1.1. ALGEMEEN OVERZICHT VAN SIGNAALOVERDRACHT
1.2. Types van cel-cel communicatie
Dierlijke cellen:
• Via gespecialiseerde, directe verbindingen tussen cellen
- Gap junctions (met homogene aggregaten van eiwitten)
Buisvormige eiwitverbindingen (connexons) opgebouwd uit 6 connexines Laten snelle
uitwisseling van kleine signaalmoleculen toe tussen de cytoplasma’s van 2 cellen (Ca,
cAMP, glucose, vitamines, …)
⇒ Snelle en synchrone reactie
• Via indirecte, extracellulaire signaalmoleculen
1. Synthese en secretie van de signaalmolecule
2. transport naar de doelwitcel
4. binding op een specifieke receptor ⇒ activatie
5. activatie/synthese signaaltransductie-ew en kleine moleculen
6. activatie van effector-eiwitten
7a: korte termijn effect
(wijziging cellulaire functie, metabolisme, motiliteit)
7b: lange termijn effect
(wijziging genexpressie, ontwikkeling)
8. uitdoven van het signaal door negatieve feedback
9. uitdoven van het signaal door verwijdering van het ligand
Eencelligen communiceren met elkaar op gecoördineerde manier
- Vb. inktvis (bobtail squid) in symbiose met bacterie (fibrio fischeri); bacterie zit in
licht-orgaan van de inktvis en kan daar makkelijk aan voeding raken -> in ruil
daarvoor zal het de inktvis beschermen door tegenlicht te geven zodat inktvis niet
herkend wordt in het water (geen schaduw)
Quorum sensing
= bacteriën geven pas licht wanneer ze met veel samenzitten in licht-orgaan vd inktvis
1. Lage dichtheid: Weinig bacteriën -> lage feromonenconcentratie -> geen binding
aan receptoren.
2. Hoge dichtheid: Veel bacteriën -> hoge feromonenconcentratie -> feromonen
binden aan receptoren.
3. Activering: Gebonden receptoren activeren het gen voor luciferase.
4. Bioluminescentie: Luciferase produceert licht, alleen als de feromonenconcentratie
hoog genoeg is.
,1.3. Endocrien/paracrien/synaptisch/autocrien/direct
Cel-cel communicatie via gesecreteerde signaalmoleculen die binden op specifieke
receptoren
• Endocrien
- Signaalmoleculen = hormonen
- Geproduceerd door speciale cellen in endocriene organen
- Transport naar verafgelegen doelwitcellen, via bloedbaan
• Paracrien
- Enkel cellen in de omgeving (liganden binden op nabijgelegen cellen)
- Snelle opname, afbraak of immobilisatie
- Vb. interferonen bij antivirale werking (cytokines)
- Gespecialiseerde vorm: synaptische communicatie
NT secretie in synaptische spleet (geeft elektrische impulsen tussen zenuwen
door)
→ zeer snel en gericht
• Autocrien
- liganden werken in op dezelfde cellen waardoor ze gesecreteerd
- Vb. IL2 bij geactiveerde T cellen -> indien IL2 bindt op de T cel, zal de T cel
prolifereren zodat meer T cellen gevormd worden die pathogeen kunnen afweren
= gewenste vorm
- Aberrante autocriene signalisatie (ongewenste vorm)
-> vb. bij kankercellen (mutaties in kankercellen ontstaan zodat de cellen die
groeifactoren secreteren voor andere cellen, ontwikkelen gevoeligheid aan
groeifactor die ze zelf maken
-> kunnen prolifereren = niet goed)
- Vaak bij cellen in weefselkweek
• Directe communicatie (via plasma-membraan verankerde liganden
= gespecialiseerde vorm v paracriene signalisatie = juxtacriene signalisatie noemt
- Ligand kan enkel binden op de cel die naast de cel zit die ligand aanmaakt
- Vorm van celcel communicatie ook bij ontwikkeling van een organisme
- Vb. bij hematopoiese: groei van stamcellen gebeurt via contact met stromale
cellen (geven groeisignalen in been merg)
,1.4. Bindings- en effectorspecificiteit
• Bindingsspecificiteit tussen receptor en ligand
- Vb. insuline bindt enkel op de insulinereceptor
- moleculaire complementariteit: ionaire- , Van der Waals-, hydrofobe interacties
