Alle onderwijsgroepen (OW) uitwerking
Inhoud
OW 1 ..................................................................................................................................................................... 2
OW 2 .................................................................................................................................................................. 40
OW 3 .................................................................................................................................................................. 76
OW 4 ................................................................................................................................................................110
OW 5 ................................................................................................................................................................142
OW 6 - VOORBEREIDING.......................................................................................................................161
,OW 1
De werking van groeifactorreceptoren
Normaal gesproken wordt celdeling alleen geïnitieerd als reactie op een signaal van
buiten de cel. Een extracellulaire groeifactor stimuleert de celgroei door een signaal naar
de cel en uiteindelijk naar de kern te sturen om de genexpressie te reguleren en eiwitten
te produceren die essentieel zijn voor de celdeling. Dit proces waarbij een signaal door
een cel wordt overgedragen, wordt signaaltransductie genoemd. Er zijn vier soorten
eiwitten betrokken bij de transductie van een groeifactorsignaal die het mitogene effect
opwekken door de regulatie van genexpressie, namelijk:
- Groeifactoren
- Groeifactorreceptoren
- Intracellulaire signaaltransducers
- Nucleaire transcriptiefactoren
Epidermale groeifactor (EGF) en zijn familie van receptortyrosinekinasen dienen als een
belangrijk paradigma voor:
- Hoe een signaal van een extracellulaire groeifactor door een cel kan worden
getransduceerd,
- Genexpressie kan reguleren
- Celproliferatie kan veroorzaken.
De EGF-receptor (EGFR; ook bekend als ERBB1 of HER1) is een tyrosinekinasereceptor
en was de eerste die werd ontdekt. Sindsdien zijn drie extra familieleden geïdentificeerd:
ERBB2 (HER2), ERBB3 (HER3) en ERBB4 (HER4). Als leden van de
receptortyrosinekinasereceptorfamilie bevatten deze receptoren een extracellulair
ligandbindend domein, een enkel transmembraandomein en een cytoplasmatisch
eiwittyrosinekinasedomein (Figuur hieronder), met twee uitzonderingen: HER2 bindt
niet aan een bekend ligand, maar fungeert als een co-receptor voor de andere leden van
de familie.
,Om het signaal van een groeifactor buiten de cel naar de
kern te krijgen waar genexpressie wordt gereguleerd, zijn
verschillende stappen nodig die in opeenvolgende volgorde
plaatsvinden:
1. Binding van de groeifactor aan de receptor
2. Dimerisatie van de receptor
3. Autofosforylering
4. Rekrutering van eiwitten met SRC-homologie 2 (SH2)
-domeinen met nieuw gefosforyleerde tyrosine-
aminozuren
5. Activering van intracellulaire transducers (inclusief
de “sterspeler” RAS)
6. Activering van een serine/threoninekinasecascade
(RAF → MEK → MAPK)
7. Regulatie van transcriptiefactoren voor genexpressie (om eiwitten te produceren
die nodig zijn voor celgroei).
Stap 1: Binding van groeifactor aan groeifactorreceptor
De eerste stap in de EGF-signaaltransductieroute is de binding van EGF aan zijn receptor
(EGFR). Extracellulaire domeinen (I en III) van EGFR vormen een bindende pocket voor
het ligand.
Stap 2: Dimerisatie van de receptor:
Dimerisatie is het proces waarbij twee EGFR-monomeren een interactie aangaan om een
dimeer te vormen (figuur hieronder). De binding van een EGF-molecuul aan een
receptor veroorzaakt een conformationele verandering die een extracellulair
receptordimerisatiedomein onthult (weergegeven als grijze driehoeken). Dit
vergemakkelijkt de binding aan een vergelijkbaar domein in een ander EGF-gebonden
receptormonomeer, resulterend in een receptordimeer.
, - Twee EGFR-monomeren op elkaar inwerken om een dimeer te vormen. Het
mechanisme voor receptordimerisatie, wordt hier beschreven en geïllustreerd.
