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Warum hat die auf unterschiedliche Weise aktivierte Proteinkinase C unterschiedliche Wirkungen?


Ich könnte weit daneben liegen, aber ich glaube, ich erinnere mich, dass ich gelernt habe, dass Protein Kinase C einige Wirkungen hat, wenn sie durch einen Weg aktiviert wird und andere Wirkungen, wenn sie durch einen anderen aktiviert werden. Wie kommt es dazu? Ist es nur anders phosphoryliert oder was?


Sie erinnern sich wahrscheinlich richtig - zumindest teilweise. Was fehlt ist, dass Proteinkinase C nicht nur ein Enzym ist, sondern vielleicht ein Dutzend verschiedene Isoformen, die in drei verschiedene Klassen fallen, die sich unter anderem in ihren Aktivierungsanforderungen unterscheiden (z Diacylglycerin). Es wäre theoretisch möglich, dass die Proteinkinase C, die durch einen Weg aktiviert wird, andere Wirkungen hat als die, die durch einen anderen aktiviert wird, wenn die verschiedenen beteiligten Isoformen unterschiedliche Eigenschaften hätten. Dies wurde in der Tat vorgeschlagen, obwohl es experimentell schwierig war, es zu beweisen.

Die folgenden beiden Rezensionen, die sich damit befassen, sind etwa 20 Jahre alt, ermöglichen aber möglicherweise einen leichteren allgemeinen Zugang (und sind leichter zu lesen):

Dekker, L. V. und Parker, P. J. (1994) Trends in Biochemical Sciences, Bd. 19, S. 73–77.

Jaken, S. (1996) Current Opinion in Cell Biology, Bd. 8, S. 168-173.

Das folgende Zitat aus der Zusammenfassung eines neueren und umfangreicheren Übersichtsartikels (Steinberg, S.F. [2008] Physiol. Review. vol. 88 pp. 1341-1378) mag sachdienlich sein:

„Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass einzelne PKC-Isoformen einzigartige (und in einigen Fällen gegensätzliche) Funktionen in Zellen erfüllen, zumindest teilweise als Folge von isoformspezifischen subzellulären Kompartimentierungsmustern, Protein-Protein-Wechselwirkungen und posttranslationalen Modifikationen, die katalytische beeinflussen Funktion."

Ein weiteres Merkmal der Proteinkinase C ist für diese Frage relevant. Die meisten anderen Proteinkinasen (die dazu neigen, nicht mehrere Isoformen aufzuweisen) haben eine mehr oder weniger eingeschränkte Substratspezifität, die durch Reste eines bestimmten Typs an bestimmten Positionen in Bezug auf den Phosphorylierungszielrest (Ser, Thr oder Tyr) bestimmt wird. Dies begrenzt die Proteine, auf die die Kinasen einwirken, auf bestimmte Ziele. Im Gegensatz dazu kann Proteinkinase C Zielreste in einer Vielzahl von Zusammenhängen phosphorylieren. Das aktuelle Modell (oben) ermöglicht es, die Spezifität der Proteinkinase C für Zielproteine ​​auf andere Weise zu erhalten – durch die spezifischen Proteine, an die jede aktivierte Isoform bindet, d. h. durch Protein-Protein-Interaktion statt durch den Kontext der Zielstelle.


Warum hat die auf unterschiedliche Weise aktivierte Proteinkinase C unterschiedliche Wirkungen? - Biologie

Kapitel 11 Übungsfragen

Nach der Veröffentlichung von alle chemische Botenstoffe aus ihren Ursprungszellen, alle der folgenden werden auftreten, AUSGENOMMEN

  1. Das Hormon wandert zu seiner Zielzelle
  2. Das Hormon dringt in seine Zielzelle ein
  3. Das Hormon bindet spezifisch an seinen Rezeptor
  4. Das Hormon löst eine Reaktion aus
  5. Die Hormonreaktion hört schließlich auf

Wenn ein Hormon an einen bestimmten Rezeptor auf der Zellmembran bindet, können alle der folgenden Ereignisse auftreten, AUSSER

  1. Die Initiierung einer kovalenten Bindung zwischen dem Rezeptor und dem Hormon
  2. Die Initiierung eines spezifischen Signalübertragungsweges
  3. Die Hemmung von Kontrollenzymen, die bestimmte Stoffwechselwege kontrollieren
  4. Die Aktivierung von Kontrollenzymen, die bestimmte Stoffwechselwege steuern
  5. Die Aktivierung oder Unterdrückung von Transkriptionsfaktoren

Bei einem Motoneuron kann, wenn ein Aktionspotential zur neuromuskulären Verbindung wandert, alles Folgende erwartet werden, AUSSER

  1. Spannungsgesteuerte Kalziumkanäle öffnen sich und Kalzium strömt in die Nervenzelle
  2. Bläschen, die Acetylcholin enthalten, verschmelzen mit der präsynaptischen Membran
  3. Der Neurotransmitter Acetylcholin wird in die Synapse freigesetzt
  4. Das Acetylcholin bindet an die Acetylcholin-Esterase und depolarisiert die Muskelzelle
  5. Depolarisation der Muskelzelle startet ein neues Aktionspotential

Ein chemischer Botenstoff (Hormon) wurde sezerniert und mit seinen Rezeptoren auf anderen Zelltypen, die ganz in der Nähe waren, kombiniert. Das Hormon kombinierte sich auch mit Rezeptoren auf der Zelle, aus der es freigesetzt wurde. Das Hormon war in einer so geringen Konzentration, dass es keinen Einfluss auf Zellen hatte, die nicht in der Nähe waren, obwohl diese entfernten Zellen Rezeptoren hatten. Wir würden dieses Hormon am besten als a(n) klassifizieren

  1. Endokrines Hormon
  2. Parakrines Hormon
  3. Autokrines Hormon
  4. Sowohl ein autokrines Hormon als auch ein parakrines Hormon
  5. Sowohl ein autokrines Hormon als auch ein endokrines Hormon

Der Hauptunterschied zwischen Hormonen mit intrazellulären Rezeptoren und solchen mit Zellmembranrezeptoren besteht darin, dass erstere dazu neigen,

  1. Größer
  2. Berechnet
  3. Aminosäurederivate
  4. Proteine
  5. Hydrophob

Alle folgenden Aussagen treffen auf Cortisol zu, AUSSER

  1. Es wird im Blut gefunden, das an Steroidhormon-bindendes Globulin adsorbiert ist
  2. Es wird im Blut an Albumin gebunden gefunden
  3. Seine Rezeptoren bilden nach der Bindung Dimere
  4. Seine aktivierten Rezeptoren binden an Glukokortikoid-Reaktionselemente
  5. Die Glukokortikoid-Response-Elemente phosphorylieren Kontrollenzyme

In Bezug auf Hormone, die an Rezeptoren auf der äußeren Oberfläche der Zellmembran binden, gilt Folgendes:

  1. Wenn Hormone binden, ändert sich die Konformation des Rezeptors
  2. Einige Rezeptoren sind Kohlenhydrate
  3. Wenn Hormone binden, ermöglicht die neue Konformation dem Rezeptor, mit einem anderen Protein zu reagieren
  4. Schließlich wird die Rate der Kontrollenzyme beeinflusst
  5. Schließlich werden die Transkriptionsraten bestimmter mRNAs beeinflusst

Signalwandlerproteine

  1. sind die Proteine ​​im Signalübertragungsweg
  2. Konvertieren Sie keine Informationen von einem Formular in ein anderes
  3. Signal nicht verstärken
  4. sind nicht Teil einer Second-Messenger-Kaskade
  5. sind niemals Proteinkinasen

Proteine, die eine src-Homologie-2-Domäne (SH2-Domäne) enthalten

  1. Haben einen Phosphoserinrest, der dazu führt, dass sie an andere Proteine ​​binden
  2. Haben einen Phosphotyrosylrest, der dazu führt, dass sie an andere Proteine ​​binden
  3. Binden Sie an alle Proteine, die einen Phosphoserylrest haben
  4. Binden an Proteine ​​mit einem Phosphotyrosylrest und einer spezifischen Konformation
  5. Binden an Proteine ​​mit 2 Sulfhydrylgruppen

Alle folgenden Aussagen gelten für den Ras- und MAP-Weg AUSSER. Wenn ein Wachstumsfaktor im RAS- und MAP-Weg an seinen Rezeptor bindet

  1. Der besetzte Wachstumsfaktorrezeptor autophosphoryliert Serylreste
  2. Grb2 verwendet seine Src-Homologiedomäne, um an den phosphorylierten Rezeptor zu binden
  3. Grb2 ändert die Konformation und bindet an das nächste Protein (SOS) im Signalübertragungsweg
  4. Ras tauscht GDP gegen GTP und aktiviert Raf, die erste Kinase im MAP-Kinase-Weg
  5. Der MAP-Kinase-Weg reguliert Transkriptionsfaktoren, die die mRNA-Synthese regulieren

Alle folgenden Funktionen werden von den Phosphatidylinositolphosphaten erfüllt, AUSSER

  1. Phosphatidyl-Inositol-Bisphosphat kann hydrolysiert werden, um Diacylglycerin, einen zweiten Botenstoff, zu produzieren
  2. Phosphatidyl-Inositol-Bisphosphat kann hydrolysiert werden, um Inositol-Triphosphat zu produzieren, einen zweiten Botenstoff
  3. Phosphatidyl-Inositolbisphosphat kann phosphoryliert werden, um Phosphatidyl-Inositol-Triphosphat zu produzieren
  4. Phosphatidyl-Inositoltrisphosphat kann als Andockstelle der Plasmamembran für Signaltransduktionsproteine ​​dienen
  5. Phosphatidyl-Inositoltrisphosphat dient als Andockstelle für Proteine, die eine Src-Homologie-2-Domäne enthalten

Die durch Phospholipase C katalysierte Reaktion kann alle der folgenden verwenden, AUSSER

  1. Phosphitidylinositolbisphosphat als Substrat
  2. Diacylglycerin als Produkt
  3. Diacylglycerinphosphat als Produkt
  4. Inositoltriphosphat als Produkt
  5. Wasser als Substrat

Alle folgenden sind Substrate und Produkte der durch Phosphatidylinositol 3&rsquo-Kinase katalysierten Reaktion, AUSSER

  1. Phosphatidylinositolbisphosphat ist ein Substrat
  2. Inositoltriphosphat ist ein Substrat
  3. ATP ist ein Substrat
  4. Phosphatidylinositoltriphosphat ist ein Produkt
  5. ADP ist ein Produkt

Alle folgenden Aussagen sind wahr, AUSSER. Proteine ​​mit Pleckstrin-Homologie sind

  1. Gebunden an Phosphatidylinositoltriphosphat
  2. An die Zellmembran gebunden, wenn an Phosphatidylinositoltriphosphat gebunden
  3. Gebunden, weil ein Signalübertragungsweg aktiviert wurde
  4. Nicht angebunden, wenn kein Hormon am Rezeptor vorhanden ist
  5. Wichtige Teilnehmer an allen Signalübertragungswegen

Versäumt ein Diabetiker eine Insulininjektion, gibt es

  1. Eine Erhöhung der Umwandlung von Aminosäuren in Glukose
  2. Eine Stimulation der Proteinsynthese
  3. Eine Erhöhung der Aufnahme von Glukose in die Muskelzellen
  4. Eine Erhöhung der Glykogensynthese in Muskelzellen
  5. Eine Erhöhung der Verwertung von Blutzucker

Über den Insulinrezeptor und das IRS-Protein

  1. Das IRS-Protein phosphoryliert den Insulinrezeptor
  2. Die Beta-Untereinheiten des Rezeptors binden Insulin, jede Untereinheit hat eine eigene Bindungsstelle
  3. Jede Beta-Kette fungiert als Serinkinase und phosphoryliert die andere Beta-Kette
  4. Das IRS bindet an die phosphorylierten Betaketten des Insulinrezeptors
  5. Das IRS enthält Phosphoserylreste

Einer der Insulin-Signaltransduktionswege führt zur Aktivierung der Phosphatidylinositol-3'-Kinase. Später auf diesem Weg

  1. Proteinkinase B, eine aktive Serinkinase, dissoziiert von der Membran
  2. Proteinkinase B, eine aktive Tyrosylkinase, dissoziiert von der Membran
  3. Proteinkinase B, eine aktive Serinkinase, assoziiert mit der Membran (wird angebunden)
  4. Proteinkinase B, eine aktive Tyrosylkinase, assoziiert mit der Membran (wird angebunden)
  5. Proteinkinase A, eine aktive Serinkinase, assoziiert mit der Membran (wird angebunden)