- MAAR is niet absoluut selectief
sommige liganden hebben meerdere verschillende receptoren; zoals acetylcholine
dat aparte receptoren heeft op HS- en dwarsgestreepte spiercellen
- Ook kunnen sommige receptoren soms verschillende liganden binden of ze zijn
opgebouwd uit verschillende subeenheden die gemeenschappelijk gebruikt
kunnen worden
- Elke interactie heeft een karakteristieke affiniteit
(bij sterke fit zal er een sterke affiniteit zijn)
• Effectorspecificiteit
1. Respons uitgelokt door receptor-ligand binding, kan verschillen tussen celtypes
→ receptor-ligandbinding kan verschillende effecten uitlokken
2. sommige liganden hebben verschillende receptoren, die verschillende responsen
(op verschillende celtypes) uitlokken
→ Het resultaat vd receptor-ligand activatie hangt af vd cel-specifieke intracellulaire
signaalmoleculen
1. Verschillend effect per celtype 2. Versch receptoren → verschillende respons
- Pleiotropie
= eenzelfde ligand-receptor interactie op verschillende cellen, kan leiden tot
verschillende responsen
, → Zo kan je met 1 ligand veel verschillende effecten uitlokken, vaak
gecoördineerde effecten (moeten op dezelfde moment uitgelokt worden)
Vb. werking van adrenaline (fight or flight respons)
- Redundantie
= meerdere, verschillende ligand-receptor interacties op eenzelfde cel kunnen leiden
tot dezelfde respons
→ Verklaring: gebruik van dezelfde signaaltransductoren door beide receptor-
systemen
→ leven: verschillende signalen tegelijk nodig
- celactiviteiten uitgelokt door de combinatie van allerlei celsignalen
(vb. celdeling enkel wanneer signalen A en B in combi zijn met signaal C; indien A
en B in combi met D zal celdifferentiatie gebeuren)
→ Liganden worden na binding en activatie van hun receptor niet afgebroken tot
functionele
metabolieten; ze hebben geen enzymatische activiteit
1.2. Types van cel-cel communicatie
Dierlijke cellen:
• Via gespecialiseerde, directe verbindingen tussen cellen
- Gap junctions (met homogene aggregaten van eiwitten)
Buisvormige eiwitverbindingen (connexons) opgebouwd uit 6 connexines Laten snelle
uitwisseling van kleine signaalmoleculen toe tussen de cytoplasma’s van 2 cellen (Ca,
cAMP, glucose, vitamines, …)
⇒ Snelle en synchrone reactie
• Via indirecte, extracellulaire signaalmoleculen
1. Synthese en secretie van de signaalmolecule
2. transport naar de doelwitcel
4. binding op een specifieke receptor ⇒ activatie
5. activatie/synthese signaaltransductie-ew en kleine moleculen
6. activatie van effector-eiwitten
7a: korte termijn effect
(wijziging cellulaire functie, metabolisme, motiliteit)
7b: lange termijn effect
(wijziging genexpressie, ontwikkeling)
8. uitdoven van het signaal door negatieve feedback
9. uitdoven van het signaal door verwijdering van het ligand
Eencelligen communiceren met elkaar op gecoördineerde manier
- Vb. inktvis (bobtail squid) in symbiose met bacterie (fibrio fischeri); bacterie zit in
licht-orgaan van de inktvis en kan daar makkelijk aan voeding raken -> in ruil
daarvoor zal het de inktvis beschermen door tegenlicht te geven zodat inktvis niet
herkend wordt in het water (geen schaduw)
Quorum sensing
= bacteriën geven pas licht wanneer ze met veel samenzitten in licht-orgaan vd inktvis
1. Lage dichtheid: Weinig bacteriën -> lage feromonenconcentratie -> geen binding
aan receptoren.
2. Hoge dichtheid: Veel bacteriën -> hoge feromonenconcentratie -> feromonen
binden aan receptoren.
3. Activering: Gebonden receptoren activeren het gen voor luciferase.
4. Bioluminescentie: Luciferase produceert licht, alleen als de feromonenconcentratie
hoog genoeg is.
