Zellkommunikation PDF

Preview

Summary

Wintersemester...

Description

Zellkommunikation Signalmoleküle - Gehören verschiedenen chemischen Stoffklassen an:

→ Grobe Klassifizierung: – lipophile Moleküle (Steroide, Retinoide, Fettsäurederivate) – hydrophile Moleküle (Peptide, Proteine, Aminosäurederivate) → häufig werden extrazelluläre Mediatoren eingeteilt in: – glanduläre Hormone – aglanduläre Hormone= Gewebshormone

Glanduläre Hormone - werden in endokrinen Drüsen gebildet - und auf dem Blutweg zu den jeweiligen Zellen transportiert

Glanduläre Hormone -werden in endokrinen Drüsen gebildet - und auf dem Blutweg zu den jeweiligen Zellen transportiert Proteine und Peptide

Steroide

Aminosäurederivate

Insulin

Stoffwechsel

Vasopressin

Flüssigkeitshaushalt

Glucagon

Kohlenhydratstoffwechsel

Cortisol

Stoffwechsel

Testosteron

Männliche Geschlechtsmerkmale

Aldosteron

Mineralstoffwechsel

Östradiol

Sexualhormon

Thyroxin

Schilddrüsenhormon

Adrenalin

Stresshormon, erhöht Blutdruck etc.

Noradrenalin

Stresshormon

Aglanduläre Hormone –

werden von einzelnen Zellen in verschiedenste Gewebe synthetisiert

Proteine (Zytokine)

Wachstumsfaktoren

Immunsystem

Interleukine Interferone Chemokine

Aminosäurederivate

Histamin

entzündungsfördernd

Serotonin

u.a Aufmerksamkeit

Dopamin

u.a. Bewegungskontrolle

Y-Aminobutyrat (GABA)

Hemmender Transmitter

Prostaglandine

Gefäßmuskulatur

Leukotriene

entzündungsfördernd

Gase

Stickstoffmonoxid

Entspannung glatter Muskulatur

Essigsäureester

Acetylcholin

Erregungsübertragung zwischen Nerv und Muskel

Fettsäurederivate

Dasselbe Signal → verschiedene Wirkungen

Spezifität der zellulären Signalverarbeitung

→ die in einer Zelle vorhandenen Proteine legen fest, auf welche Signalmoleküle sie reagiert und wie die Antwort ausfällt

Signalmoleküle und Rezeptoren

Sekundäre Botenstoffe = second messenger - kleine, wasserlösliche Moleküle oder Ionen → können sich in der Zelle durch Diffusion leicht ausbreiten → werden in großen Mengen als Antwort auf die Rezeptoraktivierung erzeugt → geben das Signal an spezifische Signalproteine oder Effektorproteine weiter, indem sie an diese binden und deren Verhalten ändern

– – – –

Cyclisches Adenosinmonophosphat (cAMP) Cyclisches Guanosinmonophosphat (cGMP) Calciumionen (Ca²+)

Calciumvermittelte Signale → Calcium (Ca²+) wird aus intrazellulären Speichern freigesetzt und strömt über spannungsabhängige oder ligandengesteuerte Ionenkanäle der Zellmembran in die Zelle

1. Signalmolekül bindet an Rezeptor → Aktivierung der Phospholipase C 2. Phospholipase C spaltet ein Membran- Phospholipid namens PIP2 in Diaglycerin (DAG) und Inositoltriphosphat (IP3) 3. DAG dient in anderen Übertragungswegen als sekundärer Botenstoff 4. IP3 bindet an einen ligandengesteuerten CA-Kanal in der ER-Membran 5. CA-Ionen strömen entlang ihres Konzentrationsgradienten aus dem ER ins Cytosol 6. Ca-Ionen aktivieren in einem oder Mehreren Signalübertragungswegen das jeweils nächste Protein → häufig Calmodulin