Insulin ist eines der Hormone/Wachstumsfaktoren, die den Ras- und MAP-Kinaseweg aktivieren. In Bezug auf dieses System sind alle folgenden Aussagen wahr, AUSSER

  1. Grb2 bindet an das phosphorylierte IRS
  2. Grb2 bindet direkt an die Serylreste der Rezeptor-Alpha-Ketten
  3. Grb2 bindet über seine Src2-Domäne an das phosphorylierte IRS
  4. Grb2 ist durch seine Pleckstrin-Homologiedomäne an die Membran gebunden
  5. Die Beta-Untereinheiten des Insulinrezeptors sind an Tyrosylresten phosphoryliert

Im Insulin-Signaltransduktionsweg, der zu einem Anstieg der sekundären Botenstoffe Diacylglycerin und Inositoltriphosphat führt, ist das Signaltransduktionsprotein, das an das IRS bindet,

  1. Phospholipase C
  2. Phosphatidylinositol-3-kinase
  3. Grb2
  4. Ras
  5. Proteinkinase B

Wenn Epinephrin oder Glucagon an ihren Rezeptor auf der Membran binden und die cAMP-Kaskade aktivieren, geschieht Folgendes, AUSSER

  1. GDP dissoziiert von G-Protein und GTP assoziiert mit G-Protein
  2. Die Alpha-Untereinheit des G-Proteins aktiviert die Adenylatzyklase und cAMP wird produziert
  3. G-Protein wird von seiner Bindung befreit und diffundiert von der Zellmembran weg
  4. Die Alpha-Untereinheit des G-Proteins hydrolysiert GTP und wird inaktiv (bindet keine Adenylatcyclase mehr)
  5. Die an GDP gebundene Alpha-Untereinheit des G-Proteins muss mit den Beta- und Gamma-Untereinheiten reassoziieren, bevor sie an den besetzten Rezeptor binden kann

Alle G-Proteine ​​werden durch Bindung an GTP aktiviert und verlieren ihre Aktivität, wenn sie GTP zu GDP hydrolysieren. Ihre Aktivität ist jedoch ganz anders. Welche der folgenden Aussagen ist nicht richtig?

  1. Wenn es aktiv ist, aktiviert Gαs die Adenylatcyclase
  2. Wenn es aktiv ist, führt Gαs zu einer erhöhten Produktion von cAMP
  3. Wenn es aktiv ist, führt Gαi zur Hemmung der Adenylatcyclase
  4. Wenn es aktiv ist, führt Gαq zur Aktivierung von Phospholipase C
  5. Wenn es aktiv ist, führt Gαq zu einer erhöhten Produktion von Phosphatidylinositoltriphosphat

Das Proteinprodukt des Ras-Onkogens ist ein mutiertes Ras-Protein. All das Folgende wäre wahr, AUSSER

  1. Das Ras-Protein ist ein G-Protein und fungiert als innere Uhr
  2. G-Proteine ​​haben sich so entwickelt, dass sie für eine bestimmte Zeit aktiv bleiben
  3. Ras-Protein ist beim Zellwachstum und der Zellteilung aktiv
  4. Ras kann mutieren, sodass es als GTPase weniger aktiv ist
  5. Eine weniger aktive GTPase würde eine geringere Stimulation des MAP-Kinase-Wegs bedeuten

Wenn Adrenalin an einen (n) ____________ Rezeptor bindet, wird __________ aktiviert und es kommt zu einer Erhöhung der Zellkonzentration von ___________

  1. Beta Gαi Inositoltriphosphat
  2. Alpha 1 Gαq Inositoltriphosphat
  3. Beta Gαi Diacylglycerin
  4. Alpha 1 Gαs cAMP
  5. Beta Gαq Diacylglycerin und Inositoltriphosphat

Wenn die Insulinkonzentration im Blut erhöht wird, wird weniger Glucagon produziert und es gibt eine(n)

  1. Erhöhung der Aktivität der Adenylatcyclase
  2. Erhöhung der Aktivität der cAMP-Phosphodiesterase (3&rsquo, 5&rsquo-Phosphodiesterase)
  3. Erhöhung der Bindung von cAMP an die inhibitorischen Untereinheiten der Proteinkinase A
  4. Erhöhung des cAMP
  5. Erhöhung der Proteinkinase A-Aktivität

In vielen Zellen bindet Adrenalin an den Alpha-1-Rezeptor und G a q wird aktiviert. All das Folgende wird passieren, AUSSER

  1. Die Aktivität der Proteinkinase wird verringert
  2. Inositoltrisphosphat bewirkt die Freisetzung von Ca ++ aus dem endoplasmatischen Retikulum
  3. Es kommt zu einer erhöhten Bindung von Ca ++ an Calmodulin
  4. Erhöhtes Ca ++ -Calmodulin bindet an Calmodulin-bindende Proteine ​​und aktiviert diese
  5. Proteinkinase C wird durch erhöhtes Diacylglycerol aktiviert

Nehmen Sie an, dass Ihr Patient fastet und dann eine kohlenhydratreiche Mahlzeit zu sich nimmt. Die cAMP-Kaskade der Leber wird durch alle folgenden Punkte beendet, AUSSER

  1. Erhöhter Insulinspiegel erhöht die Produktion und Freisetzung von Glucagon
  2. Vorhandenes Glucagon wird von der Leber zerstört
  3. Erhöhte cAMP-Phosphodiesterase-Aktivität (3&rsquo, 5&rsquo-Phosphodiesterase)
  4. Erhöhte Aktivität von Proteinphosphatasen
  5. G-Proteine ​​hydrolysieren GTP und werden nicht reaktiviert

Ihr Patient hat Myasthenia gravis. Du könntest ihr alles folgende sagen AUSSER

  1. Sie hat eine Autoimmunerkrankung
  2. Sie hat nicht genügend Acetylcholinrezeptoren
  3. Sie hat zu viel Acetylcholin freigesetzt
  4. Sie hat Probleme mit der Depolarisation der postsynaptischen Membran
  5. Medikamente, die die Acetylcholinesterase hemmen, können ihr helfen

Ihr Patient leidet unter Anorexia nervosa und joggt jeden Morgen. Ungefähr 30 Minuten nach ihrem Joggen würdest du alles Folgende wahr sein, AUSSER

  1. Niedriger Blutzucker und niedriges Insulin, um die Freisetzung von Glucagon aus Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse zu erhöhen
  2. Längeres Fasten und chronisches Training, um die Freisetzung von Cortisol aus der Hirnrinde zu erhöhen
  3. Sport treiben, um die Ausschüttung von Adrenalin und Noradrenalin aus dem Nebennierenmark zu erhöhen
  4. Glucagon, Adrenalin und Cortisol erhöhen alle die Freisetzung von Glukose aus der Leber
  5. Glucagon, Adrenalin und Cortisol erhöhen alle die Freisetzung freier Fettsäuren aus dem Fettgewebe

Ihr Patient leidet an Anorexia nervosa und isst sehr wenig. Welche der folgenden Aussagen zu Glukagon ist NICHT wahr

  1. Glucagon wird normalerweise beim Fasten als Reaktion auf einen niedrigen Blutzuckerspiegel erhöht
  2. Glukagon wird normalerweise beim Fasten als Reaktion auf einen verringerten Insulinspiegel erhöht
  3. Glucagon reagiert mit Rezeptoren auf Leberzellen und erhöht die Freisetzung von Glukose
  4. Glucagon reagiert mit Rezeptoren am Fettgewebe und erhöht die Freisetzung von freien Fettsäuren
  5. Glucagon reagiert mit Rezeptoren auf quergestreiften Muskelzellen und erhöht die Gluconeogenese

Was die Hormone Glucagon, Adrenalin, Noradrenalin und Cortisol betrifft, welche der folgenden Aussagen trifft NICHT zu?

  1. Adrenalin und Noradrenalin können mit den gleichen Rezeptoren reagieren
  2. Adrenalin und Glucagon aktivieren beide die zyklische AMP-Kaskade in der Leber
  3. Adrenalin und Glucagon binden an verschiedene Rezeptoren auf der Leberzellmembran
  4. Glucagon, Adrenalin, Noradrenalin und Cortisol wirken alle zusammen, um die Glukoseproduktion aus Aminosäuren in der Leber zu stimulieren
  5. Glucagon erhöht normalerweise die Glukosefreisetzung, indem es die Aktivität von Transkriptionsfaktoren moduliert

Wenn eine gründliche Untersuchung durchgeführt wird, stellt man fest, dass viele Hormone wie Insulin, Glukagon und Adrenalin (Beste Antwort)

  1. Kann nur Schlüsselenzyme in Stoffwechselwegen regulieren
  2. Kann nur die Aktivität von Transkriptionsfaktoren regulieren
  3. Kann Schlüsselenzyme in Stoffwechselwegen regulieren und die Aktivität von Transkriptionsfaktoren regulieren

Dennis Veere hat Cholera. Vibrio cholerae ein A-Toxin absondern, das in den Darmzellen transportiert und verarbeitet wird. Alle folgenden Aussagen sind wahr, AUSSER

  1. Cholera-A-Toxin spaltet ATP und überträgt die Ribose-5-Phosphat-Gruppen auf andere Proteine
  2. Cholera-A-Toxin ADP-ribosyliert die Gαs-Untereinheit heterotrimerer G-Proteine ​​und hemmt dadurch deren GTPase-Aktivität
  3. Cholera-A-Toxin erhöht die Konzentration von cAMP und die Aktivierung der Proteinkinase A
  4. Eine überaktive Proteinkinase A phosphoryliert den Chloridkanal CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator), so dass dieser dauerhaft geöffnet bleibt
  5. Chlorid, Natrium und Wasser gelangen in das Darmlumen und verursachen Durchfall und anschließende Austrocknung

2. Antwort: A. Kapitel 8, Ziel 2: Was ist ein Signalübertragungsweg? Nennen Sie zwei Arten von Zielen von Signaltransduktionswegen.

3. Antwort: D. Kapitel 8, Ziel 3: Beginnen Sie mit der Reaktion auf einen Reiz, listen Sie die gemeinsamen Eigenschaften aller chemischen Botenstoffsysteme auf, die auf den chemischen Botenstoff Acetylcholin an der neuromuskulären Verbindung zutreffen. Verwenden Sie die Begriffe Nervenzellenaktionspotential, Ca 2+ -Kanal, Vesikel, Fusion, präsynaptische Membran, Acetylcholin, Diffusion, Acetylcholinrezeptoren, Gated Ionenkanäle, Muskelzellenaktionspotential und Acetylcholinesterase.

4. Antwort: D. Kapitel 8, Ziel 4: In der Lage sein festzustellen, wann ein chemischer Botenstoff als endokrine, parakrine oder autokrine Substanz wirkt.

5. Antwort: E. Kapitel 8, Ziel 5: Was ist der Hauptunterschied zwischen chemischen Botenstoffen, die spezifisch für intrazelluläre Rezeptoren sind, und solchen, die spezifisch für Plasmamembranrezeptoren sind?

6. Antwort: E. Kapitel 8, Ziel 6: Beschreiben Sie den Weg von Cortisol von der Freisetzung aus der Nebennierenrinde bis zu dem Zeitpunkt, zu dem es die Gentranskription beeinflusst. Dazu gehören Serumalbumin, Steroidhormon-bindendes Globulin (SHBG), Cortisolrezeptor, Konformationsänderung, Kerntranslokationssignal, Dimerisierung, Glucocorticoid-Response-Element (GRE) und Regulation der Gentranskription.

7. Antwort: B. Kapitel 8, Ziel 7: In Bezug auf Plasmamembranrezeptoren für chemische Botenstoffe, wie wird das Signal übertragen? Was sind die beiden Hauptwirkungen auf die Zelle, die sich aus der Bindung chemischer Botenstoffe ergeben?

8. Antwort: A. Kapitel 8, Ziel 8: Was sind Signalwandlerproteine?

9. Antwort: D. Kapitel 8, Ziel 9: Wenn ein Protein eine src-Homologie-2-Domäne (SH2 Domain), woran ist es gebunden? Ist die Bindung spezifisch?

10. Antwort: A. Kapitel 8, Ziel 10: Wie aktiviert der besetzte Rezeptor Grb2 im Ras- und MAP-Kinase-Weg? Was ist der letzte Schritt im Stoffwechselweg, der von der MAP-Kinase katalysiert wird und was ist die Wirkung?

11. Antwort: E. Kapitel 8, Ziel 11: Welche Funktionen erfüllen Phosphatidylinositolphosphate bei der Signalübertragung?

12. Antwort: C. Kapitel 8, Ziel 12: Was sind die Substrate und Produkte der durch Phospholipase C katalysierten Reaktion?

