HCo17: GPCR: signaaltransductie via IP3 en DAG / Ca2+ signalen

slide overzicht

waarvoor is PLC bèta een afkorting

fosfolipase Cbèta

slide iets

hoe gebeurt signaaltransductie via fosfolipase Cbèta

• Extracellulaire ligand bindt aan GPCR

• Activering van trimeer G proteïne (Gq)

  • moleculaire schakelaar Gq → Gq(alfa) + Gq(bètagamma)

• Activering van effector PLCbèta (door Gq(alfa))

  • hydrolyse PIP2 tot IP3 en DAG

• vorming second messengers

  • IP3 → Ca2+ vrijstelling uit ER

  • DAG blijft in cytosolische blad membraan en activeert PKC, ionenkanalen

PLCbèta is een enzyme aanwezig in …

PM

de katalytische site van PLCbèta is in het cytosolisch / exoplasmatisch blad van PM

cytosolisch

door wat gebeurt de aanmaak van PIP2

PI-kinasen (lipidenkinasen)

hoe ziet IP3 eruit

inositol met op C1, C4 en C een fosfaatgroep

waarvoor staat DAG

diacylglycerol

waarvoor staat PIP2

fosfatidylinositol(4,5)bisfosfaat

waarvoor staat IP3

inositol(1,4,5)trifosfaat

IP3 is hydrofiel / hydrofoob / amfipatisch en gevolg

hydrofiel, diffundeert in cytosol en bindt aan receptor in ER → Ca2+ vrijstelling

DAG is hydrofiel / hydrofoob / amfipatisch

hydrofoob, blijft in cytosolisch blad → activering PKC en ionenkanalen

waar bevindt IP3 receptor zich

ER

slide IP3 receptor

PKC wordt gestimuleerd door…

• binding aan DAG

• binding Ca2+ aan PKC

wat voor kinase in PKC

Ser Thr kinase

slide transductiecascades

slide terminologie Ca2+

waarop berust de bifasische Ca2+ respons na activatie GPCR / PLCbèta

a) bifasische vorming van second messengers

b) desensitisering van receptor

c) Ca2+ vrijstelling + Ca2+ influx

c

De Ca2+ ionofoor 123187 bootst in vasculaire gladde spier het effect van nordrenaline volledig na

a) ja

b) nee

b

stoichiometrie PMCA

1 Ca2+ naar buiten / 1ATP

stoichiometrie Na+/Ca2+ uitwisselaar

3 Na+ naar binnen / 1 Ca2+ naar buiten

stoichiometrie Na+/K+ pomp

3 Na+ naar buiten / 2 K+ naar binnen / 1ATP

stoichiometrie SERCA

opname 2 Ca+ / 1 ATP

slide transportsystemen

welke soorten influxkanalen voor Ca2+ vinden we terug in de PM

• Spanningsafhankelijk (bij depolarisatie)

• Ligand gestuurd (activeren bij binding ligand)

• Receptor-geactiveerd (geschakeld door DAG → bv TRPC)

• Mechano-gevoelig (wanneer membraan vervormt)

welke Ca2+ vrijstellingskanalen vinden we terug in ER

• IP3 receptor (ligand gestuurd Ca+ kanaal)

• Ryanodine receptor

waar vinden we de ryanodine receptor typisch erug

skeletspieren, hartspier en sommige gladde spieren

bij een AP in een neuron krijgen we influx / vrijstelling van Ca2+

influx

bij een AP in een skelet- / hartspier krijgen we influx / vrijstelling van Ca2+

vrijstelling

hoe werkt Ca+ vrijstelling in een skelet- / hartspier

hoe krijgen we dan een Ca+ signaal in een niet-prikkelbare cel

Ligand → bindt op GPCR → activatie PLCbèta → vorming IP3 en DAG → IP3 bindt op IP3 receptor → vrijstelling Ca2+ uit ER en influx van Ca2+ uit TRP (via DAG) en SOC (via signaal uit leeg ER)

hoe werkt SOC

als Ca2+ opslag in ER onder een bepaald niveau is → signaal uit lumen gestuurd naar SOC in de PM → Ca2+ influx

in afwezigheid van extracellulair Ca2+ lokt een AP in de presynaps vrijstelling van NT’s uit

a) ja

b) nee

b

in afwezigheid van extracellulair Ca2+ lokt een AP in een skeletspier een contractie uit

a) ja

b) nee

a

slide Ca2+

welke Ca2+ sensoren hebben we voor wanneer we ene Ca2+ signaal krijge

• Ca2+ geactiveerde ionenkanalen (openen bij binden van Ca2+)

• Calmoduline

• synaptotagmine (specifiek in presynaps)

hoe werken Ca2+ bindende eiwitten in de cel + vb

binding van Ca2+ ifv cytoplasmatische Ca2+ concentratie

• 10^-7M → apo-eiwit

  • vrije vorm (geen Ca2+ ionen gebonden)

  • inactief

• > 10^-7M: binding van Ca2+

  • Ca2+ eiwit complex

  • → cellulaire respons

• Reversibele binding

  • aan/uitschakelen van de transductie ifv cytoplsmatische Ca2+

• VB: Calmoduline

calmoduline is een eiwit dat zich bevindt in…

cytoplasma

hoeveel bindingsplaatsen voor Ca2+ heeft calmoduline

4, 2 per domein

wat gebeurt er wanneer Ca2+ bindt aan calmoduline

Ca-Calmoduline

• conformatieverandering

  • blootstelling van hydrofobe residu’s (zitten normaal naar binnen)

• binding aan doelwiteiwitten

  • via hydrofobe interacties (activering / inhibitie)

enzymes die geactiveerd worden door Ca-CaM (Ca-Calmoduline)

• NO synthase: eNOS en nNOS

  • NO productie in endotheel en neuronen

• Myosine lichte keten kinase: MLCK

  • contractie gladde spier

• CaM kinase: CaMKinase II

  • Geheugen (vastleggen)

• PMCA

  • extrusie Ca2+

• calcineurine = fosfatase

• …

slide addendum

stel dat een doelwitcel zowel alfa1 als bèta1 als bèta 2 receptoren bevat. de respons van de cel is Ca2+ afhankelijk, maar wordt geïnhibeerd door PKA

welk molecule activeert deze cel

a) alfa1 agonist

b) bèta 1 agonist

c) bèta 2 agonist

d) M3 antagonist

a

slide addendum

slide addedum

slide paracriene interactie vaatwand

sldie NO / cGMP

hoe gebeurt aanmaak NO in endotheelcellen

• Ach → M3 (GPCR) → PLBbèta geactiveerd → IP3 → Ca2+ signaal → CaCaM → activeert eNOS → slplitst L-arginine in NO en citruline

verschil tussen adenyl- en guanylaatcyclase

Adenylaatcyclase gebruikt ATP om cAMP te maken en guanylaatcyclase gebruikt GTP om cGMP te maken

guanlylaatcyclase is een enzyme dat zich bevindt in het

cytosol

hoe gebeurt signaaltransductie via cGMP in gladde spiercel

• NO diffundeert in gladde spiercel

• NO bindt op receptor (guanylaatcyclase)

• guanylaatcyclase maakt cGMP uit GTP

• cGMP activeert PKG

  • Ser Thr kinase

  • fosforylering

• Respons: relaxatie vaatwand

wat is sildenafil en wat doet het

• inhibitor van cGMP fosfodiesterase

• remt afbraak cGMP

• bevordert vasodilatatie → bv’en zetten uit → bloeddruk daalt

(ontwikkeling anti-hypertensiva → tegen hoge bloeddruk)