G-proteïnen koppelen receptoractivering aan openen van K + kanalen in PM van hartcellen...............19
16.2.4.4. Regeling van de hartfrequentie in de pacemaker..........................................................................19
16.2.3. G proteïnen activeren membraan gebonden enzymen die secundaire boodschappers vormen...........24
16.2.4. De cyclisch-AMP pathway kan enzymen activeren en genexpressie stimuleren...................................24
16.2.4.1 cAAMP kan snel toenemen in het cytosol als antwoord op een extraceullulair signaal................25
16.2.4.2. β-receptoren: cAMP activeert cAMP-afhankelijk proteïne kinase A (PKA)....................................25
16.2.4.3. De β-adrenerge respons: cAMP en PKA.........................................................................................26
16.2.4.4. α/β-receptoren...............................................................................................................................26
16.2.4.5. cAMP kan gentranscriptie activeren..............................................................................................27
16.2.5. De inositol fosfolipide pathway leidt tot een toename in intracellulaire Ca 2+.......................................28
16.2.5.1. Phospholipase C stuurt verschillende cellulaire responsen aan....................................................28
2+
16.2.5.2 Een Ca signaal activeert vele biologische processen...................................................................28
2+
16.2.5.3. De Ca transient wordt gecontroleerd door pompen, uitwisselaars en kanalen........................29
1
, 2+ 2+
16.2.5.4. De Ca toolkit: elk celtype beschikt over een unieke verzameling Ca geregelde eiwitten......30
16.2.6. Intracellulaire signaalcascades kunnen snel, gevoelig en aanpasbaar zijn (1)......................................30
16.2.6. Intracellulaire signaalcascades kunnen snel, gevoelig en aanpasbaar zijn (2)......................................31
16.2.6. Intracellulaire signaalcascades kunnen snel, gevoelig en aanpasbaar zijn (3)......................................31
16.3 Enzym-gekoppelde receptoren............................................................................................................. 32
16.3.1. Enzyme-gekoppelde receptoren: receptor tyrosine kinasen (RTKs).......................................................32
16.3.2. De meeste RTKs activeren het monomere GTPase Ras..........................................................................32
16.3.2.1 Ras activeert een MAP‐kinase fosforylatiecascade.........................................................................33
16.3.3. RTKs activeren PI-3 kinase en produceren lipide dockingplaatsen aan de PM......................................34
16.3.3.1 Geactiveerd Akt stimuleert het overleven van de cel.....................................................................34
16.3.3.2 Geactiveerd Akt stimuleert ook de cellulaire groei.........................................................................35
16.3.4. Sommige receptoren activeren een snelle weg naar de kern................................................................35
16.3.5. Contact-afhankelijke signaaloverdracht controleert de vorming van neuronen...................................35
16.3.6. Proteïne kinase netwerken integreren informatie om complex celgedrag te controleren....................36
16.3.6.1 Integratie van verschillende signaalwegen.....................................................................................37
H16: Signaaltransductie & Kine.................................................................................................................... 37
H16: Belangrijke concepten.......................................................................................................................... 38
H16: Belangrijke begrippen.......................................................................................................................... 38
H16: Centrale vraagstelling
• Hoe communiceren cellen onderling in meercellige organismen?
• Hoe weet een cel welke functie ze moet vervullen of wanneer ze moet delen?
• Hoe coördineren cellen uit verschillende organen hun acties?
• Hoe worden extracellulaire signalen omgezet naar een intracellulaire actie?
• Hoe werken hormonen?
16.1 Algemene principes van signaaloverdracht
16.1.1. Signalen kunnen op korte en verre afstand werken
Signaaltransductie = Een process waarbij één type van signal omgezet wordt in een ander
type
2
,16.1.1.1 Signaaltransductie
Cellen kunnen zowel ontvangen als uitzenden
- Meerdere, parallelle signalen kunnen tegelijk uitgezonden/ontvangen worden
16.1.1.2 Verschillende vormen van signaaloverdracht (1)
1) Endocrien signaal
Ze gaan over een verre afstand en hebben een groot bereik
2) Panacrien signaal
Ze zorgen voor een lokale respons, ze komen niet terecht in de bloedstroom. Het gebeurt
tussen nabijgelegen cellen en ze hebben dus een kort bereik
3
, 16.1.1.2 Verschillende vormen van signaaloverdracht (2)
3) Synaptisch signaal
Een zenuwcel vormt een connectie met een doelwitcel. Je zet neurotransmitters vrij. Er is
een elektrische signaaloverdracht dat over een verre afstand kan gebeuren. Het is vaak heel
gericht en heel snel.
4) Contact-afhankelijk signaal
2 cellen maken contact. Via dat contact beïnvloeden cellen elkaar. Het gebeurt over een
korte afstand
5) Autocrien signaal
De cel beïnvloed zichzelf. Het gebeurt ook over een korte afstand en over een klein
bereik. Het stuurt overlevingssignalen uit. Autocriene signalen zijn vaak ook paracriene
signalen.
4
