College 7; 6-12 (Hoofdstuk 15; cel communicatie en
signalering)
De activiteit van het uiteindelijke eiwit moet nog geregeld
worden. Deze eiwitten worden gereguleerd met behulp
van signalleringscascades waar voornamelijk cellen met
elkaar communiceren. In het voorbeeld gaat het om de
regulering van de transcriptiefactor NF-kB. In de
afbeelding zijn allemaal eiwitreguleringsmechanismen
weergeven die via het celmembraan en allerlei pathways
in de cel die de activiteit van het eiwit controleren.
Afhankelijk van zijn activiteit toestand doet hij niks of gaat
hij interacties aan met andere eiwitten en reguleert hij
gen transcriptie.
Quorum Sensing; cel communicatie begon tussen
bacteriën. Deze zenden signaalmoleculen uit, kleine
organische moleculen die opgevangen worden door
andere bacteriën. Zo communiceren ze met elkaar;
bijvoorbeeld over met hoeveel ze zijn; voor het aanvallen
van een organisme zijn veel bacteriën nodig. Ze moeten dus
pas wanneer ze met veel zijn de aanval inzetten. Wanneer er
maar weinig van deze signaalmoleculen zijn, blijven deze
bacteriën rustig groeien maar worden ze niet agressief.
Wanneer er een hoop van deze signaalmoleculen zijn, zijn er
veel bacteriën, er treedt een verandering van de eiwitten van
de bacteriën op waardoor ze agressief worden en van functie
veranderen; ze vallen aan. Deze communicatie vinden we ook
bij eucaryotische cellen; hier is het alleen wat complexer: een
signaal wordt ergens geproduceerd in het lichaam en wordt in
het lichaam verspreid en komt aan bij een cel; wordt vaak
opgevangen door een receptor aan de buitenkant van de cel,
maar soms ook aan de binnenkant. Deze cel zet dit signaalmolecuul om in een ander chemisch
signaal waardoor het signaal op een andere manier de cel in gebracht wordt. Dit leidt tot een respons
op een korte termijn (energie vrijmaken) of op een lange termijn (deling).
Het signaalmolecuul wordt opgevangen door eiwitten die door het plasmamembraan heen steken,
zodat het signaal aan de ene kant opgevangen kan worden en aan de andere kant doorgegeven kan
worden. De functie van het eiwit verandert aan de buitenkant en de binnenkant van de cel. Het eiwit
geeft het signaal door aan andere eiwitten in de cel, soms wordt het geamplificeerd, geïntegreerd.
Uiteindelijk komt het terecht bij effector eiwitten:
- Metabolische enzymen; de signalen
worden geactiveerd of gedeactiveerd.
- Eiwitten die gen transcriptie reguleren;
zorgen ervoor dat bepaalde genen tot
expressie komen of juist niet
- Cytoskelet eiwit; modificeren de
structuur, eigenschappen en de
stevigheid van de cel; kan bijvoorbeeld
leiden tot deling of differentiatie
Drie voorbeelden van signaalmoleculen (zie afbeelding),
die allemaal worden opgevangen op het membraan door
, de transmembraaneiwitten en vervolgens andere
signalen in de cel verder geven.
1. Epinephrine/adrealine; snel proces, geeft je
extra energie
2. Insuline; duurt iets langer, leidt tot verhoogde
opname van glucose uit het bloed om de
glucoseconcentraties gelijk te houden
3. Epidermal growth factor (EGF); duurt nog langer,
want verandering in gentranscriptie waarbij eerst
RNA gemaakt moet worden en vervolgens het
eiwit.
Signalen kunnen op twee manieren in de cel worden
doorgegeven:
1) Cell-surface receptors; Signaalmolecuul
hecht zich aan een transmembraaneiwit
waardoor het vervolgens wordt
doorgegeven. Vaak grote
signaalmoleculen zoals eiwitten of
kleinere moleculen die heel polair en
geladen zijn; deze kunnen niet over het
celmembraan heen en moeten dus
gebruik maken van receptoren.
2) Intracellular receptors; Het
signaalmolecuul treedt de cel in waar
het opgevangen wordt en een interactie aangaat met het eiwit dat het opvangt. Dit zijn vaak
kleine, hydrofobe moleculen die makkelijk door het membraan heen kunnen (estradiol,
testosteron, medicijnen).
Vier soorten van intercellulaire signalering:
1. Contact-dependent; signalering waarbij de ene cel de andere cel aan moet raken om het
signaal door te geven. Aan de buitenkant
van de ene cel zitten signaalmoleculen en
aan de buitenkant van de andere cel zitten
receptoreiwitten die het signaalmolecuul
detecteren.
2. Paracrine; in hetzelfde weefseltype waarbij
lokaal signaalmoleculen worden afgegeven
die door dat weefseltype diffunderen en van
de signalerende cel naar de omliggende
cellen verplaatst worden
3. Synaptisch; komt voornamelijk in ons
centraal zenuwstelsel voor. Signalering
tussen twee neuronen of tussen een neuron
en een andere target cel. Hierbij worden
heel lokaal signaalmoleculen doorgegeven in
de synapsen en opgevangen worden door de
receptoren. Vaak verliezen de
signaalmoleculen hun activiteit omdat ze
kunnen worden afgebroken, maar deze kunnen heel snel over een kleine afstand verplaatsen
waardoor het signaal snel doorgegeven wordt.
signalering)
De activiteit van het uiteindelijke eiwit moet nog geregeld
worden. Deze eiwitten worden gereguleerd met behulp
van signalleringscascades waar voornamelijk cellen met
elkaar communiceren. In het voorbeeld gaat het om de
regulering van de transcriptiefactor NF-kB. In de
afbeelding zijn allemaal eiwitreguleringsmechanismen
weergeven die via het celmembraan en allerlei pathways
in de cel die de activiteit van het eiwit controleren.