De binding van een EGF-molecuul aan een receptor veroorzaakt een
conformatieverandering die een extracellulair receptor-dimerisatiedomein
onthult (weergegeven als grijze driehoeken). Dit vergemakkelijkt de binding aan
een soortgelijk domein in een ander EGF-gebonden receptormonomeer, wat
resulteert in een receptordimeer. Het is belangrijk op te merken dat EGFR ook
heterodimeren kan vormen met andere leden van de ERBB-familie.
Stap 3: Autofosforylering van receptoren:
De conformationele verandering (weergegeven door stippellijnen in figuur) van de
receptor na ligandbinding verstoort ook intramoleculaire (cis) auto-remmende
interacties, wat leidt tot kinase-activering. De verandering in vorm van de receptor
maakt toegang van ATP en het substraat tot het katalytische kinasedomein mogelijk. De
nabijheid van twee receptoren, vergemakkelijkt door dimerisatie, maakt het mogelijk dat
het kinasedomein van de ene receptor van het dimeer de andere receptor van het
dimeer fosforyleert, en vice versa. Deze intermoleculaire (tussen moleculen)
autofosforylering op het cytoplasmatische domein van de receptoren (weergegeven door
rode gekruiste lijnen) vindt plaats bij meerdere tyrosineresiduen en is cruciaal voor de
rekrutering van cytoplasmatische substraateiwitten die het signaal van de receptor naar
de signaaltransducers. In dit stadium is een signaal van buiten de cel naar binnen de cel
overgebracht.
- Activatie RTK receptor = de RTK bestaat uit monomere receptoren die in het
intracellulaire domein tyrosine aminozuren bevat. Aan de extracellulaire domein
is een ligand binding site, waar een ligand aan kan binden. Een groeifactor kan
bijvoorbeeld aan de receptor binden wat ervoor zorgt dat de twee monomere
receptoren dimeren vormen. Dit komt doordat binding van de groeifactor er voor
zorgt dat de bindingsite van het monomeer beschikbaar komt om een dimeer te
vormen. Dimerisatie van de monomeren zorgt niet per direct voor activatie van
de receptor. De dimeren moeten gefosforyleerd worden, doordat de receptoren
elkaar autofosforyleren, waardoor de tyrosine residuen worden gefosforyleerd.
Inhoud
OW 1 ..................................................................................................................................................................... 2
OW 2 .................................................................................................................................................................. 40
OW 3 .................................................................................................................................................................. 76
OW 4 ................................................................................................................................................................110
OW 5 ................................................................................................................................................................142
OW 6 - VOORBEREIDING.......................................................................................................................161
,OW 1
De werking van groeifactorreceptoren
Normaal gesproken wordt celdeling alleen geïnitieerd als reactie op een signaal van
buiten de cel. Een extracellulaire groeifactor stimuleert de celgroei door een signaal naar
de cel en uiteindelijk naar de kern te sturen om de genexpressie te reguleren en eiwitten
te produceren die essentieel zijn voor de celdeling. Dit proces waarbij een signaal door
een cel wordt overgedragen, wordt signaaltransductie genoemd. Er zijn vier soorten
eiwitten betrokken bij de transductie van een groeifactorsignaal die het mitogene effect
opwekken door de regulatie van genexpressie, namelijk:
- Groeifactoren
- Groeifactorreceptoren
- Intracellulaire signaaltransducers
- Nucleaire transcriptiefactoren
Epidermale groeifactor (EGF) en zijn familie van receptortyrosinekinasen dienen als een
belangrijk paradigma voor:
- Hoe een signaal van een extracellulaire groeifactor door een cel kan worden
getransduceerd,
- Genexpressie kan reguleren
- Celproliferatie kan veroorzaken.
De EGF-receptor (EGFR; ook bekend als ERBB1 of HER1) is een tyrosinekinasereceptor
en was de eerste die werd ontdekt. Sindsdien zijn drie extra familieleden geïdentificeerd:
ERBB2 (HER2), ERBB3 (HER3) en ERBB4 (HER4). Als leden van de
receptortyrosinekinasereceptorfamilie bevatten deze receptoren een extracellulair
ligandbindend domein, een enkel transmembraandomein en een cytoplasmatisch
eiwittyrosinekinasedomein (Figuur hieronder), met twee uitzonderingen: HER2 bindt
niet aan een bekend ligand, maar fungeert als een co-receptor voor de andere leden van
de familie.
