Cel IV: cel-cel communicatie Prof. Tavernier
Hoofdstuk 1: Algemeen overzicht van signaaloverdracht
1. Types van cel-cel communicatie
Bij dierlijke cellen à 2 types van communicatie
1.1. Via gespecialiseerde, directe verbindingen tussen cellen
Gap-junctions
§ Tientallen tot duizenden kanaaltjes in de plasmamembraan
§ 2 buisvormige eiwitverbindingen = connexons à hemi-kanaal
§ Connexons zijn opgebouwd uit integrale membraaneiwitten = connexines
§ Snelle uitwisseling van kleine signaalmoleculen à functionele en metabole koppeling à dit
laat toe dat celgroepen synchroon en snel reageren op een stimulus
1.2. Via extracellulaire signaalmoleculen
Signaalmoleculen
§ Gesynthetiseerd en gesecreteerd door de signalerende cel
§ Worden herkend door specifieke membraanreceptoren op de doelwitcellen
§ Het type respons erop wordt bepaald door de intracellulaire componenten: de
signaaltransductoren (als second messengers)
§ Signaaltransductoren beïnvloeden de doelwit eiwitten à gewijzigde functies in het cytosol
§ Volgorde van communicatie via extracellulaire signalen:
1. Synthese signaalmolecule
2. Secretie signaalmolecule
3. Transport naar doelwit cel
4. Binding op specifieke receptor en activatie ervan
5. Activatie/synthese van signaaltransductie-eiwitten en kleine moleculen
6. Activatie van effector-eiwitten
7. Korte termijn effect (wijziging cellulaire functies, metabolisme, motiliteit)
Lange termijn effect (wijziging genexpressie, ontwikkeling)
8. Uitdoven van het signaal door negatieve feedback
9. Uitdoven van het signaal door verwijdering van het ligand
1
,Cel IV: cel-cel communicatie Prof. Tavernier
2. Endocrien/paracrien/synaptisch/autocrien/direct
Endocrien
§ Signaalmoleculen = hormonen (geproduceerd door gespecialiseerde cellen in endocriene
organen)
§ Transport gebeurt via bloedbaan
Paracrien
§ Signalisatie van cellen in onmiddellijke omgeving
§ Snelle opname, afbraak of immobilisatie
§ Bv: de werking van interferonen bij antivirale bescherming
Synaptische communicatie
§ Neurotransmitters worden gesecreteerd in de synaptische spleet (50-100 nm)
§ Heel snel en gericht
Autocrien
§ Bij cellen in de weefselkweek
§ Aberrante autocriene stimulatie kan bijdragen tot celtransformatie
Direct contact
§ Signaalmolecule blijft membraangebonden
§ Speelt een voorname rol tijdens de ontwikkeling van een organisme
Deze indeling is niet absoluut à dezelfde signaalmoleculen kunnen ook betrokken zijn bij meerdere
types signaaloverdracht
De werking gebeurt steeds via binding op specifieke receptoren
2
,Cel IV: cel-cel communicatie Prof. Tavernier
3. Bindings- en effector- specificiteit
Liganden binden op specifieke receptoren à bindings-specificiteit en receptoren vertonen ook
bindings- als effector-specificiteit
MAAR dit is niet absoluut!