,1.3. Endocrien/paracrien/synaptisch/autocrien/direct
Cel-cel communicatie via gesecreteerde signaalmoleculen die binden op specifieke
receptoren
• Endocrien
- Signaalmoleculen = hormonen
- Geproduceerd door speciale cellen in endocriene organen
- Transport naar verafgelegen doelwitcellen, via bloedbaan
• Paracrien
- Enkel cellen in de omgeving (liganden binden op nabijgelegen cellen)
- Snelle opname, afbraak of immobilisatie
- Vb. interferonen bij antivirale werking (cytokines)
- Gespecialiseerde vorm: synaptische communicatie
NT secretie in synaptische spleet (geeft elektrische impulsen tussen zenuwen
door)
→ zeer snel en gericht
• Autocrien
- liganden werken in op dezelfde cellen waardoor ze gesecreteerd
- Vb. IL2 bij geactiveerde T cellen -> indien IL2 bindt op de T cel, zal de T cel
prolifereren zodat meer T cellen gevormd worden die pathogeen kunnen afweren
= gewenste vorm
- Aberrante autocriene signalisatie (ongewenste vorm)
-> vb. bij kankercellen (mutaties in kankercellen ontstaan zodat de cellen die
groeifactoren secreteren voor andere cellen, ontwikkelen gevoeligheid aan
groeifactor die ze zelf maken
-> kunnen prolifereren = niet goed)
- Vaak bij cellen in weefselkweek
• Directe communicatie (via plasma-membraan verankerde liganden
= gespecialiseerde vorm v paracriene signalisatie = juxtacriene signalisatie noemt
- Ligand kan enkel binden op de cel die naast de cel zit die ligand aanmaakt
- Vorm van celcel communicatie ook bij ontwikkeling van een organisme
- Vb. bij hematopoiese: groei van stamcellen gebeurt via contact met stromale
cellen (geven groeisignalen in been merg)
,1.4. Bindings- en effectorspecificiteit
• Bindingsspecificiteit tussen receptor en ligand
- Vb. insuline bindt enkel op de insulinereceptor
- moleculaire complementariteit: ionaire- , Van der Waals-, hydrofobe interacties
- MAAR is niet absoluut selectief
sommige liganden hebben meerdere verschillende receptoren; zoals acetylcholine
dat aparte receptoren heeft op HS- en dwarsgestreepte spiercellen
- Ook kunnen sommige receptoren soms verschillende liganden binden of ze zijn
opgebouwd uit verschillende subeenheden die gemeenschappelijk gebruikt
kunnen worden
- Elke interactie heeft een karakteristieke affiniteit
(bij sterke fit zal er een sterke affiniteit zijn)
• Effectorspecificiteit
1. Respons uitgelokt door receptor-ligand binding, kan verschillen tussen celtypes
→ receptor-ligandbinding kan verschillende effecten uitlokken
2. sommige liganden hebben verschillende receptoren, die verschillende responsen
(op verschillende celtypes) uitlokken
→ Het resultaat vd receptor-ligand activatie hangt af vd cel-specifieke intracellulaire
signaalmoleculen
1. Verschillend effect per celtype 2. Versch receptoren → verschillende respons
- Pleiotropie
= eenzelfde ligand-receptor interactie op verschillende cellen, kan leiden tot
verschillende responsen
, → Zo kan je met 1 ligand veel verschillende effecten uitlokken, vaak
gecoördineerde effecten (moeten op dezelfde moment uitgelokt worden)
Vb. werking van adrenaline (fight or flight respons)
- Redundantie
= meerdere, verschillende ligand-receptor interacties op eenzelfde cel kunnen leiden
tot dezelfde respons
→ Verklaring: gebruik van dezelfde signaaltransductoren door beide receptor-
systemen
→ leven: verschillende signalen tegelijk nodig
- celactiviteiten uitgelokt door de combinatie van allerlei celsignalen
(vb. celdeling enkel wanneer signalen A en B in combi zijn met signaal C; indien A
en B in combi met D zal celdifferentiatie gebeuren)
→ Liganden worden na binding en activatie van hun receptor niet afgebroken tot
functionele
metabolieten; ze hebben geen enzymatische activiteit
