Srdeční sval – v principu podobný příčně pruhovanému https://teachmephysiology.com/wp-content/uploads/2017/03/CICR-1024x981.jpg Vylití troponinu do krve je markerem infarktu myokardu Glycogen phosphorylase BB Creatin kinase MB Rozdíl je ve způsobu aktivace sarkoplasmatického retikula a vylití vápníku Jaký je molekulární rozdíl mezi „pomalými“ a „rychlými“ svalovými vlákny? pomalé rychlé actinin 3 myomesin 2/3 Troponin C/I NAD(P) transhydrogenase Isocitrate dehydrogenase Figure 106 - Muscle Cells - GUWS Medical prof. Mgr. Vítězslav Bryja, Ph.D. Buněčná signalizace (přesněji však Mezibuněčná komunikace) figure_15_01.jpg Členění podle různých parametrů * Dle vztahu buňky vysílající a přijímající signál * závislé na kontaktu (contact-dependent) * parakrinní * synaptické * endokrinní figure_15_02a.jpg figure_15_02b.jpg figure_15_02c.jpg figure_15_02d.jpg Členění podle různých parametrů * Typy receptorů * povrchové receptory * intracelulární receptory figure_15_03a.jpg figure_15_03b.jpg Členění podle různých parametrů * Dle důsledků figure_15_04.jpg figure_15_05.jpg figure_15_05.jpg * Stejná signální molekula může působit různě na různé buněčné typy Podle typu membránových receptorů * Receptory typu iontových kanálů * Receptory spřažené s G-proteiny * Receptory spřažené s enzymy/enzymatickou funkcí • Členění podle různých parametrů figure_15_06a.jpg Základní typy membránových receptorů * Receptory typu iontových kanálů figure_15_06b.jpg Základní typy membránových receptorů * Receptory spřažené s G-proteiny figure_15_06c.jpg Základní typy membránových receptorů * Receptory spřažené s enzymy/enzymatickou funkcí Základní biochemické mechanismy buněčné signalizace * 1. Změna proteinové konformace • * 2. Fosforylace – kovalentní přidání anorganického fosfátu (z ATP) na molekulu proteinu enzymem, který se nazývá kináza * * 3. Nekovalentní záměna GDP za GTP Základní biochemické mechanismy buněčné signalizace * 1. Změna proteinové konformace • Výsledek obrázku pro protein conformation Základní biochemické mechanismy buněčné signalizace * 2. Fosforylace – kovalentní přidání anorganického fosfátu (z ATP) na molekulu tyrosinu nebo serinu/threoninu enzymem, který se jmenuje kináza • Výsledek obrázku pro serine and phospho-serine Výsledek obrázku pro atp phosphate figure_15_07a.jpg Základní mechanismy buněčné signalizace Základní biochemické mechanismy buněčné signalizace • * 3. Nekovalentní záměna GDP za GTP Výsledek obrázku pro gdp and gtp Základní mechanismy buněčné signalizace figure_15_07b.jpg figure_15_08.jpg Základní mechanismy buněčné signalizace GTPase activating protein Guanine nucleotide exchange factor Signální molekuly často tvoří velké uspořádané komplexy, které organizují efektivní přenos signálu * Na cytoplazmatických „lešeních“ (scaffolding proteinech) * Na receptorech * Na membránových doménách figure_15_10a.jpg figure_15_10b.jpg figure_15_10c.jpg figure_15_11.jpg Proteinové domény a organizace signálních komplexů figure_15_12.jpg Jednotlivé signální dráhy interagují a koordinují se figure_15_13.jpg Různé signální kaskády probíhají různou rychlostí Pozitivní a negativní zpětná vazba * Jsou dva základní principy, které regulují intenzitu a délku trvání signálu figure_15_17.jpg Pozitivní a