§ Sommige liganden kunnen meerdere verschillende receptoren hebben (bv. acetylcholine)
§ Ook kunnen op verschillende receptoren soms verschillende liganden binden of zijn ze
opgebouwd uit verschillende subeenheden die gemeenschappelijk gebruikt kunnen worden
Ligand/receptor interactie leidt tot een bepaalde respons in de receptor-dragende cellen
Deze respons kan verschillen van cel tot cel à effector-specificiteit
Redundantie
§ Verschillende ligand/receptor interacties op dezelfde cel leiden tot dezelfde cellulaire respons
§ Dezelfde signaaltransductoren worden gebruikt
Pleiotropie
§ Dezelfde ligand/receptor interactie op verschillende cellen leiden tot verschillende responsen
Deze fenomenen laten optimale reactie van een organisme toe op 1 signaal en laten ook een hoge
mate van flexibiliteit toe
Het cellulair gedrag staat meestal onder controle van meerdere signalen tegelijkertijd
§ Gecombineerd activeren van sets van receptoren bepaalt de finale respons
§ Afwezigheid van signalen leidt tot apoptose
Liganden hebben naast hun binding en activatie van hun receptoren geen andere functie
§ Ze worden na internalisatie niet afgebroken tot functionele metabolieten
§ Ligand-afbraak draagt bij tot de beëindiging van het signalisatieproces
3
, Cel IV: cel-cel communicatie Prof. Tavernier
4. Algemene eigenschappen van ligand/receptor systemen
4.1. Classificatie van liganden
Liganden worden ingedeeld op basis van hun oplosbaarheid en receptorlokalisatie:
Lipofiele hormonen met intracellulaire receptoren
§ Veel kleine, lipofiele hormonen kunnen vrij doorheen de plasmamembraan diffunderen
§ Ze interageren met cytosolische of nucleaire receptoren
§ Deze ligand-receptor complexen kunnen rechtstreeks binden op transcriptie-controle CIS-
elementen en zo direct transcriptiepatronen reguleren
§ Bv. steroïden, thyroxine…
Lipofiele hormonen met celmembraan-gebonden receptoren
§ Deze kunnen niet door de plasmamembraan diffunderen
§ Deze behoren tot de groep van 20-C bevattende eicosanoïd hormonen (afgeleid van
arachidonzuur = onverzadigd vetzuur in de plasmamembraan)
§ Bv. prostaglandines à 16 types beschreven
§ Functie: pro-inflammatoir, aggregatie bloedplaatjes, adhesie aan de bloedvaatwanden
Wateroplosbare hormonen met celmembraan-gebonden receptoren
§ Kleine, geladen moleculen (adrenaline, histamine…)
§ Peptide- en polypeptide hormonen (glucagon, insuline, groeifactoren, cytokines…)
§ Deze liganden kunnen variëren van <10 tot >100 AZ)
4.2. Classificatie van receptoren
Membraan-verankerde receptoren
§ Ion-kanaal gekoppelde receptoren
o Ligand binding leidt tot het openen of sluiten van membraanporiën
o Ionen migreren door de membraan à wijziging van membraanpotentiaal
o Vaak bij neurotransmitters
o Activatie gebeurt door een structuurwijziging in de receptor
o Bv. acetylcholine receptor
4
Hoofdstuk 1: Algemeen overzicht van signaaloverdracht
1. Types van cel-cel communicatie
Bij dierlijke cellen à 2 types van communicatie
1.1. Via gespecialiseerde, directe verbindingen tussen cellen
Gap-junctions
§ Tientallen tot duizenden kanaaltjes in de plasmamembraan
§ 2 buisvormige eiwitverbindingen = connexons à hemi-kanaal
§ Connexons zijn opgebouwd uit integrale membraaneiwitten = connexines
§ Snelle uitwisseling van kleine signaalmoleculen à functionele en metabole koppeling à dit
laat toe dat celgroepen synchroon en snel reageren op een stimulus
1.2. Via extracellulaire signaalmoleculen
Signaalmoleculen
§ Gesynthetiseerd en gesecreteerd door de signalerende cel
§ Worden herkend door specifieke membraanreceptoren op de doelwitcellen
§ Het type respons erop wordt bepaald door de intracellulaire componenten: de
signaaltransductoren (als second messengers)
§ Signaaltransductoren beïnvloeden de doelwit eiwitten à gewijzigde functies in het cytosol
§ Volgorde van communicatie via extracellulaire signalen:
1. Synthese signaalmolecule
2. Secretie signaalmolecule
3. Transport naar doelwit cel
4. Binding op specifieke receptor en activatie ervan
5. Activatie/synthese van signaaltransductie-eiwitten en kleine moleculen
6. Activatie van effector-eiwitten
7. Korte termijn effect (wijziging cellulaire functies, metabolisme, motiliteit)
Lange termijn effect (wijziging genexpressie, ontwikkeling)
8. Uitdoven van het signaal door negatieve feedback
9. Uitdoven van het signaal door verwijdering van het ligand
1
,Cel IV: cel-cel communicatie Prof. Tavernier
2. Endocrien/paracrien/synaptisch/autocrien/direct
Endocrien
§ Signaalmoleculen = hormonen (geproduceerd door gespecialiseerde cellen in endocriene
organen)
§ Transport gebeurt via bloedbaan
Paracrien
§ Signalisatie van cellen in onmiddellijke omgeving
§ Snelle opname, afbraak of immobilisatie
§ Bv: de werking van interferonen bij antivirale bescherming
Synaptische communicatie
§ Neurotransmitters worden gesecreteerd in de synaptische spleet (50-100 nm)
§ Heel snel en gericht
Autocrien
§ Bij cellen in de weefselkweek
§ Aberrante autocriene stimulatie kan bijdragen tot celtransformatie
Direct contact
§ Signaalmolecule blijft membraangebonden
§ Speelt een voorname rol tijdens de ontwikkeling van een organisme
Deze indeling is niet absoluut à dezelfde signaalmoleculen kunnen ook betrokken zijn bij meerdere
types signaaloverdracht
De werking gebeurt steeds via binding op specifieke receptoren
2
,Cel IV: cel-cel communicatie Prof. Tavernier
3. Bindings- en effector- specificiteit
Liganden binden op specifieke receptoren à bindings-specificiteit en receptoren vertonen ook
bindings- als effector-specificiteit
MAAR dit is niet absoluut!