Phospholipase C

Calciumvermittelte Signale Hormon bzw. Stimulus Organ

Effektormolekül (S= Stimulation; H=Hemmung)

Wirkung

Depolarisation

Muskel,Herz

H/ Tropomyosin

Kontraktion

Depolarisation

Pankreatische B-Zelle, Neurone

S/ Fusionsproteine von Speichervesikeln

Ausschüttung von Insulin und Neurotransmittern

Cholezystokinin

Exokrines Pankreas

S/ K+- Kanäle

NaCl-Sektion

Glutamat (AMPA)

Hippocampus

S/ AMPA-Rezeptor

Gedächtnis

Histamin

Endothel

S/ NO-Synthase

Gefäßerweiterung

Antigen

T-Lymphozyt

S/ Transkriptionsfaktor NFAT

Zellteilung, Aktivierung

Wachstumsfaktoren

Viele Zellen

S/ Transkriptionsfaktor

Zellteilung

Oxidativer Stress

Viele Zellen

S/ Scramblase

Apoptose

→ Calcium (Ca²+) wird aus intrazellulären Speichern freigesetzt und strömt über spannungsabhängige oder ligandengesteuerte Ionenkanäle der Zellmembran in die Zelle

cAMP → über eine Adenylylcyclase (alter Begriff: Adenylatzyklase) wird zyklisches Adenosinmonophosphat (cAMP) gebildet, das eine Proteinkinase A aktiviert und so Effektormoleküle und Genexpression beeinflussen → cAMP wird durch Phosphodiesterasen wieder inaktiviert

cAMP mobilisiert den Körper Einige hormoninduzierte Zellantworten, die durch cAMP vermittelt werden: Hormone Zielgewebe Hauptantwort Adrenalin

Herz

Zunahme von Herzfrequenz und Kontraktionskraft

Adrenalin

Muskel

Abbau von Glykogen

Parathormon

Knochen

Knochenresorption

Adrenalin, ACTH, Glukagon, TSH

Fett

Abbau der Triglyceride

ACTH

Nebennierenrinde

Sekretion von Kortisol

TSH

Schilddrüse

Synthese und Sekretion von Thyreoidhormon

LH

Eierstock

Sekretion von Progesteron

Glukagon

Leber

Abbau von Glykogen

Vasopressin

Niere

Wasserresorption

→ eine Guanylatzyklase bildet cGMP, das über eine GKinase auf Zellfunktionen wirkt → über cGMP wirkt Stickstoffmonoxid (NO), ein extrem kurzlebiger Signalstoff

Stickstoffmonoxid (NO)

– – – – →

Acetylcholin stimuliert die Blutgefäßerweiterung durch Aktivierung eines Rezeptors (GPCR-muskarinischer Acetylcholinrezeptor) dieser Rezeptor aktiviert ein G-Protein wodurch die IP3-Synthese und Ca2+ - Freisetzung stimuliert wird Ca2+ aktiviert die Stickstoff-Synthase → aus Arginin NO herzustellen NO diffundiert raus und in die benachbarte Zelle und aktiviert die Guanyl-Cyclase zur Herstellung von cyklischem GMP (cGMP) löst eine Antwort aus, die die Zellen der glatten Muskulatur erschlaffen lässt

G-Protein-aktivierte Enzyme → Adenylylcyclase – ATP → cAMP → Phospholipase C – Produktion von – Inositoltrisphosphat (IP3) – Diacylglycerol

Intrazelluläre Signalwege → bei Signalwegen durch – G-Protein gekoppelte Rezeptoren – Enzym gekoppelte Rezeptoren → kleine Signalmoleküle (second messengers) – cAMP – cGMP – Ca2+ → intrazelluläre Signalproteine – wirken als Molekularschalter (ein/aus)

Molekulare Schalter

→ zwei Typen intrazellulärer Signalproteine, die als molekulare Schalter wirken - auch bei Rezeptorkinasen und G-Protein-gekoppelte Rezeptoren

Phasen der Signalverarbeitung...