13. Antwort: B. Kapitel 8, Ziel 13: Was sind die Substrate und Produkte der durch die Phosphatidylinositol-3-Kinase katalysierten Reaktion?

14. Antwort: E. Kapitel 8, Ziel 14: Welche Funktion hat eine Pleckstrin-Homologiedomäne?

15. Antwort: A. Kapitel 8, Ziel 15: Welche Wirkung hat Insulin auf die Proteinsynthese und auf die Glukoseaufnahme und Glykogensynthese in Muskelzellen? Hilft dies, Muskelschwund und Hyperglykämie bei einem Diabetiker zu erklären?

16. Antwort: D. Kapitel 8, Ziel 16: In der Lage sein, einen Cartoon des Insulinrezeptors zu zeichnen, der die Zellmembran, zwei Alpha-Beta-Untereinheiten, die membranüberspannende Region der Dimere, die Insulinbindungsstelle, die Stellen zeigt von Tyrosinkinasedomänen und die Stellen der Autophosphorylierung. Zeichnen Sie zwei IRS-Proteine, die an den Rezeptor gebunden sind, und geben Sie einige der Stellen an, die auf dem IRS durch die Insulinrezeptor-Tyrosinkinasen phosphoryliert wurden. Warum binden Proteine ​​an die phosphorylierten IRS-Stellen?

17. Antwort: A. Kapitel 8, Ziel 17: Nennen Sie im Insulin-Signaltransduktionsweg, der mit der Aktivierung der Phosphatidylinositol-3'-Kinase beginnt, die nachgeschaltete aktive Kinase, die von der Membran dissoziiert. Ist diese Kinase eine Tyrosin- oder eine Serin/Threonin-Kinase?

18. Antwort: B. Kapitel 8, Ziel 18: Welches Signaltransduktionsprotein bindet im Insulin-Signaltransduktionsweg, der zur Aktivierung der MAP-Kinase führt, an das IRS? Warum bindet es an das IRS und warum bindet es an die Membran?

19. Antwort: A. Kapitel 8, Ziel 19: Was ist das erste Signaltransduktionsprotein, das an das IRS bindet, wenn es im Insulin-Signaltransduktionsweg zu einem Anstieg der sekundären Botenstoffe Diacylglycerol und Inositoltrisphosphat kommt? Warum bindet es an den IRS.

20. Antwort: C. Kapitel 8, Ziel 20: Erklären Sie die Abfolge von Reaktionen, die nach der Bindung von Glucagon oder Epinephrin an einen heptahelischen Rezeptor auftreten. Fügen Sie die Begriffe ein: Glucagon, Epinephrin, heterotrimere G-Proteine, eine Untereinheit, bg-Komplex, GDP, GTP, gebunden, Lipidanker, Adenylylcyclase, ATP, cAMP, PPi und Hydrolyse Wie lange bleibt das Gas-Protein aktiv?

21. Antwort: E. Kapitel 8, Ziel 21: Wie wirkt sich die Aktivierung von G . aus? wie, G ein ich , oder G ein q?

22. Antwort: E. Kapitel 8, Ziel 22: Eine mutierte Form des G-Proteins Ras wird bei vielen Krebsarten gefunden. Wie sollen sich diese Mutationen auf die Zelle auswirken? Verwenden Sie in Ihrer Antwort den Begriff interne Uhr.

23. Antwort: B. Kapitel 8, Ziel 23: Was ist die Reaktion, wenn Adrenalin an einen a1-adrenergen Rezeptor bindet? Was ist die Reaktion, wenn Adrenalin an einen b-Rezeptor bindet? Das heißt, welche Art von G-Protein wird aktiviert und was werden die ersten sekundären Botenstoffe produziert?

24. Antwort: B. Kapitel 8, Ziel 24: Nennen Sie das Enzym, das cAMP synthetisiert, das Enzym, das cAMP hydrolysiert und das Enzym, das durch cAMP allosterisch aktiviert wird. Welche dieser drei Enzymreaktionen wird durch Insulin beeinflusst?

25. Antwort: A. Kapitel 8, Ziel 25: Wenn Phosphatidylinositolbisphosphat durch Phospholipase C hydrolysiert wird, was ist der nächste Schritt im Signaltransduktionsweg für Diacylglycerin? Was sind die nächsten Schritte im Signalübertragungsweg für Inositoltriphosphat? Verwenden Sie in Ihrer Antwort Proteinkinase C, Zielproteine, endoplasmatisches Retikulum, Calcium, Calmodulin und Calmodulin-bindende Proteine.

26. Antwort: A. Kapitel 8, Ziel 26: Glucagon wird freigesetzt, wenn der Blutzuckerspiegel niedrig ist. Wie wird sein Signal nach einer kohlenhydratreichen Mahlzeit, die den Blutzucker erhöht, beendet (oder abgesenkt)?

27. Antwort:C. Kapitel 8, Ziel 27: In Bezug auf Mya Sthenia, die an Myasthenia gravis leidet, erklären Sie, wie sich ihr chemisches Botenstoffsystem von einem normalen Menschen unterscheidet. Wie ist es passiert? Warum tun die Anticholinesterase-Medikamente, um das Problem vorübergehend zu lindern?

28. Antwort:B. Kapitel 8, Ziel 28: In Bezug auf Ann O'Rexia, die gefastet hat und joggt, was war der Stimulus für die Freisetzung von Glucagon, Adrenalin, Noradrenalin und Cortisol? Aus welchen Zellen und welchem ​​Gewebe entstand Glucagon? Aus welchen Geweben stammen Adrenalin, Noradrenalin und Cortisol? Welche Wirkung haben all diese Hormone auf die Freisetzung von Glukose aus der Leber und freien Fettsäuren aus dem Fettgewebe?

29. Antwort: E. Kapitel 8, Ziel 29: In Bezug auf Ann O'Rexia, die gefastet hat, warum ist ihr Blutzuckerspiegel erhöht? Warum hat Glucagon eine Wirkung auf Fett- und Lebergewebe, aber nicht auf Skelettmuskelgewebe?

30. Antwort: E. Kapitel 8, Ziel 30: In Bezug auf Ann O'Rexia: Reagieren Glucagon, Adrenalin, Noradrenalin und Cortisol mit denselben Rezeptoren, verwenden dieselben Signalwege und rufen dieselbe zelluläre Reaktion hervor?

31. Antwort:C. Kapitel 8, Ziel 31: In Bezug auf Ann O'Rexia, was sind die beiden allgemeinen Mechanismen (Wege), die Glucagon, Adrenalin und andere Hormone verwenden, um eine Reaktion in Zielzellen hervorzurufen?

32. Antwort: A. Kapitel 8, Ziel 32: Was den an Cholera erkrankten Dennis Veere betrifft, wie verändert das Cholera-A-Toxin den Stoffwechsel der Darmzelle? Verwenden Sie in Ihrer Antwort ADP-Ribosylierungsfaktor, NAD, ADP-Ribose, ADP-Ribosylate, Gasuntereinheit, Adenylcyclase, cAMP, CFTR-Kanal, Chloridion, Natrium und Durchfall.


1. Einleitung

Vielzellige Organismen leben in einem komplexen Milieu, in dem Signalwege zu kritischen Verbindungen für ihre Existenz beitragen. Tyrosinkinasen sind wichtige Mediatoren dieses Signaltransduktionsprozesses, der zu Zellproliferation, Differenzierung, Migration, Metabolismus und programmiertem Zelltod führt. Tyrosinkinasen sind eine Familie von Enzymen, die die Phosphorylierung ausgewählter Tyrosinreste in Zielproteinen unter Verwendung von ATP katalysieren. Diese kovalente posttranslationale Modifikation ist eine zentrale Komponente der normalen zellulären Kommunikation und Aufrechterhaltung der Homöostase 1 , 2 . Tyrosinkinasen sind an mehreren Schritten der neoplastischen Entwicklung und Progression beteiligt. Tyrosinkinase-Signalwege verhindern normalerweise eine deregulierte Proliferation oder tragen zur Empfindlichkeit gegenüber apoptotischen Stimuli bei. Diese Signalwege werden in Krebszellen oft genetisch oder epigenetisch verändert, um den Krebszellen einen Selektionsvorteil zu verleihen. Daher ist es kein Wunder, dass eine abweichende verstärkte Signalübertragung, die von der Tyrosinkinase ausgeht, diesen Enzymen einen dominierenden Onkoproteinstatus verleiht, was zu einer Fehlfunktion des Signalnetzwerks führt 3 .

Die Entdeckung, dass das SRC-Onkogen eine transformierende Nicht-Rezeptor-Tyrosin-Kinase-Aktivität aufweist 4 und die Entdeckung von EGFR, der ersten Rezeptor-Tyrosin-Kinase, ebneten den Weg zum Verständnis der Rolle und Bedeutung der Tyrosin-Kinase bei Krebs 5 . Bei der Entschlüsselung des Human Genome Project wurden mehr als 90 Tyrosinkinasen entdeckt. Je mehr die Wissenschaft die Feinheiten der zellulären Signalübertragung verstrickt, desto mehr finden wir die Beteiligung der Tyrosinkinase an zellulären Signalschaltkreisen, die an der Krebsentstehung beteiligt sind. Tyrosinkinasen stellen einen Großteil aller Onkoproteine ​​dar, die bei einer Vielzahl von Krebsarten eine transformierende Rolle spielen. Daher hat die Identifizierung und Entwicklung von Therapeutika für Krankheitszustände, die mit einer abnormalen Aktivierung von Tyrosinkinasen aufgrund einer verstärkten Expression, Mutation oder autokrin Stimulation, die zu abnormalen nachgeschalteten onkogenen Signalen führen, verbunden sind, eine zentrale Rolle als potentes Ziel für die Krebstherapie eingenommen 6 , 7 .


PKCs ALS INSULIN-SIGNALGEBER

Die atypischen Isoformen (aPKCζ und aPKCι/λ) bilden eine dritte Gruppe innerhalb der PKC-Familie und sind sowohl von Ca 2+ als auch von DAG unabhängig (Abb. 1). (In der Literatur herrscht Verwirrung über PKCλ [3], die keine eigene Isoform, sondern tatsächlich das Maus-Ortholog der humanen PKCι [4] ist. Bei allen Spezies ist das Gensymbol für diese Isoform jetzt Prkci.) Stattdessen sind diese Kinasen können als Reaktion auf die Stimulation des Insulinrezeptorsubstrats (IRS)/Phosphatidylinositol (PI) 3-Kinase-Wegs aktiviert werden, was die Phosphorylierung von aPKCs an der „Aktivierungsschleife“ in der Nähe des katalytischen Zentrums durch PI 3-abhängige Kinase 1 ermöglicht (5 ).

Atypische PKCs signalisieren parallel zu Akt in Muskel- und Fettgewebe während der Stimulation des Glukosestoffwechsels, insbesondere durch Translokation von GLUT4 (6). In dieser Hinsicht scheint es eine Redundanz zwischen aPKCζ und aPKCι zu geben, da das eine das andere in Überexpressionsstudien ersetzen kann. Eine verminderte IRS-1/PI 3-Kinase-abhängige aPKC-Aktivierung wird in Muskel- und Fettgewebe während Insulinresistenz und Typ-2-Diabetes beobachtet (6), bleibt aber in der Leber intakt. In diesem Fall erfolgt die Aktivierung hauptsächlich über den IRS-2/PI-3-Kinase-Weg und ist für die lipogene Wirkung von Insulin wichtiger, sodass seine fortgesetzte Funktion bei der Lipiddysregulation bei Hyperinsulinämie in insulinresistenten Zuständen eine Rolle spielen kann (6) .

Es wurde auch berichtet, dass Insulin die Aktivität von cPKC- und nPKC-Isoformen stimuliert, um die Glukose-Entsorgung zu fördern (7). Mutmaßliche Aktivierungsmechanismen umfassen Tyrosinphosphorylierung von PKCδ und alternatives Spleißen von PKCβ, um die PKCβII-Spiegel zu erhöhen, aber diese wurden nicht umfassend belegt, und die positiven Wirkungen dieser Kinasen müssen mit der unten beschriebenen negativen Regulierung der Insulinwirkung in Einklang gebracht werden.


