L12: Enzym-koblede receptorer

Hvilke to overordnede klasser af receptorer findes der i cellen?

Cellen benytter sig primært af to klasser: Plasmamembran-lokaliserede receptorer og intracellulære receptorer.

Plasmamembran-lokaliserede receptorer binder ekstracellulære signalmolekyler. Eksempler inkluderer ionkanal-koblede receptorer, G-protein-koblede receptorer og enzym-koblede receptorer (som RTK'er).

Intracellulære (nukleære) receptorer sidder inde i cellen og genkender små, hydrofobe signalmolekyler, der kan diffundere over membranen.

Hvordan afgøres en celles overordnede skæbne?

Kombinationen af de mange ekstracellulære signaler (ligander/vækstfaktorer), som en celle modtager via sine receptorer, afgør dens skæbne.

Signalerne integreres og fortæller cellen, om den skal overleve, vokse og dele sig, differentiere sig, eller dø (undergå apoptose)

Hvad er funktionen af en intracellulær receptor i fravær af sin ligand?

Uden ligand er receptoren (ofte formet som en dimer) bundet til DNA'et på et specifikt responselement, men den undertrykker transskriptionen (repression).

Dette sker, fordi den binder corepressor-komplekser, der indeholder HDAC (histondeacetylase)-aktivitet

Hvordan aktiverer en intracellulær receptor sit målgen, når en ligand binder?

Når liganden binder, undergår receptoren en konformationsændring.

Dette resulterer i, at corepressoren frigives.

I stedet rekrutteres coaktivator-komplekser (f.eks. CBP/p300).

Coaktivatorer indeholder HAT-enzymer (histonacetyltransferaser), som muliggør aktivering (transskription) af genet

Hvilke tre aminosyrer kan fosforyleres i eukaryote celler, og hvad er den biofysiske konsekvens?

• Enzymer (kinaser) fosforylerer serin, threonin og tyrosin.

• Fosforyleringen introducerer en relativt tung gruppe (~79 Da) og to negative ladninger.

• Dette fremtvinger en konformationsændring af proteinet, hvilket kan forøge eller reducere proteinets aktivitet

Hvordan kan man bruge Western Blotting til at bevise, at et protein er blevet fosforyleret?

Man kan se, at proteinet vandrer anderledes (typisk langsommere, et såkaldt "band shift") i en SDS-PAGE gel efter en given behandling.

For at bekræfte at skiftet skyldes fosforylering, behandles prøven med en fosfatase (f.eks. CIP), som fjerner fosfatgruppen.

Hvis ændringen i vandring forsvinder efter CIP-behandling, bekræfter det effekten.

Hvad er de generelle mekanistiske trin i RTK-aktivering?

RTK'er har typisk kun ét transmembrant segment, som ikke selv overfører signalet godt.

Når signalmolekylet binder, bringes to RTK-monomerer sammen (dimerisering).

• De cytosolære tyrosinkinase-domæner kommer derved tæt på hinanden og krydsfosforylerer hinanden. *Fosfotyrosin-resterne fungerer nu som ankerpladser for intracellulære signalproteiner via disses SH2-domæner.

Hvad er Ras, og hvordan skifter det mellem sin tændte og slukkede form?

• Ras er en monomerisk GTPase forankret til plasmamembranen via et lipid-anker.

• Ras inaktiveres ved GTP-hydrolyse (stimuleret af et GAP-protein), og den aktiveres, når GDP udskiftes med GTP (stimuleret af et GEF-protein).

• Ras-GEF bliver rekrutteret til membranen og aktiveret via et adaptorprotein, der binder til den fosforylerede RTK.

Hvordan bidrager PI3K/Akt-vejen til celleoverlevelse?

• PI3-kinase aktiveres af en fosfotyrosinrest på RTK'en og fosforylerer derefter inositol-fosfolipider (PIP2 til PIP3) i membranen.

• PIP3 rekrutterer Akt til membranen, hvor det aktiveres (via dobbelt-fosforylering af PDK1 og mTORC2). * Aktivt Akt fosforylerer proteinet Bad, hvorefter Bad slipper overlevelsesproteinet Bcl2. Frit Bcl2 kan dermed forhindre apoptose.

Hvordan fungerer den molekylære signalvej, der er målet for Sildenafil (Viagra)?

ANP-receptorer omdanner GTP til cGMP via deres guanylylcyklase-domæner.

cGMP aktiverer derefter proteinkinase G (PKG).

cGMP nedbrydes af fosfodiesterase 5 (PDE5). Sildenafil hæmmer selektivt PDE5, hvilket forlænger det vaskulære signal

Hvad adskiller Notch-signalering fra konventionel RTK-signalering?

Notch-signalering er kontakt-afhængig (Lateral inhibition); receptoren på én celle aktiveres af den membranbundne ligand Delta på nabocellen.

Bindingen medfører en kløvning af Notchs intracellulære hale, som migrerer direkte ind i cellekernen, hvor den virker som en transskriptionsfaktor

Hvordan virker ethylen-receptoren i planter sammenlignet med dyrecellers receptorer?

Receptoren sidder i ER-membranen og er bemærkelsesværdigt aktiv, når liganden (ethylen) ikke er bundet.

Den aktive receptor/kinase forårsager konstant nedbrydning af transskriptionsfaktoren.

Når ethylen binder, inaktiveres kinasen, transskriptionsfaktoren stabiliseres, og generne tændes.

Hvorfor er RasV12-mutationen onkogen (kræftfremkaldende)?

RasV12-mutationen (hvor glycin-12 er udskiftet med valin) resulterer i et konstant aktivt Ras-protein, der ikke kan hydrolysere GTP.

Dette fører til kontinuerlig transmission af vækstsignaler, selv uden tilstedeværelsen af ekstracellulære signalmolekyler/vækstfaktorer

Hvordan kan man ved hjælp af genetik udlede rækkefølgen af proteiner i en kaskade (f.eks. Protein X, Ras og Protein Y)?

Man analyserer celler med inaktiverende mutationer og introducerer et overaktivt protein for at se, om signalet reddes.

Hvis overaktivt Ras kan genoprette signalet i en celle, der mangler Protein X, må Ras ligge nedstrøms for X.

Hvis overaktivt Ras ikke kan genoprette signalet i en celle, der mangler Protein Y, må Y ligge nedstrøms for Ras (da Y stadig blokerer kaskaden)