MOLECULAIRE CELBIOLOGIE
1. Cel-cel communicatie en signaling .......................................................................................2
2. G-eiwit gekoppelde receptoren (GPCR).................................................................................8
3. Receptor tyrosine kinasen (RTK) ......................................................................................... 21
4. Nucleaire receptoren ......................................................................................................... 33
5. De celcyclus ...................................................................................................................... 42
6. Cytoskelet en celmigratie ................................................................................................... 51
7. Cel-cel en cel-matrix interacties ......................................................................................... 59
8. Hoe coördineren cellen hun groei met beschikbaarheid van nutriënten ............................... 70
9. Adaptieve systemen voor stress ......................................................................................... 78
10. Stamcellen ...................................................................................................................... 83
11. Celdood .......................................................................................................................... 94
12. Kanker ........................................................................................................................... 107
,1. Cel-cel communicatie en signaling
− Bioluminescentie = bacteriële communicatie
• Gesecreteerd product = signaalmolecule
! bij hoge concentraties - gentranscriptie
• Weinig bacteriën: te weinig product in milieu om gentranscriptie te induceren
veel bacteriën: veel product in milieu dat vanaf limiet gentranscriptie induceert
• Functie
o Quorum sensing: bacteriën verspreiden licht bij voldoende [producten]
o Coördinatie van gedrag
o Vorming van biofilms
o Coördinatie van virulentie
o Aanpassing aan nutriënten in het milieu
− Eencellig ➔ meercellig organisme: nood aan uitgebreidere vormen van communicatie
Bv. mens: veel vormen van communicatie
• Ontwikkeling: cellen ontvangen signalen om een deel te vormen van een orgaan
• Adult organisme: juiste metabole balans, reactie op pathogenen, …
− Essentiële celfuncties gereguleerd worden cel-cel communicatie
• Proliferatie: vermenigvuldigen van cellen
• Afsterven
• Differentiatie
• Secretie van bepaalde eiwitten
• Migratie
• …
Algemene principes van cell signaling
− Gespecialiseerde directe verbindingen tussen cellen = gap junctions
= membranen van buurcellen overbrugd door homogene aggregaten van een eiwit
• Bouw
o Gap junction = 2 connexons
o Connexon = 6 connexines
o Connexin = 4 TM domeinen
! hydrofiele AZ naar binnen gericht
hydrofobe AZ naar buiten
• Functie
o Uitwisseling van wateroplosbare moleculen
= metabole en functionele koppeling van cellen
o Cellulaire responskoppeling
Bv. myocyten in hartspier = 1 elektrisch gekoppeld syncytium
o AP verspreiden bij elektrisch exciteerbare cellen
• Regulatie: dynamische structuren met regelbare permeabiliteit
o Neuronen van de retina: dopamine = sluiten van gap junctions
! belangrijk bij omschakeling: lichtgevoelige staafjes ➔ kleurgevoelige kegels
o Lekkende cellen = verhoogde [calcium] = sluiten van gap junctions
! vermijdt verlies van metabolieten etc. uit naburige cellen
2
, − Ligand-receptor interacties
= binding van ligand aan receptor triggert een signaaltransductiecascade
• Communicatie via extracellulaire signaalmoleculen
1. Synthese van de signaalmolecule
2. Secretie van de signaalmolecule
3. Transport naar doelwitcel
4. Binding op specifieke receptor
5. Wijziging van doelwitcel-functies
6. Uitdoven van het signaal
• Receptoren: kunnen intra- of extracellulair gelegen zijn
Extracellulaire signalen kunnen over korte of lange afstanden werken +
extracellulaire signalen binden aan specifieke receptoren
− Contact-afhankelijke signalisatie: cellen in direct membraan-membraan contact
• Ontwikkeling en immuunsysteem
Bv. cytotoxische T-cellen met perforine bevattende vesikels
! mogen enkel pathogenen perforeren – niet zomaar vrijkomen
− Paracriene signalisatie: lokale mediators met invloed op naburige cellen
! autocriene signalisatie = speciale vorm
Bv. kankercellen: ongeremde proliferatie
• Produceren groeifactoren
• Expresseren receptor voor groeifactoren
− Synaptische signalisatie: elektrisch signalen versturen tussen neuronen
• Uiterst snel
• Gespecialiseerde vorm van communicatie
• Omzetting elektrisch ➔ chemisch ➔ elektrisch
o Pre-synaptisch = axon
o Post-synaptisch = dendriet
− Endocriene signalisatie: hormonen van endocriene cellen naar bloedstroom
Elke cel is geprogrammeerd om verschillende combinaties van
extracellulaire signalen te herkennen
− Intracellulaire cascades verschillen – signalen verschillen – doelcellen verschillen - …
− Eenzelfde ligand kan verschillende responsen induceren in verschillende cellen
3
, Er zijn 3 grote groepen van receptoren op het celmembraan
− Ionen-kanalen gekoppelde receptoren
• Typisch gebruikt in zenuwstelsel
o Doorgifte van signaal in axon = depolarisatie van plasmamembraan
o Neurotransmitters vrijstellen aan synaptische spleet = chemisch signaal
➔ opening van ionkanalen = elektrisch signaal
− G-proteïne gekoppelde receptoren
= activeren een enzyme of ionkanaal met G-proteïne als intermediair
− Enzym gekoppelde receptoren = (in)directe enzymatische activiteit
Transmembranaire receptoren geven signalen door via intracellulaire
signaalmoleculen
− Secundaire boodschappers
• Activatie van receptor ➔ activatie van enzyme
Enzym vormt kleine moleculen in grote hoeveelheden = secundaire boodschappers
Secundaire boodschappers wijzigen de werking van andere cytosolische eiwitten
Bv. cAMP, cGMP, DAG, IP3, calcium-ionen, …