negativní zpětná vazba figure_15_18b.jpg Pozitivní a negativní zpětná vazba figure_15_18a.jpg Pozitivní a negativní zpětná vazba Pozitivní a negativní zpětná vazba figure_15_18c.jpg figure_15_20.jpg Mechanismy negativní zpětné vazby figure_15_20.jpg Mechanismy negativní zpětné vazby Druhý posel Y:\Dokumenty\2017\Prednaska\Signalizace\04.tiff Druhý posel D:\Users\muni\Desktop\Vita\3.jpeg Druhý posel * Malé molekuly, které jsou produkovány enzymatickými reakcemi nebo uvolňovány iontovými kanály * Slouží k amplifikaci signálu * Jejich produkce i destrukce jsou lokalizovány, což umožňuje jejich kontrolu v čase a prostoru • Příklady nejznámějších signálních kaskád: Mechanismy přenosu signálu a regulace cAMP System Phosphoinositol system cGMP System Tyrosine kinase system First Messenger (signální molekula) ACTH, ANP, CRH, CT, FSH, Glucagon, hCG, LH, MSH, PTH, TSH AGT, GnRH, GHRH, Oxytocin, TRH ANP, Nitric oxide INS, IGF, PDGF Signal Transducer GPCR GPCR - RTK Primary effector Adenylyl cyclase Phospholipase C guanylate cyclase RasGEF (Grb2-Sos) Second messenger (druhý posel) cAMP (cyclic adenosine monophosphate) IP3; DAG; Ca2+ cGMP Ras.GTP (Small G Protein) Secondary effector protein kinase A protein kinase C; CaM kinase protein kinase G MAP3K (c-Raf) figure_15_21.jpg Receptory spřažené s G proteiny (GPCR) figure_15_21.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f2/Brian_Kobilka_%28649437151%29.jpg/225px-B rian_Kobilka_%28649437151%29.jpg Brian Kobilka – Nobelova cena 2012 !!!ZÍTRA!!! figure_15_22.jpg Receptory spřažené s G proteiny (GPCR) figure_15_23.jpg Receptory spřažené s G proteiny – trimerické G proteiny Zajímavost: If you had to make a wild guess about the target of a certain drug, your best odds are with “G-protein coupled receptor.” Drugs targeting members of this integral membrane protein superfamily, which transmit chemical signals into a wide array of different cell types, represent the core of modern medicine. They account for the majority of best-selling drugs and about 40% of all prescription pharmaceuticals on the market. Many important categories of routinely used drugs target GPCRs, including angiotensin receptor blockers (ARBs) for hypertension, bronchodilators for asthma, antihistamines for allergy, and H2 blockers for acid reflux. Indeed, a number of world’s top 10 best-selling drugs, including Advair Diskus (fluticasone propionate and salmeterol – for asthma), and Abilify (aripiprazole - antipsychoticum), target GPCRs. figure_15_25.jpg Cyklický AMP – adenylyl cykláza vs. fosfodiesteráza cAMP je typický druhý posel asociovaný s GPCR figure_15_26.jpg Cyklický AMP – aktivuje protein kinázu A (PKA) figure_15_27.jpg table_15_01.jpg figure_15_28.jpg GPCR aktivují i lipidické druhé posly přes fosfolipázu C (Phosphatidyl inositol 4,5 – bisphosphate) kyselina fosfatidová = glycerol-3-fosforečná kyselina figure_15_29.jpg table_15_02.jpg Experimentální vápníkové senzory figure_15_30.jpg Ionty Ca2+ jsou hlavním anorganickým druhým poslem * Vápníkové vlny po oplození vajíčka figure_15_31.jpg figure_15_32.jpg Vyšší koncentrace hormonu à vyšší frekvence vápníkových vln figure_15_33.jpg Vápníkové senzory - calmodulin figure_15_34.jpg Vápníkové senzory – CaMK (Ca/Calmodulin-dependent