Calciumkanäle und SNARE-Proteine

Z.-H. Sheng, A.G.M. Leenders, in Encyclopedia of Neuroscience, 2009

Modulation der SNARE-Synprint-Interaktion

Die Second-Messenger-aktivierte Regulation der Neurotransmitter-Freisetzung über die Modulation von Protein-Interaktionen innerhalb des exozytotischen Apparats spielt eine potenziell wichtige Rolle bei der synaptischen Plastizität. Mehrere Proteinkinasen, einschließlich PKA, PKC, PKG und CaMKII, werden in präsynaptischen Enden exprimiert. Ca 2+ -Kanäle und die SNARE-Proteine ​​werden von einer oder mehreren dieser Kinasen phosphoryliert. Original in vitro biochemische Studien von Yokoyama und Kollegen zeigten, dass die Phosphorylierung des Synprint-Peptids mit PKC und CaMKII seine Bindung an rekombinantes Syntaxin-1A und SNAP-25 stark hemmt und auch seine Assoziation mit dem aus Rattenhirnhomogenaten isolierten nativen SNARE-Komplex verhindert. Darüber hinaus zeigten nachfolgende funktionelle Studien in den Labors von Tsien und Zamponi übereinstimmend, dass die PKC-Phosphorylierung die negative Verschiebung der Steady-State-Inaktivierung von Ca . blockiertv2.2 Kanäle, möglicherweise durch eine reduzierte Bindung von Syntaxin-1 an die Synprint-Site. Diese Studien legen nahe, dass die Phosphorylierung der Synprint-Stelle durch PKC oder CaMKII als biochemischer Schalter für die SNARE-Synprint-Wechselwirkungen dienen könnte, und daher ist die Phosphorylierung ein möglicher präsynaptischer Mechanismus für die Regulierung der Neurotransmitter-Freisetzung.

Yokoyama und Kollegen berichteten kürzlich über eine detailliertere Analyse dieser Phosphorylierungsstellen. Die Synprint-Site von Cav2.2 Kanäle bestehen aus zwei separaten Mikrodomänen, von denen jede Syntaxin-1 und SNAP-25 . bindet in vitro und wird durch PKC-Phosphorylierung an den Serinen 774 und 898 und durch CaMKII-Phosphorylierung an den Serinen 784 und 896 reguliert. Jede Phosphorylierungsstelle kann die Bindung von Syntaxin-1 und SNAP-25 an die Hälfte der Synprint-Stelle steuern, was auf eine zweiteilige Struktur für die Synprint-Domäne hindeutet. Phosphorylierung des intakten Cav2,2 Kanäle vor der Exposition gegenüber Syntaxin-1A reduziert die Bindungsaffinität zu Syntaxin-1A, verhindert sie jedoch nicht vollständig oder verursacht ihre Dissoziation. Diese Beobachtungen stimmen mit der funktionellen Studie überein, in der die PKC-Aktivierung in den transfizierten tsA-201-Zellen Syntaxin-1A nicht vollständig von den Kanälen dissoziiert, sondern die durch Syntaxin-1A verursachte negative Verschiebung der stationären Inaktivierung vollständig umkehrt. Insgesamt stützen diese Ergebnisse die Annahme, dass während der PKC-Phosphorylierung von Cav2.2 Kanäle ist ausreichend, um die Syntaxin-vermittelte Modulation der Kanalfunktion zu blockieren, es destabilisiert aber nicht vollständig seine physikalische Interaktion mit Syntaxin-1A. Da die PKC-Phosphorylierung den Syntaxin-1A-Effekt auf die Kanalinaktivierung umkehrt, könnte dieser Mechanismus zu einem erhöhten Ca 2+ -Eintrag an Stellen in der Nähe von angedockten Vesikeln beitragen, wodurch die Wirksamkeit des Ca 2+ -Einstroms während der Neurotransmission verbessert wird.


Erhöhte Kreatinkinase

Kreatinkinase oder Kreatinphosphokinase ist ein Enzym, das hauptsächlich im Gehirn, in der Skelettmuskulatur und im Herzen vorkommt. Ein erhöhter Kreatinkinase-Spiegel wird bei Herzinfarkten beobachtet, wenn der Herzmuskel geschädigt ist oder bei Erkrankungen, die die Skelettmuskulatur oder das Gehirn schädigen. Kreatinkinase wird oft fälschlicherweise als Kreatininkinase bezeichnet.

Es gibt drei verschiedene Formen der Kreatinkinase, die gemessen werden können: CK-MM (befindet sich in der Skelettmuskulatur und im Herzen), CK-MB (hauptsächlich im Herzen lokalisiert) und CK-BB (befindet sich im Gehirn). Ein erhöhter Kreatinkinasespiegel, insbesondere CK-MB, tritt innerhalb von Stunden nach einem Herzinfarkt auf, wenn die Herzmuskelzellen absterben. Der Enzymspiegel steigt in den ersten 18 bis 24 Stunden nach einem Herzinfarkt weiter an und normalisiert sich nach einigen Tagen langsam wieder. Wenn die Kreatinkinase erhöht ist, kann ein spezifischerer Test (Troponin) helfen, das Vorliegen eines Herzinfarkts zu bestätigen.

Traumata und andere Erkrankungen, die die Skelettmuskulatur schädigen, sind ebenfalls mit einem erhöhten Kreatinkinase-Spiegel verbunden. In einigen Fällen kann der Test verwendet werden, um Muskelerkrankungen wie Polymyositis (durch Muskelentzündung gekennzeichnete Erkrankung) zu erkennen oder den Grad der Muskelschädigung abzuschätzen. Auch ein Schlaganfall und andere Formen von Hirnschäden können zu einem erhöhten Kreatinkinase-Spiegel führen.

Eine erhöhte Kreatinkinase kann einen Herzinfarkt oder einen anderen Notfall signalisieren. Suchen Sie sofort ärztliche Hilfe auf (rufen Sie 911 an) wenn Sie oder jemand, mit dem Sie zusammen sind, schwerwiegende Symptome haben, wie Brustschmerzen oder Druck- und Atembeschwerden, begleitet von starkem Schwitzen und schneller Herzfrequenz (Tachykardie) oder Lähmung plötzliche Schwäche oder Taubheit auf einer Körperseite oder Verwirrtheit oder Verlust von Bewusstsein, auch nur für einen kurzen Moment.

Welche anderen Symptome können bei erhöhter Kreatinkinase auftreten?

Erhöhte Kreatinkinase kann andere Symptome begleiten, die je nach Grunderkrankung, Störung oder Zustand variieren können.

Herzbeschwerden, die zusammen mit einer erhöhten Kreatinkinase auftreten können

Erhöhte Kreatinkinase kann andere Symptome eines Herzinfarkts begleiten, einschließlich:

  • Brustschmerzen oder Druck
  • Schwierigkeiten beim Atmen
  • Benommenheit oder Schwindel
  • Schmerzen, die in den Kiefer oder den Arm ausstrahlen
  • Starkes Schwitzen
  • Schnelle Herzfrequenz (Tachykardie)

Andere Symptome, die zusammen mit einer erhöhten Kreatinkinase auftreten können

Erhöhte Kreatinkinase kann Symptome begleiten, die mit anderen Körpersystemen zusammenhängen, einschließlich:

  • Verwirrung oder Bewusstlosigkeit, auch nur für einen kurzen Moment
  • Verstümmelte oder undeutliche Sprache
  • Verlust des Sehvermögens oder Sehstörungen
  • Muskelkater und -schmerzen
  • Muskelsteifheit
  • Lähmung
  • Plötzliche Schwäche oder Taubheit auf einer Körperseite
  • Schwäche (Kraftverlust)

Schwerwiegende Symptome, die auf einen lebensbedrohlichen Zustand hinweisen könnten

Eine erhöhte Kreatinkinase kann auf einen Herzinfarkt oder eine andere schwere Erkrankung hinweisen. Suchen Sie sofort medizinische Hilfe auf (rufen Sie 911 an), wenn Sie oder jemand, mit dem Sie zusammen sind, schwerwiegende Symptome haben, einschließlich:

  • Brustschmerzen oder Druck
  • Verwirrung oder Bewusstlosigkeit, auch nur für einen kurzen Moment
  • Schwierigkeiten beim Atmen
  • Lähmung
  • Starkes Schwitzen
  • Ausstrahlende Schmerzen in den Arm oder das Gesicht
  • Plötzliche Schwäche oder Taubheit auf einer Körperseite
  • Sehverlust oder Sehstörungen

Was verursacht erhöhte Kreatinkinase?

Erhöhte Kreatinkinase-Spiegel sind vorhanden, wenn eine Zerstörung der Herz- oder Skelettmuskulatur vorliegt. Der Kreatinkinasespiegel kann auch bei Hirnverletzungen wie Schlaganfall erhöht sein. Die Erhöhung wird durch einen einfachen Bluttest festgestellt.

Ursachen für erhöhte Kreatinkinase

Erhöhte Kreatinkinase kann durch Erkrankungen verursacht werden, einschließlich:

  • Gehirnverletzung
  • Delirium tremens (schwerer Alkoholentzug)
  • Muskelerkrankungen wie Dermatomyositis, Polymyositis oder Muskeldystrophie
  • Myokardinfarkt (Herzinfarkt)
  • Myokarditis (Infektion der mittleren Schicht der Herzwand)
  • Rhabdomyolyse (Muskelzerstörung)
  • Schlaganfall
  • Trauma

Fragen zur Diagnose der Ursache einer erhöhten Kreatinkinase

Um Ihren Zustand zu diagnostizieren, wird Ihr Arzt oder zugelassener Arzt Ihnen mehrere Fragen in Bezug auf Ihre erhöhte Kreatinkinase stellen, einschließlich:

  • Haben Sie andere Symptome?
  • Haben Sie Brustschmerzen?
  • Haben Sie sich in letzter Zeit Verletzungen zugezogen?

Zelluläre Signaltransduktion von süßstoffinduziertem Geschmack

Michael Naim, . Michael Tal, in Fortschritte in der Lebensmittel- und Ernährungsforschung, 1998

IV BETEILIGUNG VON GUSTDUCIN/TRANSDUCIN AN DER SÜßGESCHMACKSTRANSDUKTION

G-Proteine ​​wie GS, Gich, GQ, G14, und Transducin wurden in Geschmacksknospen identifiziert, und ein geschmacksspezifisches G-Protein, Gustducin, wurde von Margolskee und Mitarbeitern (McLaughlin et al., 1992, 1993). Es wurde kürzlich festgestellt, dass Gustducin in Darmzellen exprimiert wird ( Hofer et al., 1996). Es ist eng mit den Transducinen verwandt und beide aktivieren eine aus Geschmackszellen gereinigte PDE (Kolesnikov und Margolskee, 1995 Ruiz-Avila et al., 1995) in ähnlicher Weise wie die Aktivierung von Stäbchentransducin beim Sehen. Von einer PDE-Aktivierung wird erwartet, dass sie zelluläre zyklische Nukleotide reduziert, wie für die bittere Stimulation vorgeschlagen (Kurihara, 1972, Price, 1973), anstatt den cAMP-Gehalt über die früher beschriebene zuckerstimulierte Adenylylcyclase-Aktivität zu erhöhen. Alternativ kann die PDE-Aktivierung die zuckerstimulierte zelluläre cAMP-Bildung unterdrücken, wodurch sie eine Rolle bei der Auslöschung der Süßgeschmacksreaktion spielt. Es gibt einige Daten, die die Rolle von Gustducin und/oder Transducin sowohl bei der bitteren als auch bei der süßen Geschmackstransduktion unterstützen. Das bitter schmeckende Denatonium aktiviert in Gegenwart von Rinder-CV-Papillenmembranen α-Transducin, aber nicht GichProtein, was darauf hindeutet, dass die mutmaßliche Verringerung von cAMP eher mit dem PDE-Weg als mit dem inhibitorischen Weg der Adenylylcyclase (Ruiz-Avila et al., 1995). Bei Fröschen scheinen die zuckerfreien Süßstoffe Saccharin und NC-01 den Transducin-PDE-Weg zu stimulieren, was darauf hindeutet, dass ein solcher Süßstoff-Transduktionsweg in einer Subpopulation von Zellen stattfindet, die sich von derjenigen unterscheidet, die den Adenylylcyclase-Weg enthält. Geschmackstransduktion (Kolesnikov und Margolskee, 1995). Am wichtigsten, Margolskee und Mitarbeiter (Wong et al., 1996) haben kürzlich herausgefunden, dass a-Gustducin-Knockout-Mäuse (mutierte Mäuse, bei denen das Gen, das die a-Untereinheit von Gustducin kodiert, eliminiert wurde) reduzierte (wenn auch nicht vollständig eliminierte) Verhaltens- und elektrophysiologische Reaktionen sowohl auf bittere als auch auf süße ( siehe die Auswirkung auf den süßen Geschmack Abb. 6 ), aber keine salzigen oder säuerlichen Geschmacksreize. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Gustducin sowohl an der bitteren als auch an der süßen Geschmackstransduktion beteiligt ist. Diese Schlussfolgerung scheint den oben genannten Daten zu widersprechen, die darauf hindeuten, dass die Adenylylcyclase- und PLC-Wege die Süßgeschmack-Transduktion vermitteln. Wie jedoch von Kinnamon (1996) vermutet wurde, kann die α-Untereinheit von Gustducin die vorgeschlagenen Wege der Bittergeschmackstransduktion aktivieren (z. B. PDE-reduziertes cAMP), während die βγ-Untereinheiten PLC nach Nichtzuckerstimulation aktivieren können. Eine solche Hypothese stimmt mit Daten überein, die auf eine duale Signalübertragung über G-Proteine ​​hinweisen, wobei die α-Untereinheit einen Weg involvieren kann, zum Beispiel Adenylylcyclase ( Zhu et al., 1994 ), während der βγ-Komplex PLC stimuliert ( Gierschik und Camps, 1993 Katz et al., 1992). Ein Problem bei den α-Gustducin-Knockout-Mäusen ist die Möglichkeit, dass βγ-Untereinheiten im Überschuss vorhanden sein können. Bei den &agr;-Gustducin-Knockout-Mäusen können überschüssige &bgr;&bgr;-Untereinheiten indirekt mit &agr;-Untereinheiten anderer G-Proteine ​​interferieren (Kinnamon und Margolskee, 1996, Neer, 1995), was zu beeinträchtigten bitteren und süßen Geschmacksreaktionen führt. Gustducin kann, wie bereits erwähnt, auch eine Rolle bei der Auslöschung des süßen Geschmacks spielen, indem es beispielsweise den cAMP-Spiegel senkt, nachdem dieser durch Zuckerstimulation erhöht wurde. Solche Fragen werden wahrscheinlich durch detaillierte Zeitverlaufsmessungen von Second Messengern gelöst, die von den vorgeschlagenen Pfaden freigesetzt werden.