4
1. Cel-cel communicatie en signaling .......................................................................................2
2. G-eiwit gekoppelde receptoren (GPCR).................................................................................8
3. Receptor tyrosine kinasen (RTK) ......................................................................................... 21
4. Nucleaire receptoren ......................................................................................................... 33
5. De celcyclus ...................................................................................................................... 42
6. Cytoskelet en celmigratie ................................................................................................... 51
7. Cel-cel en cel-matrix interacties ......................................................................................... 59
8. Hoe coördineren cellen hun groei met beschikbaarheid van nutriënten ............................... 70
9. Adaptieve systemen voor stress ......................................................................................... 78
10. Stamcellen ...................................................................................................................... 83
11. Celdood .......................................................................................................................... 94
12. Kanker ........................................................................................................................... 107
,1. Cel-cel communicatie en signaling
− Bioluminescentie = bacteriële communicatie
• Gesecreteerd product = signaalmolecule
! bij hoge concentraties - gentranscriptie
• Weinig bacteriën: te weinig product in milieu om gentranscriptie te induceren
veel bacteriën: veel product in milieu dat vanaf limiet gentranscriptie induceert
• Functie
o Quorum sensing: bacteriën verspreiden licht bij voldoende [producten]
o Coördinatie van gedrag
o Vorming van biofilms
o Coördinatie van virulentie
o Aanpassing aan nutriënten in het milieu
− Eencellig ➔ meercellig organisme: nood aan uitgebreidere vormen van communicatie
Bv. mens: veel vormen van communicatie
• Ontwikkeling: cellen ontvangen signalen om een deel te vormen van een orgaan
• Adult organisme: juiste metabole balans, reactie op pathogenen, …
− Essentiële celfuncties gereguleerd worden cel-cel communicatie
• Proliferatie: vermenigvuldigen van cellen
• Afsterven
• Differentiatie
• Secretie van bepaalde eiwitten
• Migratie
• …
Algemene principes van cell signaling
− Gespecialiseerde directe verbindingen tussen cellen = gap junctions
= membranen van buurcellen overbrugd door homogene aggregaten van een eiwit
• Bouw
o Gap junction = 2 connexons
o Connexon = 6 connexines
o Connexin = 4 TM domeinen
! hydrofiele AZ naar binnen gericht
hydrofobe AZ naar buiten
• Functie
o Uitwisseling van wateroplosbare moleculen
= metabole en functionele koppeling van cellen
o Cellulaire responskoppeling
Bv. myocyten in hartspier = 1 elektrisch gekoppeld syncytium
o AP verspreiden bij elektrisch exciteerbare cellen
• Regulatie: dynamische structuren met regelbare permeabiliteit
o Neuronen van de retina: dopamine = sluiten van gap junctions
! belangrijk bij omschakeling: lichtgevoelige staafjes ➔ kleurgevoelige kegels
o Lekkende cellen = verhoogde [calcium] = sluiten van gap junctions
! vermijdt verlies van metabolieten etc. uit naburige cellen
2
, − Ligand-receptor interacties
= binding van ligand aan receptor triggert een signaaltransductiecascade
• Communicatie via extracellulaire signaalmoleculen
1. Synthese van de signaalmolecule
2. Secretie van de signaalmolecule
3. Transport naar doelwitcel
4. Binding op specifieke receptor
5. Wijziging van doelwitcel-functies
6. Uitdoven van het signaal
• Receptoren: kunnen intra- of extracellulair gelegen zijn
Extracellulaire signalen kunnen over korte of lange afstanden werken +
extracellulaire signalen binden aan specifieke receptoren
− Contact-afhankelijke signalisatie: cellen in direct membraan-membraan contact
• Ontwikkeling en immuunsysteem
Bv. cytotoxische T-cellen met perforine bevattende vesikels
! mogen enkel pathogenen perforeren – niet zomaar vrijkomen
− Paracriene signalisatie: lokale mediators met invloed op naburige cellen
! autocriene signalisatie = speciale vorm
Bv. kankercellen: ongeremde proliferatie
• Produceren groeifactoren
• Expresseren receptor voor groeifactoren
− Synaptische signalisatie: elektrisch signalen versturen tussen neuronen
• Uiterst snel
• Gespecialiseerde vorm van communicatie
• Omzetting elektrisch ➔ chemisch ➔ elektrisch
o Pre-synaptisch = axon
o Post-synaptisch = dendriet
− Endocriene signalisatie: hormonen van endocriene cellen naar bloedstroom
Elke cel is geprogrammeerd om verschillende combinaties van
extracellulaire signalen te herkennen
− Intracellulaire cascades verschillen – signalen verschillen – doelcellen verschillen - …
− Eenzelfde ligand kan verschillende responsen induceren in verschillende cellen
3
, Er zijn 3 grote groepen van receptoren op het celmembraan
− Ionen-kanalen gekoppelde receptoren
• Typisch gebruikt in zenuwstelsel
o Doorgifte van signaal in axon = depolarisatie van plasmamembraan
o Neurotransmitters vrijstellen aan synaptische spleet = chemisch signaal
➔ opening van ionkanalen = elektrisch signaal
− G-proteïne gekoppelde receptoren
= activeren een enzyme of ionkanaal met G-proteïne als intermediair
− Enzym gekoppelde receptoren = (in)directe enzymatische activiteit
Transmembranaire receptoren geven signalen door via intracellulaire
signaalmoleculen
− Secundaire boodschappers
• Activatie van receptor ➔ activatie van enzyme
Enzym vormt kleine moleculen in grote hoeveelheden = secundaire boodschappers
Secundaire boodschappers wijzigen de werking van andere cytosolische eiwitten
Bv. cAMP, cGMP, DAG, IP3, calcium-ionen, …
4