kinases) figure_15_35.jpg Trvání vápnikové vlny: * https://journals.plos.org/plosone/article/figure/image?size=large&id=10.1371/journal.pone.0043810.g 002 BUNĚČNÁ SIGNALIZACE: Konec prvního dílu figure_15_37.jpg Cyklický GMP je druhý posel zprostřekovávající vidění figure_15_39.jpg figure_15_39.jpg Morfologie tyčinek Aktivace tyčinky světlem (upraveno z Wiki) * Po dopadu světla na sítnici dochází k jeho absorpci. Tyčinky jsou neuvěřitelně citlivé, reagují na dopad jediného fotonu. * Za tmy jsou Na kanály otevřeny (jsou závislé na cGMP) * Absorpce vede k excitaci membrány, která se projeví izomerací 11-cis-retinalu na ALL-TRANS-RETINAL. Dochází tak ke změně jeho geometrie (Schiffova baze s opsinem se posune o 0,5 nm). Energie fotonu se tedy transformovala na pohyb atomů. Světelná aktivace je velice rychlá a přitom složitá. Během milisekund proběhne řada fotochemických reakcí, jejichž meziprodukty (bathorodopsin, lumirodopsin, metapodopsin I, metarodopsin II) vykazují různá maxima od 500 do 380 nm. * Následujícím důsledkem dopadu fotonu je odpoutání barviva od bílkoviny. Trans-izomer už nezapadá do vazebného místa. Rhodopsin se tak rozpadá na opsin a all-trans-retinal. * Takto aktivovaný rhodopsin dále aktivuje G-protein TRANSDUCIN * Kaskáda pokračuje aktivací FOSFODIESTERÁZY (PDE), která hydrolyzuje cGMP na NECYKLICKÝ 5´-GMP. * Původně otevřený kanál pro Na+ ionty se uzavírá, tok iontů se zastaví. * Následkem je HYPERPOLARIZACE membrány, * figure_15_41.jpg * jedna molekula rodopsinu absorbuje jeden foton * je aktivováno 500 G-proteinových molekul * dále je aktivováno 500 molekul fosfodiesterázy cyklického GMP * 105 molekul cyklického GMP je hydrolyzováno * uzavírá se 250 kationtových kanálů * 106-107 kationtům Na+ za sekundu je zbráněno vstoupit do buňky po dobu 1 sekundy * membránový potenciál buňky je změněn o 1mV * signál je přenášen do mozku table_15_03.jpg Shrnutí základních funkcí trimerických G proteinů figure_15_43.jpg Receptorové tyrosin kinázy table_15_04.jpg Receptorové tyrosin kinázy figure_15_44.jpg figure_15_46a.jpg figure_15_46c.jpg figure_15_46b.jpg Doména SH2 rozpoznává fosfo-tyrosin figure_15_47.jpg Aktivace malé GTPázy z rodiny Ras figure_15_49.jpg table_15_05.jpg Signalizace lipofilními ligandy •díky svým hydrofobním/lipofilním vlastnostem prochází přes plazmatickou membránu •rozpoznávají receptory v cytoplazmě •po vazbě ligandu se receptory přesouvají do jádra – odtud termín: jaderné receptory figure_15_64.jpg figure_15_64.jpg figure_15_64.jpg Signalizace přes jaderné receptory: fyziologicky významné ligandy figure_15_65.jpg Mechanismus aktivace jaderných receptorů BUNĚČNÁ SIGNALIZACE Krátká exkurze do signálních drah významných v imunologii a vývojové biologii figure_15_56.jpg Signalizace přes cytokinové receptory – JAK/STAT signální kaskáda table_15_06.jpg figure_15_62.jpg Signalizace přes NFkB - indukovaná TNF (tumor necrosis factor) figure_15_57.jpg TGF (transformující růstový faktor)/BMP (bone-morphogenetic protein) signalizace figure_15_58.jpg Signalizace Notch Figure 15-59.jpg Signalizace Notch figure_15_60.jpg Signalizace Wnt Signalizace Hedgehog (vyžaduje primární cilium) Image result for sonic hedgehog pathway figure_15_68.jpg Vznik živočišných signálních kasdád