FEIGE. 6. Relative Chorda-Tympani-Nervenreaktionen auf linguale Süßgeschmack-Stimulation (A, B) und 48-Stunden-Zwei-Flaschen-Präferenztests (Süßstoff vs. destilliertes Wasser) (C, D) der Kontrolle (offene Kreise) und a-Gustducin-Knockout (gefüllte Kreise) ) Mäuse.

Reproduziert von Wong et al. (1996) Natur381, 796–800, mit freundlicher Genehmigung von Macmillan Magazines Ltd.


Warum hat die auf unterschiedliche Weise aktivierte Proteinkinase C unterschiedliche Wirkungen? - Biologie

C2006/F2402 '15 ÜBERBLICK ZU VORTRAG #14

(c) 2015 Dr. Deborah Mowshowitz, Columbia University, New York, NY . Letzte Aktualisierung 29.03.2015 12:57 Uhr .

Handzettel: 14A -- Signalübertragung -- GPCRs, G-Proteine ​​und cAMP
14B -- Homöostase -- Wippenansicht für Glukose- und Temperaturregulierung

Wir werden viel über Hormone berichten Ein Hypertext der Endokrinologie mit einigen Animationen ist auf
http://arbl.cvmbs.colostate.edu/hbooks/pathphys/endocrine/index.html

I. Wie funktionieren Zelloberflächenrezeptoren (Transmembranrezeptoren)? (Siehe 13A). Dieses Thema wurde in der vorherigen Vorlesung eingeführt und in Vorlesung #13, Thema VI zusammengefasst. Es darf nicht im Unterricht behandelt werden. Elemente mit einem * waren in den vorherigen Anmerkungen nicht enthalten.

A. Das Problem der Signalübertragung: Wie erzeugt ein extrazelluläres Signal unter Verwendung eines Zelloberflächenrezeptors eine Antwort?

1. Signal bindet an die extrazelluläre Domäne des Rezeptors

2. Die Bindung bewirkt eine Änderung der Konformation der intrazellulären Domäne.

B. Arten von Zelloberflächenrezeptoren, die keine Kanäle sind

  • First Messenger = Signalmolekül selbst kann bleiben außen die Zelle (wenn das Signal wasserlöslich ist).
  • Second Messenger = kleines Molekül erzeugt Innerhalb die Zelle, die Proteine ​​aktiviert oder hemmt.

2. Typ 2: Enzymgebundene Rezeptoren – Nicht an G-Proteine ​​gebunden. Diese werden später ausführlicher besprochen, wenn wir zu Zellzyklus und Krebs kommen. Hier sind einige Funktionen zum Vergleich mit GPCRs.

A. Viele sind (oder sind mit) Proteinkinasen verbunden. Zusätzlich zur extrazellulären Ligandenbindungsdomäne eine intrazelluläre Kinasedomäne aufweisen oder mit einer intrazellulären Kinase interagieren (wenn aktiviert).

B. Bekanntester Typ: Rezeptor-Tyrosin-Kinasen – übertragen Phosphate von ATP auf Seitenketten von Tyrosin.

C. Terminologie: Rezeptor-Tyrosin-Kinasen werden normalerweise als RTKs oder TK-verknüpfte Rezeptoren bezeichnet.

D. Medizinische Bedeutung -- Einige sehr wirksame Anti-Krebs-Behandlungen blockieren das Wachstum von Krebszellen, indem sie eine Art von RTK hemmen. (Beispiel: Gleevec.)

e. Wofür sind sie Rezeptoren? Viele Wachstumsfaktoren verwenden TK-verknüpfte Rezeptoren oder verwandte Rezeptoren. (Siehe Becker-Tabelle 14-3, wenn Sie neugierig sind).

*F. Struktur: Normalerweise handelt es sich um Single-Pass-Proteine, die bei Aktivierung zu Dimeren aggregieren.

*g. Wie arbeiten Sie? Diese erzeugen normalerweise Kaskaden von Modifikationen, verwenden aber normalerweise keine zweiten Boten. Wenn Sie ein Beispiel sehen möchten, sehen Sie sich Sadava Feigen an. 7,6 & 7,10 (7,7 & 7,12). Wir werden eine Weile nicht auf Details eingehen, wie diese funktionieren.


II. Rolle von G-Proteinen und zweiten Botenstoffen bei der Signalübertragung

A. Was sind die wichtigen Eigenschaften von G-Proteinen? Siehe Becker Abb. 14-5, Handzettel 14A.

  • Das G-Protein wird als Reaktion auf ein Signal aktiviert.
  • G-Protein wird aktiviert, indem man GDP abgibt und GTP aufnimmt.
  • G-Protein wird NICHT durch Phosphorylierung des an GTP gebundenen GDP aktiviert.
  • Die Aktivierung wird als GDP/GTP-Austausch bezeichnet – weitere Details unten

B. Inaktivierung: Das G-Protein inaktiviert sich selbst, indem es die Hydrolyse von GTP zu GDP katalysiert.

C. Warum ist es ein Schalter? Das G-Protein bleibt nicht lange aktiv. "Schaltet sich selbst aus."

B. Typischer Pfad – Rolle bei der Signalisierung (siehe auch Handout 14A, Mitteltafel)

Ligand (1. Bote) bindet außerhalb der Zelle Rezeptor in der Membran aktivieren G-Protein in der Membran aktivieren Zielenzym in der Membran aktivieren erzeugen kleine Moleküle (2. Botenstoff) in der Zelle

A. Terminologie: Achten Sie darauf, G-Proteine ​​(durch Rezeptoren aktiviert) und GPCRs (die eigentlichen Rezeptoren in der Membran) nicht zu verwechseln.

B. Standort: Der Ligand (1. Messenger) bindet an die extrazelluläre Domäne seines Rezeptors. Die restlichen Ereignisse befinden sich innerhalb der Zelle.

C. Antwort: Die Wirkung des zweiten Botenstoffs (unten erklärt) führt zu einer spezifischen Reaktion in jedem reagierenden Zelltyp. Typische Antworten:

(1) Freisetzung von Glukose aus der Speicherung in der Leber als Reaktion auf Adrenalin.

(2) Synthese und Freisetzung von TH (Schilddrüsenhormon) aus der Schilddrüse als Reaktion auf TSH (Schilddrüsenstimulierendes Hormon)

C. Was sind Second Messenger? Wie fügen sie sich ein? Siehe Handout 14A oder Sadava Abb. 7,7 (7,8). Weitere Details und Beispiele werden unten behandelt.

  • Aktives G-Protein (Untereinheit) → bindet an & aktiviert Enzym in (oder mit) Membran.
  • Aktiviertes Enzym → erzeugt Second Messenger im Zytoplasma und/oder in der Membran.
  • Details des cAMP-Wegs sind unten. Siehe Becker Abb. 14-7 oder Sadava-Feigen. 7.12 (7.14).
  • Wir werden später zum IP3-Pfad kommen. Wenn Sie neugierig sind, siehe Becker Abb. 14-10 oder Sadava-Abb. 7,13 (7.15).

III. Wie funktionieren G-Proteine? Mehr Details.

A. Aktivierung und Inaktivierung von G-Proteinen im Allgemeinen – Siehe Handout 14A

1 . Reaktionen der Aktivierung &-Deaktivierung

A. Aktivierungsreaktion (GTP/BIP-Austausch, NICHT Phosphorylierung von GDP GTP ersetzt GDP):

Protein-BIP (inaktiv) + GTPProtein-GTP (aktiv) + GDP

B. Inaktivierungsreaktion (Hydrolyse von gebundenem GTP zu GDP):

Protein-GTP (aktiv)Protein-BIP (inaktiv) + Phosphat.

C. Gesamt: GTP verdrängt GDP, aktiviert das G-Protein GTP wird dann (normalerweise schnell) hydrolysiert, wodurch das G-Protein in seinen inaktiven Zustand zurückversetzt wird.

(1). Nettoeffekt auf GTP -- GTP-Hydrolyse: GTP (+ Wasser)BIP + Phosphat

(2). NetzWirkung auf G-Protein – keine: Protein wird vorübergehend aktiviert, dann aber inaktiviert. Protein kreist jedoch von inaktiv zu aktiv und zurück zu inaktiv – fungiert als Schalter.

D. Terminologie. Da das Gesamtergebnis darin besteht, dass GTP zu GDP hydrolysiert wird, werden G-Proteine ​​manchmal als "GTPasen" bezeichnet

2. Was löst die Aktivierung aus?

A. Allgemeiner Fall: Bindung eines Proteins namens GEF (gUanin-Nukleotid Etauschen FAkteur) lässt das BIP sinken und GTP bindet.

B. Bei der Signalisierung: Aktiviertes GPCR = GEF. Die Bindung des aktivierten Rezeptors an das G-Protein löst die Aktivierung des G-Proteins aus (verursacht den Verlust von GDP).

3. Was löst Inaktivierung aus?

A. G-Protein selbst hat enzymatische Aktivität -- katalysiert die Inaktivierung (Hydrolyse).

B. Kein Auslöser erforderlich -- Hydrolyse von GTP zu GDP erfolgt automatisch.

C. Andere Proteine ​​können die Hydrolysegeschwindigkeit erhöhen. Sie werden RGS-Proteine ​​genannt (REgulierer von g Protein SSignalisierung) oder GAPs (gTPase EINaktivierend Protein).

4. Wie vergleichen sich G-Proteine ​​mit Kinasen? Siehe Tabelle unten.

B. Arten von G-Proteinen

1. Untereinheiten -- Gewöhnliche G-Proteine ​​sind trimer = Sie haben 3 Untereinheiten.

A. Inaktives G prot = Heterotrimer von Alpha, Beta, Gamma

B. Die Trennung erfolgt bei Aktivierung: Bei der Aktivierung trennt sich die Alpha-Untereinheit (mit dem GTP) von anderen 2 Untereinheiten.

C. Entweder Teil kann der Effektor sein, der tatsächlich auf das Ziel einwirkt -- Alpha oder Beta + Gamma kann als Aktivator oder Inhibitor des Zielproteins wirken.

D. Hydrolyse verursacht Reassoziation. Die Hydrolyse von GTP zu GDP bewirkt eine Reassoziation von Alpha mit anderen Untereinheiten → inaktives Heterotrimer

2. Kleine G-Proteine ​​– weiter zu diskutieren, wenn wir zu Zellzyklus und Krebs kommen. Als Referenz:

A. Struktur: Kleine G-Proteine ​​haben keine Untereinheiten.

B. Beispiel: das Protein namens ras – wichtig für die Wachstumskontrolle viele Krebszellen haben überaktives ras.

C. Rolle des GTP/GDP-Austauschs: Werden durch GTP/GDP-Austausch aktiviert und wie oben durch Hydrolyse von GTP zu GDP inaktiviert.