§ Sommige liganden kunnen meerdere verschillende receptoren hebben (bv. acetylcholine)
§ Ook kunnen op verschillende receptoren soms verschillende liganden binden of zijn ze
opgebouwd uit verschillende subeenheden die gemeenschappelijk gebruikt kunnen worden
Ligand/receptor interactie leidt tot een bepaalde respons in de receptor-dragende cellen
Deze respons kan verschillen van cel tot cel à effector-specificiteit
Redundantie
§ Verschillende ligand/receptor interacties op dezelfde cel leiden tot dezelfde cellulaire respons
§ Dezelfde signaaltransductoren worden gebruikt
Pleiotropie
§ Dezelfde ligand/receptor interactie op verschillende cellen leiden tot verschillende responsen
Deze fenomenen laten optimale reactie van een organisme toe op 1 signaal en laten ook een hoge
mate van flexibiliteit toe
Het cellulair gedrag staat meestal onder controle van meerdere signalen tegelijkertijd
§ Gecombineerd activeren van sets van receptoren bepaalt de finale respons
§ Afwezigheid van signalen leidt tot apoptose
Liganden hebben naast hun binding en activatie van hun receptoren geen andere functie
§ Ze worden na internalisatie niet afgebroken tot functionele metabolieten
§ Ligand-afbraak draagt bij tot de beëindiging van het signalisatieproces
3
, Cel IV: cel-cel communicatie Prof. Tavernier
4. Algemene eigenschappen van ligand/receptor systemen
4.1. Classificatie van liganden
Liganden worden ingedeeld op basis van hun oplosbaarheid en receptorlokalisatie:
Lipofiele hormonen met intracellulaire receptoren
§ Veel kleine, lipofiele hormonen kunnen vrij doorheen de plasmamembraan diffunderen
§ Ze interageren met cytosolische of nucleaire receptoren
§ Deze ligand-receptor complexen kunnen rechtstreeks binden op transcriptie-controle CIS-
elementen en zo direct transcriptiepatronen reguleren
§ Bv. steroïden, thyroxine…
Lipofiele hormonen met celmembraan-gebonden receptoren
§ Deze kunnen niet door de plasmamembraan diffunderen
§ Deze behoren tot de groep van 20-C bevattende eicosanoïd hormonen (afgeleid van
arachidonzuur = onverzadigd vetzuur in de plasmamembraan)
§ Bv. prostaglandines à 16 types beschreven
§ Functie: pro-inflammatoir, aggregatie bloedplaatjes, adhesie aan de bloedvaatwanden
Wateroplosbare hormonen met celmembraan-gebonden receptoren
§ Kleine, geladen moleculen (adrenaline, histamine…)
§ Peptide- en polypeptide hormonen (glucagon, insuline, groeifactoren, cytokines…)
§ Deze liganden kunnen variëren van <10 tot >100 AZ)
4.2. Classificatie van receptoren
Membraan-verankerde receptoren
§ Ion-kanaal gekoppelde receptoren
o Ligand binding leidt tot het openen of sluiten van membraanporiën
o Ionen migreren door de membraan à wijziging van membraanpotentiaal
o Vaak bij neurotransmitters
o Activatie gebeurt door een structuurwijziging in de receptor
o Bv. acetylcholine receptor
4
