Hoofdstuk 7: Molecular signaling within neurons
Strategies of molecular signaling
Er zijn drie vormen van signalering
- Synaptisch: specifiek voor zenuwcellen. Over kleine afstanden wordt een chemisch
signaal afgegeven wat een enkele cel raakt. Heel specifiek.
- Paracrine: hierbij is de afstand veel groter. Secretie van een chemisch signaal wat
meerdere target cellen raakt in de omgeving. Transport door extracellulaire ruimte
- Endocrine: hormonen worden afgegeven aan het bloed en via het bloed door het hele
lichaam getransporteerd waar het veel target cellen kan raken.
Voor een chemisch signaal zijn er altijd 3 componenten nodig
- Signaal: geeft informatie door van de ene cel naar de andere
- Receptor: vangt het signaal op
- Effector: zorgt voor een cellulaire response
Het onderdeel dat zich in de target cel bevindt is de intracellular sigal transduction
Een voordeel van signaal cascades is dat het signaal geamplificeerd kan worden. Signaal
amplificatie ontstaat omdat 1 geactiveerde receptor meerdere downstream eiwitten kan
activeren. Het is belangrijk dat na de signalering de signaal molecuul levels te reduceren tot
het basis level. Ook kan er verlengde activatie optreden zodat een response langer kan duren.
, Activation of signaling pathways
Chemische signaal moleculen kunnen worden onderverdeeld in 3 groepen
- Cell-impermeant signal molecules: worden gesecreteerd en kunnen dus effect
hebben op target cellen verder weg van de cel. Kunnen niet over het celmembraan
diffunderen en binden aan celmembraan receptoren. Worden vaak snel verwijderd
door snelle afbraak of omdat ze via endocytose worden opgenomen wanneer ze aan
hun receptor zijn gebonden.
o Zoals neurotransmitters
- Cell-permeant signal molecules: worden gesecreteerd en kunnen dus effect hebben
op target cellen verder weg van de cel. Kunnen over het celmembraan diffunderen en
binden aan receptoren binnen in de cel. Zijn vaak slecht oplosbaar in water dus binden
aan carrier eiwitten in het bloed, hierdoor kunnen ze lang effect hebben.
o Glucocorticoiden (hormonen): hebben een cytoplasmatische receptor, die
inactief is in het cytoplasma. Wanneer het signaal molecuul de cel in komt
wordt de receptor actief. Ze kunnen binden aan transcriptie factoren en een vrij
permanent effect hebben op genexpressie. Kan bijvoorbeeld resulteren in
enhanced memory for emotional events
- Cell-associated signal molecules: zit op het oppervlakte van de cel en kan alleen
cellen binden die in direct contact staan. Adhesie moleculen
Receptor types
De cellulaire response is afhankelijk van de aanwezigheid van een type receptor
- Channel-linked receptors (ook ligand-gated ion channels): interactie
van het chemische signaal met de extracellulaire bindingsplek van de
receptor resulteert in het openen of sluiten van het ion kanaal. De
resulterende ionflux verandering zorgt voor verandering in het membraan
potentiaal of instroom van Ca2+ als second messenger.
o Ionotropic neurotransmitter receptoren zoals nAChR, AMPA,
NMDA
- Enzym-linked receptors: bevatten een extracellulaire bindingsplek voor
het chemische signaal. Het intracellulaire domain is een enzym waarvan
de katalytische werking wordt beïnvloed door de binding.
o De meeste zijn protein kinases, vaak tyrosine kinases (TrK), die
intracellulaire target eiwitten fosforyleren.
Strategies of molecular signaling
Er zijn drie vormen van signalering
- Synaptisch: specifiek voor zenuwcellen. Over kleine afstanden wordt een chemisch
signaal afgegeven wat een enkele cel raakt. Heel specifiek.
- Paracrine: hierbij is de afstand veel groter. Secretie van een chemisch signaal wat
meerdere target cellen raakt in de omgeving. Transport door extracellulaire ruimte
- Endocrine: hormonen worden afgegeven aan het bloed en via het bloed door het hele
lichaam getransporteerd waar het veel target cellen kan raken.
Voor een chemisch signaal zijn er altijd 3 componenten nodig
- Signaal: geeft informatie door van de ene cel naar de andere
- Receptor: vangt het signaal op
- Effector: zorgt voor een cellulaire response
Het onderdeel dat zich in de target cel bevindt is de intracellular sigal transduction
Een voordeel van signaal cascades is dat het signaal geamplificeerd kan worden. Signaal
amplificatie ontstaat omdat 1 geactiveerde receptor meerdere downstream eiwitten kan
activeren. Het is belangrijk dat na de signalering de signaal molecuul levels te reduceren tot
het basis level. Ook kan er verlengde activatie optreden zodat een response langer kan duren.
, Activation of signaling pathways
Chemische signaal moleculen kunnen worden onderverdeeld in 3 groepen
- Cell-impermeant signal molecules: worden gesecreteerd en kunnen dus effect
hebben op target cellen verder weg van de cel. Kunnen niet over het celmembraan
diffunderen en binden aan celmembraan receptoren. Worden vaak snel verwijderd
door snelle afbraak of omdat ze via endocytose worden opgenomen wanneer ze aan
hun receptor zijn gebonden.
o Zoals neurotransmitters
- Cell-permeant signal molecules: worden gesecreteerd en kunnen dus effect hebben
op target cellen verder weg van de cel. Kunnen over het celmembraan diffunderen en
binden aan receptoren binnen in de cel. Zijn vaak slecht oplosbaar in water dus binden
aan carrier eiwitten in het bloed, hierdoor kunnen ze lang effect hebben.
o Glucocorticoiden (hormonen): hebben een cytoplasmatische receptor, die
inactief is in het cytoplasma. Wanneer het signaal molecuul de cel in komt
wordt de receptor actief. Ze kunnen binden aan transcriptie factoren en een vrij
permanent effect hebben op genexpressie. Kan bijvoorbeeld resulteren in
enhanced memory for emotional events
- Cell-associated signal molecules: zit op het oppervlakte van de cel en kan alleen
cellen binden die in direct contact staan. Adhesie moleculen
Receptor types
De cellulaire response is afhankelijk van de aanwezigheid van een type receptor
- Channel-linked receptors (ook ligand-gated ion channels): interactie
van het chemische signaal met de extracellulaire bindingsplek van de
receptor resulteert in het openen of sluiten van het ion kanaal. De
resulterende ionflux verandering zorgt voor verandering in het membraan
potentiaal of instroom van Ca2+ als second messenger.
o Ionotropic neurotransmitter receptoren zoals nAChR, AMPA,
NMDA
- Enzym-linked receptors: bevatten een extracellulaire bindingsplek voor
het chemische signaal. Het intracellulaire domain is een enzym waarvan
de katalytische werking wordt beïnvloed door de binding.
o De meeste zijn protein kinases, vaak tyrosine kinases (TrK), die
intracellulaire target eiwitten fosforyleren.
