Struktura a funkce biomakromolekul

Transkript

1 Struktura a funkce biomakromolekul KBC/BPOL 10. Struktury signálních komplexů Ivo Frébort

2 Typy hormonů Steroidní hormony deriváty cholesterolu, regulují metabolismus, osmotickou rovnováhu, sexuální funkce Deriváty aminokyselin epinephrin - regulují kontrakci hladkého svalstva, krevní tlak, srdeční rytmus, lipolýzu, štěpení glykogenu Peptidové hormony regulují mnoho různých procesů, včetně uvolňování dalších hormonů

3 Působení hormonů Second messengers

4 Typy membránových receptorů 7-transmembránových segmentů (7-TMS) - extracelulární místo pro vazbu hormonu - intracelulární místo pro vazbu G-proteinu 1-transmembránový segment (1-TMS) - extracelulární místo pro vazbu hormonu - intracelulární katalytická doména - tyrosinkinasa nebo guanylylcyklasa Oligomerní iontové kanály - Regulují průchod iontů

5 7-TMS receptory

6 7-TMS receptory adrenalinových hormonů

7 Komplex epinephrinu a β2-adrenalinového receptoru

8 G-proteiny Vazba hormonu na membránový receptor vyvolá disociaci GDP a vazbu GTP na podjednotku G-proteinu Komplex G-protein/GTP působí jako aktivátor nebo inhibitor efektoru Efektory: Adenylátcyklasa, K + a Ca 2+ kanálky, fosfolipasy, receptor kinasy GTPasová aktivita G-proteinu časově omezený signál 1) Heterotrimerní G-proteiny: 3 podjednotky - G -GTP komplex disociuje od G a migruje do místa efektoru - G také funguje jako přenašeč signálu 2) Malé G-proteiny: ras, rac, rho, 1 podjednotka

9 Aktivace heterotrimerního G-proteinu OFF GEF (ligand-bound receptor) GAP (RGS) ON

10 Struktura heterotrimerního G-proteinu

11 GTP-přepínač struktury (GTP-switch)

12 Aktivace adenylátcyklasy Gα-proteinem Adenylátcyklasa

13 Součinnost receptorů adrenalinových hormonů a G-proteinů

14 Cyklus malého G-proteinu Ras GEF (activated by signal) OFF GAP efektor ON GEF: GTP exchange factor GAP: GTPase activating protein

15 Ras protein poprvé nalezen u rat sarcoma viru řídí růstovou a metabolickou aktivitu mutantní forma (onkogen) má nízkou GTPasovou aktivitu - signál působí příliš dlouhou dobu - růst nádoru

16 1-TMS receptory

17 Protein-tyrosin fosfatasy (PTPasy) 1-TMS proteiny - Cytoplasmatická katalytická doména, 1xTMS, mimobuněčné receptorové místo Cytoplasmatické PTPasy - N-koncová katalytická doména, C-koncová regulační doména - Receptory steroidních hormonů, second mesengers, signální kaskády

18 PTPasy

19 1-TMS guanylylcyklasy receptory peptidových hormonů

20 Cytoplasmatické guanylylcyklasy receptory NO NO -Neurotransmiter -Second messenger

21 Iontové kanály - např. neurony

22 Second Messengers Second messenger malá molekula, která přenáší signál tak že se váže na protein signální dráhy obvykle proteinkinasu Je uvolněn, když se hormon váže na odpovídající extracelulární receptor Second messenger potom aktivuje nebo inhibuje procesy v cytoplasmě nebo jádře Hlavní typy: - camp, cgmp - Ca 2+ - inositoltrifosfát (IP 3 ) - diacylglycerol (vazebné místo na membráně)

23 Tvorba a přeměna camp

24 camp-dependentní proteinkinasy

25 Příklad signální kaskády za využití camp Protein fosfatasy/kinasy - Ser/Thr - Tyr - Dvojitá specificita - His

26 Zesilování signálu v signální kaskádě

27 Signální dráhy: od receptoru v membráně až k transkripci DNA

28 Second messengers odvozené od fosfatidylinositolu Fosfolipasy C (PLC) uvolňují IP 3 and diacylglycerol (DAG) PLC je aktivována 7-TMS receptorem a G-proteiny PLC je aktivována receptor tyrosinkinasou (prostřednictvím fosforylace)

29 Regulace fosfolipasy C-β prostřednictvím G-proteinu

30 Second messengers odvozené od fosfolipidů

31 Ca 2+ jako second messenger Koncentrace Ca 2+ v buňce normálně velmi nízká: < 1 μm Ca 2+ může vstupovat do buňky buď zvenčí nebo z ER a kalciosomů CICR - Calcium-Induced Calcium Release obdoba svalových buněk Řízeno IP 3 (produkován fosfolipasou C)

32 Uvolňování Ca 2+ do buňky

33 Součinnost jednotlivých second mesengers

34 Receptory steroidních hormonů Cytoplasmatické receptory Hydrofobní doména na C-konci, která specificky interaguje s hormonem Centrální, hydrofilní doména která se váže na DNA, homologní pro všechny receptory 9 konzervovaných Cys residuí, 3 páry Cys v Cys-X-X-Cys motivech - obdoba Zn-finger proteinů Komplex steroidního hormonu a receptoru se může vázat přímo na DNA nebo na transkripční faktory Receptory thyroidních hormonů jsou podobné

35 Steroidní a thyroidní hormony

36 Sekvenční homologie receptorů steroidních a thyroidních hormonů

37 Působení estrogenu

38 Extracelulární působení steroidních hormonů