Afhankelijk van zijn activiteit toestand doet hij niks of gaat
hij interacties aan met andere eiwitten en reguleert hij
gen transcriptie.
Quorum Sensing; cel communicatie begon tussen
bacteriën. Deze zenden signaalmoleculen uit, kleine
organische moleculen die opgevangen worden door
andere bacteriën. Zo communiceren ze met elkaar;
bijvoorbeeld over met hoeveel ze zijn; voor het aanvallen
van een organisme zijn veel bacteriën nodig. Ze moeten dus
pas wanneer ze met veel zijn de aanval inzetten. Wanneer er
maar weinig van deze signaalmoleculen zijn, blijven deze
bacteriën rustig groeien maar worden ze niet agressief.
Wanneer er een hoop van deze signaalmoleculen zijn, zijn er
veel bacteriën, er treedt een verandering van de eiwitten van
de bacteriën op waardoor ze agressief worden en van functie
veranderen; ze vallen aan. Deze communicatie vinden we ook
bij eucaryotische cellen; hier is het alleen wat complexer: een
signaal wordt ergens geproduceerd in het lichaam en wordt in
het lichaam verspreid en komt aan bij een cel; wordt vaak
opgevangen door een receptor aan de buitenkant van de cel,
maar soms ook aan de binnenkant. Deze cel zet dit signaalmolecuul om in een ander chemisch
signaal waardoor het signaal op een andere manier de cel in gebracht wordt. Dit leidt tot een respons
op een korte termijn (energie vrijmaken) of op een lange termijn (deling).
Het signaalmolecuul wordt opgevangen door eiwitten die door het plasmamembraan heen steken,
zodat het signaal aan de ene kant opgevangen kan worden en aan de andere kant doorgegeven kan
worden. De functie van het eiwit verandert aan de buitenkant en de binnenkant van de cel. Het eiwit
geeft het signaal door aan andere eiwitten in de cel, soms wordt het geamplificeerd, geïntegreerd.
Uiteindelijk komt het terecht bij effector eiwitten:
- Metabolische enzymen; de signalen
worden geactiveerd of gedeactiveerd.
- Eiwitten die gen transcriptie reguleren;
zorgen ervoor dat bepaalde genen tot
expressie komen of juist niet
- Cytoskelet eiwit; modificeren de
structuur, eigenschappen en de
stevigheid van de cel; kan bijvoorbeeld
leiden tot deling of differentiatie
Drie voorbeelden van signaalmoleculen (zie afbeelding),
die allemaal worden opgevangen op het membraan door
, de transmembraaneiwitten en vervolgens andere
signalen in de cel verder geven.
1. Epinephrine/adrealine; snel proces, geeft je
extra energie
2. Insuline; duurt iets langer, leidt tot verhoogde
opname van glucose uit het bloed om de
glucoseconcentraties gelijk te houden
3. Epidermal growth factor (EGF); duurt nog langer,
want verandering in gentranscriptie waarbij eerst
RNA gemaakt moet worden en vervolgens het
eiwit.
Signalen kunnen op twee manieren in de cel worden
doorgegeven:
1) Cell-surface receptors; Signaalmolecuul
hecht zich aan een transmembraaneiwit
waardoor het vervolgens wordt
doorgegeven. Vaak grote
signaalmoleculen zoals eiwitten of
kleinere moleculen die heel polair en
geladen zijn; deze kunnen niet over het
celmembraan heen en moeten dus
gebruik maken van receptoren.
2) Intracellular receptors; Het
signaalmolecuul treedt de cel in waar
het opgevangen wordt en een interactie aangaat met het eiwit dat het opvangt. Dit zijn vaak
kleine, hydrofobe moleculen die makkelijk door het membraan heen kunnen (estradiol,
testosteron, medicijnen).
Vier soorten van intercellulaire signalering:
1. Contact-dependent; signalering waarbij de ene cel de andere cel aan moet raken om het
signaal door te geven. Aan de buitenkant
van de ene cel zitten signaalmoleculen en
aan de buitenkant van de andere cel zitten
receptoreiwitten die het signaalmolecuul
detecteren.
2. Paracrine; in hetzelfde weefseltype waarbij
lokaal signaalmoleculen worden afgegeven
die door dat weefseltype diffunderen en van
de signalerende cel naar de omliggende
cellen verplaatst worden
3. Synaptisch; komt voornamelijk in ons
centraal zenuwstelsel voor. Signalering
tussen twee neuronen of tussen een neuron
en een andere target cel. Hierbij worden
heel lokaal signaalmoleculen doorgegeven in
de synapsen en opgevangen worden door de
receptoren. Vaak verliezen de
signaalmoleculen hun activiteit omdat ze
kunnen worden afgebroken, maar deze kunnen heel snel over een kleine afstand verplaatsen
waardoor het signaal snel doorgegeven wordt.