D. Werden nicht direkt von GPCRs aktiviert (andere 'Mittelsmann'-Adapterproteine ​​sind beteiligt)

3 . Wie viele G-Proteine?

A. Es gibt viele verschiedene G-Proteine. G-Proteine ​​sind an sehr vielen zellulären Prozessen beteiligt, nicht nur an der Signalübertragung. (Wir haben ihre Bedeutung bisher ignoriert. Siehe Becker für Details und viele Beispiele.)

B. Aktive G-Proteine ​​können hemmend oder stimulierend sein.

C. Wirkungsweise: Aktivierte G-Proteine ​​wirken, indem sie an andere Zielenzyme/-proteine ​​binden und diese aktivieren (oder hemmen).

D. Terminologie: Die verschiedenen trimeren G-Proteine ​​werden üblicherweise als G . bezeichnetP, GQ gich, GS usw. (Bücher unterscheiden sich in Einzelheiten der Namensgebung.)

C. Als Referenz: Vergleich von Proteinkinasen, Rezeptorproteinkinasen und trimeren G-Proteinen

Protein Katalysatoren Was wird dem Zielprotein hinzugefügt? Wer bekommt das P oder GTP? Wie inaktiviert?
Proteinkinase Protein + ATP → ADP + Protein-P Phosphat Normalerweise ein div. Protein Separate Phosphatase entfernt P
Trimerisch
G-Protein
Austausch und Hydrolyse wie oben beschrieben. GTP Selbst Hydrolysiert GTP zu BIP (von selbst)
Rezeptorproteinkinase ** Protein + ATP → ADP + Protein-P Phosphat Gewöhnlich separate Untereinheit des Selbst Separate Phosphatase entfernt P

**Rezeptorproteinkinasen haben eine extrazelluläre Liganden-bindende Domäne und eine intrazelluläre Kinase- (oder Kinase-bindende) Domäne. Gewöhnliche Kinasen fügen normalerweise anderen Proteinen Phosphate hinzu. Rezeptorkinasen fügen sich normalerweise Phosphate hinzu. Ein Beispiel finden Sie in Sadava Abb. 7,6 (7,7)

Versuchen Sie Probleme 6-1 und 6-2. Versuchen Sie auch Problem 6-24 in der Ausgabe '15. (Die Korrekturseite enthält einen Link zu Problemen, die in '15 hinzugefügt wurden.)

NS. Ein Beispiel für einen Second Messenger – cAMP & its target (PKA) Siehe Handout 14A oder Becker Abb. 14-7.

A. Was ist cAMP? Der bekannteste zweite Messenger. Zur Struktur siehe Handout 14A oder Becker 14-6.

B. Wie wird der cAMP-Spiegel reguliert? Was tut es?

1. Wie wird cAMP hergestellt und abgebaut?

A. Adenylcyclase (AC) katalysiert die Bildung von cAMP aus ATP. Siehe Handout und Becker Abb. 14-6 oder Sadava-Abb. 7.12 (7.14).

B . cAMP ist hydrolysiert durch Phosphodiesterase (PDE)

2. Was macht cAMP? Siehe Becker-Tabelle 14-1 und Handout 14A.

A. cAMP bindet und aktiviert Proteinkinase A = PKA .

B. PKA fügt anderen Proteinen Phosphate hinzu.

(1) Zielproteine ​​(Substrate) variieren -- hängt davon ab, welche Proteine ​​(Substrate) in der Zielzelle vorhanden sind.

(2) Effekte variieren-- Phosphorylierung durch PKA kann das Zielprotein aktivieren oder hemmen.

(3) Terminologie-- PKA wird auch genannt Cyclic EINMP-abhängig Protin kinase = cAPK. Siehe Becker Abb. 14-8.

3. Wie schaltet sich das Signalsystem ein?

A. Signal/Hormon bindet an Rezeptor.

B. Aktivierter Rezeptor (GPCR) fungiert als GEF und aktiviert das G-Protein.

C. G-Protein aktiviert Adenylcyclase (auch Adenylylcyclase genannt).

4. Wie schaltet sich das Signalsystem ab, wenn das Signal/Hormon verschwindet?

A. Vorhandenes cAMP ist kurzlebig -- es wird durch Phosphodiesterase (PDE) zu gewöhnlichem 5'-AMP hydrolysiert.

B. Die Synthese von neuem cAMP stoppt (wenn das Signal entfernt wird). AC (Adenylcyclase) wird inaktiv.

(1) G-Protein bleibt nicht lange aktiviert: Aktiviertes G-Protein hydrolysiert sein eigenes GTP → GDP (→ inaktives G-Protein).

(2) Inaktiviertes G-Protein aktiviert AC nicht mehr.

C. In Abwesenheit von cAMP wird die Wirkung von Kinasen gestoppt und/oder umgekehrt

(1) PKA wird inaktiviert

(2) Phosphatasen werden aktiv -- durch Kinasen hinzugefügte Phosphate entfernen, um den PKA-Effekt umzukehren.

C . Wie wirken Hormone durch cAMP? (siehe auch Handout 14A, Mitteltafel)

1. Der Weg von Ligand → PKA ist der gleiche*. Schritte sind wie folgt:

A. Ligand (Hormon oder anderes) bindet an den Rezeptor und aktiviert den Rezeptor.

B. Aktivierter Rezeptor aktiviert G-Protein.

C. G-Protein aktiviert Adenylcyclase. (Aber siehe Hinweis bei *.)

D. Adenylcyclase katalysiert die Produktion von cAMP

e. cAMP aktiviert PKA

F. PKA phosphoryliert Zielproteine.

g. Verschiedene Gewebe können unterschiedlich auf dasselbe Hormon reagieren – siehe unten.

*Hinweis: Dies gilt für G-Proteine, die Adenylcyclase aktivieren. Es gibt mehrere G-Proteine ​​– einige hemmen die Adenylzyklase und andere beeinflussen verschiedene Enzyme und verursachen (oder hemmen) die Produktion verschiedener zweiter Botenstoffe.

2. Beispiel #1: TSH (Schilddrüsenstimulierendes Hormon) – wirkt sich auf die Schilddrüse aus.

A. Warum beeinflusst TSH nur die Schilddrüse? Nur die Schilddrüse hat TSH-Rezeptoren.

B. Generierung des 2. Messengers Zusammenfassend lässt sich sagen, dass TSH die Synthese von cAMP . auslöst

TSH (1. Bote) bindet GPCR in der Membran aktivieren G-Protein in der Membran aktivieren Enzym in der Membran aktivieren (Adenylcyclase) erzeugen kleines Molekül (2. Botenstoff) in der Zelle = cAMP

C. Rolle des 2. Boten (cAMP): cAMP aktiviert PKA PKA phosphoryliert (und aktiviert) Enzyme, die zur Herstellung von Schilddrüsenhormonen benötigt werden.

Lager aktivieren Proteinkinase (PKA) im Zytoplasma Phosphorylat-Zielenzyme stimulieren mehrere Schritte in der Synthese und Freisetzung von TH

D. Gesamtantwort: Schilddrüsenstimulierendes Hormon (TSH) – fördert die Freisetzung von Schilddrüsenhormon (TH) aus der Schilddrüse. Wird genauer besprochen, wenn wir eine Zusammenfassung der wichtigsten Hormone machen.

e. Terminologie: Achten Sie darauf, TSH und TH nicht zu verwechseln.

3. Warum sich mit all diesen Schritten beschäftigen?

A. Verstärkung. Viele Schritte beinhalten Amplifikationen. Beispielsweise kann ein Molekül der aktiven Adenylcyclase viele Moleküle cAMP erzeugen und ein Molekül PKA kann viele Moleküle seiner Zielenzyme phosphorylieren. Ein Beispiel für die Möglichkeiten einer Verstärkungskaskade siehe Becker Abb. 14-3 oder Sadava-Abb. 7,18 (7,20). Die beiden Texte stimmen beide über einen hohen Verstärkungsgrad, aber nicht über die genauen Zahlen.

B. Das klassische Beispiel. Das übliche Beispiel für diese Art der Modifikationskaskade ist der Abbau von Glykogen, stimuliert durch das Hormon Adrenalin (Adrenalin), wie in Becker Abb. 14-3, und wird unten ausführlicher erklärt (Beispiel #2).

4. Beispiel #2 – Adrenalin – Auswirkungen auf die Regulierung des Glykogenstoffwechsels:

A. Wann wird Adrenalin ausgeschüttet? Als Reaktion auf eine Krise. Es löst die „Kampf-oder-Flucht“-Reaktion aus.

B. Geschichte: Dies war der erste Fall einer Regulation durch cAMP, der entdeckt wurde.

C. Wie wirkt Adrenalin? Adrenalin bindet an einen Rezeptor (GPCR), der AC aktiviert, was die Synthese von cAMP und die Aktivierung von PKA auslöst.

D. PKA phosphoryliert viele Enzyme, die am Glykogenstoffwechsel beteiligt sind. Auswirkungen der Phosphorylierung:

(1). Stimuliert den Glykogenabbau -- Enzyme für den Glykogenabbau zu Glucose-Phosphat sind stimuliert durch Phosphorylierung.

(2). Hemmt die Glykogensynthese -- Enzyme für die Glykogensynthese sind gehemmt durch Phosphorylierung.

(3). Einzelheiten:Wenn Sie an den Details interessiert sind, siehe Sadava Abb. 7.18 (7.20) oder Becker figs.14-22 (14-25) & 6-17, oder das Handout unter http://www.columbia.edu/cu/biology/courses/c2006/handouts12/glycogen09.pdf.

e. Was ist das Nettoergebnis? Glykogen wird abgebaut, um Energie zur Bewältigung einer Stresssituation bereitzustellen.

Versuchen Sie Probleme 6-8 und 6-9. Versuchen Sie auch Problem 6-25 in der Ausgabe '15. (Die Korrekturseite enthält einen Link zu Problemen, die in '15 hinzugefügt wurden.)

  • Der Rezeptor agiert in Kombination mit anderen Proteinen, um an verschiedene EREs zu binden – verschiedene Gene sind betroffen

  • Wirkung der Bindung an ERE nicht unbedingt gleich (Hemmung vs. Aktivierung).

  • Im Muskel kann Laktat ins Blut abgegeben werden.

  • In der Leber kann Glukose ins Blut freigesetzt werden.

  • Warum ist das Ergebnis anders? Leber enthält Phosphatase für G-6-P und Muskel nicht. (Zusätzliche Enzyme unterscheiden sich ebenfalls.)

(4). Allgemeines Prinzip -- die endgültige Wirkung hängt von allen in der Zelle vorhandenen Proteinen ab, nicht nur von den Rezeptoren oder unmittelbaren Zielen.

(5). Mechanismus der Hormonwirkung – Der betroffene Schritt kann unterschiedlich sein – in Beispiel Nr. 1 wird die Transkription beeinflusst, in Beispiel Nr. 2 wird die Enzymaktivität beeinflusst.

B. Verschiedene Hormone können auslösen das gleiche Signalweg in derselben Zelle

(1). Wie? Epi.(Epinephrin) & Glucagon binden an verschiedene Rezeptoren, aber beide Rezeptoren aktivieren das gleiche G-Protein und lösen die gleiche Reihe von Ereignissen → cAMP → usw. aus, können also dieselbe Reaktion auf beide Hormone in gleich Gewebe (wenn beide Rezeptoren vorhanden sind).

(2). Wieso den? Zwei Hormone steuern denselben Prozess (Glykogenstoffwechsel) für unterschiedliche Zwecke – Epi, um auf Stress zu reagieren Glukagon, um auf niedrigen Blutzucker zu reagieren (Homöostase aufrechtzuerhalten – Details unten oder beim nächsten Mal).

Frage: Da beide Hormone denselben Signalweg auslösen, wird jede Zelle, die auf ein Hormon reagiert, auf das andere Hormon reagieren?

Versuchen Sie Problem 6-11.


V. . Wie wird die Signalgebung verwendet, um die Homöostase aufrechtzuerhalten? Wie wird ein Bestandteil des internen Milieus geregelt?

A. Allgemeines Prinzip – Die Homöostase wird durch negatives Feedback aufrechterhalten

  • In der Physiologie werden negatives und positives Feedback wie oben definiert. Bei negativem fb spielt es keine Rolle, ob die Korrekturen durch Hemmung (Ausschalten der Heizung, stoppt die Glukoseproduktion) oder Beschleunigung (Einschalten der Klimaanlage, Erhöhung der Glukoseaufnahme aus dem Blut) erreicht werden.

  • In der Biochemie bedeutet negatives Feedback normalerweise die Hemmung eines früheren Schritts (& positives fb bedeutet normalerweise Aktivierung).