,Om het signaal van een groeifactor buiten de cel naar de
kern te krijgen waar genexpressie wordt gereguleerd, zijn
verschillende stappen nodig die in opeenvolgende volgorde
plaatsvinden:
1. Binding van de groeifactor aan de receptor
2. Dimerisatie van de receptor
3. Autofosforylering
4. Rekrutering van eiwitten met SRC-homologie 2 (SH2)
-domeinen met nieuw gefosforyleerde tyrosine-
aminozuren
5. Activering van intracellulaire transducers (inclusief
de “sterspeler” RAS)
6. Activering van een serine/threoninekinasecascade
(RAF → MEK → MAPK)
7. Regulatie van transcriptiefactoren voor genexpressie (om eiwitten te produceren
die nodig zijn voor celgroei).
Stap 1: Binding van groeifactor aan groeifactorreceptor
De eerste stap in de EGF-signaaltransductieroute is de binding van EGF aan zijn receptor
(EGFR). Extracellulaire domeinen (I en III) van EGFR vormen een bindende pocket voor
het ligand.
Stap 2: Dimerisatie van de receptor:
Dimerisatie is het proces waarbij twee EGFR-monomeren een interactie aangaan om een
dimeer te vormen (figuur hieronder). De binding van een EGF-molecuul aan een
receptor veroorzaakt een conformationele verandering die een extracellulair
receptordimerisatiedomein onthult (weergegeven als grijze driehoeken). Dit
vergemakkelijkt de binding aan een vergelijkbaar domein in een ander EGF-gebonden
receptormonomeer, resulterend in een receptordimeer.
, - Twee EGFR-monomeren op elkaar inwerken om een dimeer te vormen. Het
mechanisme voor receptordimerisatie, wordt hier beschreven en geïllustreerd.
De binding van een EGF-molecuul aan een receptor veroorzaakt een
conformatieverandering die een extracellulair receptor-dimerisatiedomein
onthult (weergegeven als grijze driehoeken). Dit vergemakkelijkt de binding aan
een soortgelijk domein in een ander EGF-gebonden receptormonomeer, wat
resulteert in een receptordimeer. Het is belangrijk op te merken dat EGFR ook
heterodimeren kan vormen met andere leden van de ERBB-familie.
Stap 3: Autofosforylering van receptoren:
De conformationele verandering (weergegeven door stippellijnen in figuur) van de
receptor na ligandbinding verstoort ook intramoleculaire (cis) auto-remmende
interacties, wat leidt tot kinase-activering. De verandering in vorm van de receptor
maakt toegang van ATP en het substraat tot het katalytische kinasedomein mogelijk. De
nabijheid van twee receptoren, vergemakkelijkt door dimerisatie, maakt het mogelijk dat
het kinasedomein van de ene receptor van het dimeer de andere receptor van het
dimeer fosforyleert, en vice versa. Deze intermoleculaire (tussen moleculen)
autofosforylering op het cytoplasmatische domein van de receptoren (weergegeven door
rode gekruiste lijnen) vindt plaats bij meerdere tyrosineresiduen en is cruciaal voor de
rekrutering van cytoplasmatische substraateiwitten die het signaal van de receptor naar
de signaaltransducers. In dit stadium is een signaal van buiten de cel naar binnen de cel
overgebracht.
- Activatie RTK receptor = de RTK bestaat uit monomere receptoren die in het
intracellulaire domein tyrosine aminozuren bevat. Aan de extracellulaire domein
is een ligand binding site, waar een ligand aan kan binden. Een groeifactor kan
bijvoorbeeld aan de receptor binden wat ervoor zorgt dat de twee monomere
receptoren dimeren vormen. Dit komt doordat binding van de groeifactor er voor
zorgt dat de bindingsite van het monomeer beschikbaar komt om een dimeer te
vormen. Dimerisatie van de monomeren zorgt niet per direct voor activatie van
de receptor. De dimeren moeten gefosforyleerd worden, doordat de receptoren
elkaar autofosforyleren, waardoor de tyrosine residuen worden gefosforyleerd.