  • In der normalen englischen Sprache werden positives und negatives Feedback auf eine dritte Art und Weise verwendet. Positives fb bedeutet kostenlose, positive Kommentare, während negatives fb kritische, negative Kommentare bedeutet. Positives fb bedeutet, dass es dem Hörer gefallen hat negatives fb. bedeutet, dass er/sie es nicht getan hat.

  • 'Effektor' wird auch in der Physio- und Biochemie unterschiedlich verwendet, siehe unten.

B. Beispiel #1 – Regulierung der Blutglucosespiegel. Die Schaukelansicht. Siehe Handout 14B oder Sadava Abb. 51,17 (51,18). Die Abb. in der 9. Auflage ist keine Wippe, aber der Punkt ist der gleiche.

1. Habe eine geregelte Variable -- Glukosespiegel im Blut.

2. Benötigen Sie einen Sensor (oder Rezeptor) -- um Niveaus der "regulierten Variablen" (Glukose) zu messen. Hier befindet sich der Sensor in der Bauchspeicheldrüse.

3. Effektor(e) benötigen -- zur Kontrolle der regulierten Variablen (Glukose) -- haben normalerweise einen oder mehrere Effektoren, die gegensätzlich reagieren. In diesem Fall sind die Effektoren für die Aufnahme von Glukose Leber, Fettgewebe und der Skelettmuskeleffektor für die Freisetzung von Glukose ist die Leber.

Hinweis zur Terminologie: In der Physiologie bedeutet "Effektor" in der Regel "Gewebe oder Organ (wie Muskel oder Leber), das eine Aktion ausführt und somit produziert eine Wirkung.“ In diesem Beispiel sind die Effektoren = Organe, die den Blutzucker erhöhen oder senken. In der Molekularbiologie wird der Begriff "Effektor" normalerweise verwendet, um "Modulator der Proteinfunktion" zu bedeuten. Ein Modulator = ein kleines Molekül (wie ein Induktor, Enzymaktivator usw.), das an ein Protein bindet, die Form und/oder Funktion des Eiweiß und somit löst aus ein Effekt.

4. Haben Sie einen Sollwert -- das Niveau, das die regulierte Variable (Blutzucker) sein sollte. Der Sollwert wird manchmal auch verwendet, um den Pegel zu bezeichnen, bei dem Korrekturen (um den Wert zu erhöhen oder zu senken) eintreten.

In den meisten Fällen gibt es keinen signifikanten Unterschied zwischen diesen beiden Definitionen des Sollwerts. In einigen Fällen können der gewünschte Wert (erste Definition) und der Wert, bei dem Korrekturen erfolgen (zweite Definition) unterschiedlich sein. Zum Beispiel kann es zwei Abschneidepunkte geben – einen oberen und einen unteren, die das gewünschte Niveau einer geregelten Variablen einschließen. Bei Niveaus oberhalb oder unterhalb der jeweiligen Cut-Off-Punkte werden Meldungen an die entsprechenden Effektoren gesendet, um Korrekturmaßnahmen zu ergreifen. Der Begriff "kritische Werte" wird manchmal anstelle von "Sollwerten" verwendet, um den (die) Abschneidepunkt(e) zu beschreiben.

5. Signalisierung -- benötigen ein Signalsystem, um den/die Sensor(en) und den/die Effektor(e) anzuschließen. Kann nervös und/oder hormonell sein. In diesem Fall ist das primäre (aber nicht nur) Signal hormonell und primäre Hormone (Signale) sind Insulin und Glukagon.

6. Betrieb des negativen Feedbacks -- das System reagiert auf negieren Abweichungen vom Sollwert. Wichtige Funktionen:

A. Funktioniert, um den Blutzuckerspiegel zu stabilisieren (die geregelte Variable)

B. System ist selbstkorrigierend -- Abweichungen in beide Richtungen (bei zu hohem oder zu niedrigem Blutzucker) werden korrigiert.

C. Es gibt zwei gegensätzliche Aktionen von Effektoren, nicht nur eine.

(1). Wenn [G] zu hoch wird, Effektoren nehmen G aus dem Blut auf. (obere Hälfte des Wippendiagramms)

(2). Wenn Blut [G] zu niedrig wird, gibt der Effektor G an das Blut ab. (untere Hälfte des Wippendiagramms)

D. Wichtig: Physiologisches negatives Feedback ist nicht immer Hemmung. Bei negativer Rückkopplung können Abweichungen vom Sollwert entweder durch Beschleunigung eines Prozesses (wie Glukoseaufnahme) oder Verlangsamung eines Prozesses (wie Glykogenabbau zu Glukose) korrigiert werden. Daher kann eine Abweichung vom Sollwert in jede Richtung durch Beschleunigen, nicht durch Hemmen eines Prozesses behoben werden. Zum Beispiel:

(1). Wenn Blut [G] steigt, nimmt die Aufnahme aus dem Blut zu. In diesem Fall, eine Steigerung bei der Glukoseaufnahme wird verwendet, um zu helfen verringern die Abweichung vom Sollwert. (Beachten Sie, dass dieses Problem auch behoben werden kann durch abnehmend Glykogenabbau.)

(2). Wenn Blut [G] fällt,die Freisetzung ins Blut nimmt zu. In diesem Fall, eine Steigerung bei der Glukosefreisetzung wird verwendet, um zu helfen verringern die Abweichung vom Sollwert. (Beachten Sie, dass dieses Problem auch behoben werden kann durch abnehmend Glykogensynthese.)

(3). In beiden Fällen, ob die Abweichung positiv oder negativ ist (über oder unter dem Sollwert), die Abweichung kann durch Erhöhen eines Prozesses oder durch Sperren eines anderen reduziert werden.

7. Nettoergebnis -- Regelgröße ([G] im Blut) ist nicht konstant, sondern bleibt nahe am Sollwert.

Siehe Problem 5-1 und 5-2 a und b.

C. Beispiel #2 – Regulierung der Körpertemperatur (beim Menschen) – die Schaukelansicht (Handout 14B)

1. Beachten Sie, dass viele Funktionen denen des Glukose-Falls entsprechen. (Kannst du sie auflisten??)

2. Funktionen, die im Glukosebehälter nicht gefunden werden:

A. Mehrere Sensoren an verschiedenen Orten (für Kern- und Außentemperatur) Wie integriert man mehrere Eingänge?

B. Art des Signals -- Signale sind neuronal, nicht hormonell

C. Integratives Zentrum (IC) = Thermostat in Sadava fig. 40.2 (10. Aufl.)

(1). Rolle des ICs: Vergleicht Sollwert mit Istwert, sendet entsprechende Meldung an die Effektoren.

(2). IC-Typ

(ein). Sensor/IC-Funktion kann wie im Glucose-Beispiel kombiniert werden.

(B). Separater IC erforderlich, wenn mehrere Sensoren vorhanden sind, wie in diesem Fall. IC koordiniert eingehende Informationen von mehreren Sensoren

(3). In diesem Beispiel IC = Hypothalamus (HT)


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Warum hat die auf unterschiedliche Weise aktivierte Proteinkinase C unterschiedliche Wirkungen? - Biologie

C2006/F2402 '06 ÜBERSICHT ZU VORTRAG #12

(c) 2006 Dr. Deborah Mowshowitz, Columbia University, New York, NY. Letztes Update 27.02.2006 11:55 Uhr .

Handouts: 12A (G-Proteine ​​& zweite Botenstoffe) & 12 B (Wie Adrenalin den Glykogenabbau steuert)

I. Eigenschaften intrazellulärer Rezeptoren (und ihrer lipidlöslichen Liganden). Siehe Purves 15.8 (15.9)

A. Alle diese Rezeptoren sind ähnlich -- Alle Mitglieder derselben Gen-/Proteinfamilie

B. Alle diese Rezeptoren sind Transkriptionsfaktoren

1. Auswirkung auf die Transkription. Einige aktivieren und einige unterdrücken die Transkription.

2. HRE – Hormonreaktionselemente

  • Alle intrazellulären Rezeptoren binden stromaufwärts des Transkriptionsstarts an cis-wirkende regulatorische Elemente.
  • Die Bindungsstelle für Rezeptor/TF wird normalerweise als Hormonreaktionselement oder HRE bezeichnet.
  • HREs befinden sich normalerweise in der Nähe des Kernpromotors – können als Teil des Promotors oder als separate proximale stromaufwärts gelegene Stellen betrachtet werden.

C. Welche Arten von Liganden verwenden diese Rezeptoren?

1. Lipidlösliche Liganden -- Steroide, Thyroxin, Retinoide (Vitamin A) und Vitamin D.

2. Lipidlösliche Liganden können nicht gespeichert werden -- muss nach Bedarf aus löslichen Vorläufern hergestellt werden.

D. Diese Rezeptoren haben (mindestens) drei Domänen

1. DNA-Bindungsdomäne -- bindet an HRE (unterschiedliche HRE für jedes unterschiedliche Hormon)

2. Ligandenbindungsdomäne -- bindet bestimmte Steroide (oder Thyroxin usw.)

3. Transkriptionsaktivierende (oder hemmende) Domäne -- auch transaktivierende Domäne genannt (für einen Aktivator). Bindet an andere Proteine ​​und aktiviert oder hemmt die Transkription.

4. Andere Domänen -- Rezeptoren benötigen auch NLS und eine Region, die eine Dimerisierung ermöglicht – diese können getrennt sein oder in die oben aufgeführten Domänen eingeschlossen sein.

E. Was passiert (normalerweise) wenn Rezeptoren ihre Liganden binden (= Rezeptoren werden aktiviert?)

  • Steroidrezeptoren sind im Allgemeinen Homodimere, die im Zytoplasma gefunden werden (ohne Ligand), die sich zum Kern bewegen, wenn der Ligand bindet.
  • Andere Rezeptoren (für Vit. D, TH, Retinsäure) sind Heterodimere, die im Kern gefunden werden, die aktiviert werden, wenn der Ligand bindet

F. Beispiel – Östrogen (ein Steroid)

1. Grundlegender Mechanismus . E → bindet an Östrogenrezeptoren → Komplex bindet an Östrogenreaktionselemente in regulatorischen Regionen der Zielgene → Transkription einiger Gene aktiviert Transkription anderer unterdrückt.

2. Beispiel einiger Proteine, die von E . kontrolliert werden -- kontrolliert die Produktion von Rezeptoren für andere Hormone. Zum Beispiel kontrolliert während der Schwangerschaft die Produktion von Rezeptoren für Oxytocin (in der Gebärmutter) und Prolaktin (in der Brust). Oxytocin kontrolliert die Geburtswehen Prolaktin kontrolliert die Milchproduktion:

A. In der Gebärmutter: Östrogenbindung → aktiviert Transkription des Gens für Oxytocin-Rezeptoren → Produktion neuer Rezeptoren für Oxytocin = bis regulierung von Oxytocinrezeptoren. Rezeptoren, die benötigt werden, um eine Reaktion auf das Kontraktionssignal (Oxytocin) → Kontraktionen → Geburt zu ermöglichen.

B. In der Brust: Östrogenbindung → hemmt Transkription des Gens für Prolaktinrezeptoren → Abwärtsregulierung der Prolaktinrezeptoren bei der Geburt sinkt der Östrogenspiegel und die Hemmung stoppt → Transkription des Gens für Prolaktinrezeptoren → Synthese von Prolaktinrezeptoren → Reaktion auf das Laktationssignal (Prolaktin).

  • Alle Zellen (außer Immunsystem) haben die gleichen cis-wirkenden regulatorischen Stellen – die gleichen HREs, Enhancer usw.
  • Es sind die trans-wirkenden Faktoren und die Hormonrezeptoren, die variieren, nicht die cis-wirkenden regulatorischen Stellen.
  • Alle Zellen haben die gleichen Gene für TFs, Rezeptoren usw., aber in verschiedenen Zellen werden unterschiedliche erzeugt.

Andere Beispiele dafür, wie Hormone in verschiedenen Geweben zu unterschiedlichen Ergebnissen führen können, werden unten und/oder beim nächsten Mal diskutiert. Im Allgemeinen hängt die Wirkung eines Hormons von der Kombination von Proteinen (Enzymen, TFs usw.) ab, die sich bereits in der Zielzelle befinden.

Versuchen Sie Problem 6-19.

II. Wie funktionieren Transmembranrezeptoren (mit G-Proteinen)?

A. Grundidee der Signalübertragung -- Brauchen Sie einen Prozess, um ein extrazelluläres Signal in ein intrazelluläres Signal umzuwandeln. Ein üblicher Weg, dies zu tun: die Verwendung eines G-Proteins und eines zweiten Messengers. Die Rolle des G-Proteins wird unten zuerst diskutiert und dann die Rolle des zweiten Messengers.

B. Welche Rolle spielen G-Proteine ​​bei der Signalübertragung? Ein typischer Fall (siehe Handout 12A): Signal bindet an Rezeptor außerhalb der Zelle (extrazelluläres Signal = erster Botenstoff) → aktiviert G-Protein → aktiviert Zielenzym → erzeugt Signal innerhalb der Zelle (intrazelluläres Signal = zweiter Botenstoff = cAMP in diesem Fall) → bindet zu und aktiviert andere Enzyme (in diesem Fall Proteinkinase A) → aktiviert/hemmt andere Enzyme usw. Mehr zu 2. Botenstoffen weiter unten.

C. Was sind G-Proteine? Eigenschaften von G-Proteinen (Siehe Becker Abb. 14-5 (10-4))

1. GTP/GDP-Austausch katalysieren (gefolgt von Hydrolyse von GTP --> GDP)

A. Aktivierung (Austausch):

Protein-BIP (inaktiv) + GTP -----> Protein-GTP (aktiv) + GDP

B. Inaktivierung (Hydrolyse):

Protein-GTP (aktiv) -----> Protein-GDP (inaktiv) + Phosphat.

C. Insgesamt: GTP verdrängt GDP, aktiviert das G-Protein GTP wird dann (normalerweise schnell) hydrolysiert, wodurch das G-Protein in seinen inaktiven Zustand zurückversetzt wird.

D. Terminologie. Da das Gesamtergebnis darin besteht, dass GTP zu GDP hydrolysiert wird, werden G-Proteine ​​manchmal als "GTPasen" bezeichnet

2. Untereinheiten -- Gewöhnliche G-Proteine ​​sind trimer = sie haben 3 Untereinheiten.

A. Inaktives G prot = Heterotrimer von Alpha, Beta, Gamma

B. Bei der Aktivierung trennt sich die Alpha-Untereinheit (mit dem GTP) von anderen 2 Untereinheiten.

C. Jeder Teil -- Alpha oder Beta + Gamma -- kann der "aktive" Teil sein -- wirkt als Aktivator oder Inhibitor des Ziels

D. Die Hydrolyse von GTP zu GDP bewirkt eine Reassoziation von Alpha mit anderen Untereinheiten → inaktives Heterotrimer

e. Trimere G-Proteine ​​(im Gegensatz zu kleinen G-Proteinen) katalysieren beide GTP/GDP-Austausch und GTP-Hydrolyse.

A. Struktur: Kleine G-Proteine ​​haben keine Untereinheiten.

B. Ein Beispiel: das Protein namens ras – wichtig für die Wachstumskontrolle, wird später erklärt. Viele Krebszellen haben überaktives Ras.

C. Aktivierung: Kleine G-Proteine ​​benötigen andere Proteine, um die Addition/den Austausch des GTP zu katalysieren – können GTP nicht gegen GDP austauschen (und aktiviert werden) ohne die Hilfe anderer Proteine

D. Inaktivierung: Kleine G-Proteine ​​können sich selbst inaktivieren, indem sie die Hydrolyse von GTP katalysieren. Jedoch werden häufig zusätzliche Proteine ​​verwendet, um die Hydrolyse zu beschleunigen.

4. Was machen aktivierte G-Proteine?

A. Es gibt viele verschiedene G-Proteine. G-Proteine ​​sind an sehr vielen zellulären Prozessen beteiligt, nicht nur an der Signalübertragung. (Wir haben ihre Bedeutung bisher ignoriert. Siehe Becker für Details und viele Beispiele.)

B. Aktive G-Proteine ​​können hemmend oder stimulierend sein.

C. Aktivierte G-Proteine ​​wirken, indem sie an andere Zielenzyme/-proteine ​​binden und diese aktivieren (oder hemmen)

D. Terminologie: Die verschiedenen G-Proteine ​​werden normalerweise als G . bezeichnetP, GQ gich, GS usw. (Bücher unterscheiden sich in Einzelheiten der Namensgebung.)

e. Targets: G-Proteine, die an der Signalübertragung beteiligt sind, aktivieren normalerweise Enzyme, die Second Messenger erzeugen (siehe Purves 15.7 (15.8)) oder Ionenkanäle öffnen/schließen. Weitere Details weiter unten und/oder beim nächsten Mal.

5. Vergleich von Proteinkinasen, trimeren (gewöhnlichen) G-Proteinen und kleinen G-Proteinen

Protein Katalysatoren Was wird dem Zielprotein hinzugefügt? Primäres Zielprotein Wie inaktiviert?
Proteinkinase Protein + ATP → ADP + Protein-P Phosphat Selbst (normalerweise separate Untereinheit) oder div. Protein Separate Phosphatase entfernt P
Trimerisch
G-Protein
Austausch und Hydrolyse wie oben beschrieben. GTP Selbst Hydrolysiert GTP zu BIP (von selbst)
Kleines G-Protein Hydrolyse von GTP wie oben beschrieben. GTP Selbst braucht separate prot. zur Aktivierung Das gleiche wie oben

Versuchen Sie Problem 6-2.

D. Wie produzieren aktivierte G-Proteine ​​Second Messenger? (Siehe Handout 12A) oder Purves 15.7 (15.8)

1. Allgemeine Idee : Aktives G-Protein (Untereinheit) → bindet an & aktiviert Enzym in (oder assoziiert mit) Membran → erzeugt Second Messenger im Zytoplasma. (Siehe Becker Abb. 14-7 (10-6) oder Purves 15.7 (15.8) & 15.10 (15.12) für den cAMP-Pfad Becker Abb. 14-10 (10-9) oder Purves 15.11 (15.13) für IP3 usw.)

2. Die üblichen Second Messenger -- Strukturen und Wirkungsweise siehe Handout 12A

2. Bote Woher kommt das? Wie wird es hergestellt?
Lager ATP durch Wirkung von Adenylcyclase
DAG und IP3 Membranlipid durch Wirkung von Phospholipase C
Ca ++ gespeichertes Ca ++ im ER (oder extrazellulär) durch Öffnen von Kanälen (im ER/Plasma-Element)

III. Ein Beispiel für einen Second Messenger – cAMP & its target (PKA) (siehe Handout 12A)

A. Wie wird der cAMP-Spiegel reguliert? Was tut es?

1. Wie wird cAMP hergestellt?

A. G-Protein aktiviert Adenylcyclase (AC)

B. cAMP hergestellt aus ATP durch Adenylcyclase (auch Adenylylcyclase genannt) Struktur von cAMP siehe Handout und Becker Abb. 14-6 (10-5) oder Purves 15.10 (15.12).

A. cAMP bindet an Proteinkinase A = PKA und aktiviert diese. (Auch genannt Cyclic EINMP-abhängig Protin kinase = cAPK)

B. PKA fügt anderen Proteinen Phosphate hinzu

(1). Phosphorylierung durch PKA kann Zielprotein aktivieren oder hemmen (Target = Substrat der PKA)

(2). PKA-Wirkung kann andere Kinasen/Phosphatasen modifizieren und eine Kaskade starten

(3). Endergebnis variiert. Hängt davon ab, welche Kinasen und Phosphatasen in diesem Gewebe Ziele (Substrate) der PKA und/oder der anderen Kinasen/Phosphatasen (am Ende der Kaskade) sind. Siehe Beispiel unten.

2. Wie schaltet sich das Signalsystem ab, wenn das Hormon ausscheidet?

A. G-Protein bleibt nicht lange aktiviert: Aktiviertes G-Protein hydrolysiert sein eigenes GTP → GDP (→ inaktives G-Protein).

B. cAMP ist kurzlebig – es wird durch Phosphodiesterase (PDE) hydrolysiert

C. In Abwesenheit von cAMP wird PKA inaktiviert und Phosphatasen sind aktiv, die die Wirkungen von Kinasen umkehren.

B. Wie wirken Hormone durch cAMP?

1. Das gleiche Hormon kann mit cAMP unterschiedliche Wirkungen auf verschiedene Gewebe haben.

A. Ein Beispiel:

(1). In der Skelettmuskulatur: Adrenalin verursacht den Abbau von Glykogen.

(2). In der glatten Muskulatur der Lunge: Adrenalin bewirkt eine Muskelentspannung.

B. Warum ist das sinnvoll?

(1). Adrenalin (auch Adrenalin genannt) wird als Reaktion auf Stress produziert.

(2). Als Reaktion auf Stress muss Glukose "mobilisiert" werden - sie wird aus dem Speicher freigesetzt, damit sie abgebaut werden kann, um Energie bereitzustellen. Daher muss der Glykogenabbau (und die Glykogensynthese) im Muskel (und in der Leber) erhöht werden.

(3). Als Reaktion auf Stress müssen Sie tiefer atmen. Daher benötigen Sie glatte Muskulatur um die Luftröhren (Bronchiolen), um sich zu entspannen.

C. Wie ist das möglich? In einigen Fällen können verschiedene Rezeptoren oder 2. Botenstoffe beteiligt sein, Beispiele dafür unten und/oder beim nächsten Mal. In diesem Fall werden jedoch dieselben Rezeptoren, derselbe 2nd messenger (cAMP) verwendet. (Lösung wird in der Klasse besprochen. Vergleichen Sie die verschiedenen Wirkungen von Östrogen in verschiedenen Zielgeweben.)

2 . Wie funktioniert das auf molekularer Ebene – ein konkretes Beispiel: Regulierung des Abbaus und der Synthese von Glykogen als Reaktion auf Adrenalin. (Siehe Handout 12B &. Purves Abb. 15.15 (15.17) oder Becker Abb. 14-24 (10-25) & 6-17 (6-18).

A. Wenn ein Hormon vorhanden ist: Das Hormon aktiviert die PKA (Proteinkinase A oder cAMP-abhängige Proteinkinase) über den oben erläuterten Weg:

Epinephrin ----> Rezeptor ----> G prot ----> Adenylcyclase ----> cAMP ----> PKA.

B. PKA initiiert eine Kaskade, die Glykogen-Phosphorylase aktiviert und Glykogen-Synthetase inaktiviert. Daher wird Glykogen in Glukose zerlegt. (Zur Wirksamkeit der Kaskade siehe Becker Abb. 14-3.)

PKA ----> aktiviert Phosphorylasekinase ----> aktiviert Phosphorylase ----> baut Glykogen ab

PKA ----> inaktiviert die Glykogensynthetase

C. Wenn das Hormon fehlt, wird cAMP abgebaut, PKA ist nicht aktiv und Phosphatasen kehren die Wirkung von PKA um. Das Ergebnis ist die Aktivierung der Glykogensynthetase und die Inaktivierung der Glykogenphosphorylase. Daher wird Glucose polymerisiert und es kommt zur Synthese von Glykogen

Phosphatasen ----> aktivieren die Glykogensynthetase ----> Synthese von Glykogen aus Glucose.

Phosphatasen inaktivieren Phosphorylase-Kinase & Phosphorylase

D. Haben Sie zwei kontrollierte Prozesse – die Glykogensynthese und das Abbausystem stellen sicher, dass jeweils nur einer arbeitet.

Versuchen Sie Probleme 6-6 bis 6-8 und 6-10.

NS. Ein anderer zweiter Bote

A. Das gleiche Hormon kann unterschiedliche Wirkungen (in verschiedenen Zellen) erzeugen, wenn es verwendet wird unterschiedlich zweite Boten.
(Siehe Becker Abb. 14-23 (10-24) &ere Tabelle unten). Ein Beispiel – Wirkungen von Adrenalin (Adrenalin) auf die glatte Muskulatur.

1. Das Phänomen: Adrenalin hat unterschiedliche Auswirkungen auf unterschiedlich weiche Muskeln:

Bei einigen glatten Muskeln → Kontraktion (hilft, Blut aus dem peripheren Kreislauf zu wichtigen inneren Organen umzuleiten.)
Bei anderen glatten Muskeln → Entspannung (Beispiel wie oben – lässt die Lungen tiefer atmen)

2. Wie Ca++ passt:

A. Ca++ stimuliert die Muskelkontraktion.

B. Adrenalin bindet an Rezeptoren auf einigen glatten Muskeln → Ca ++ aus dem ER freigesetzt → intrazelluläres Ca ++ nach oben → stimuliert die Kontraktion.

C. Adrenalin bindet an Rezeptoren auf einigen glatten Muskeln → Ca ++ Pumpe aktiviert → Ca ++ entfernt → intrazelluläres Ca ++ nach unten → Entspannung!

3. Wie wirkt Adrenalin auf dieselbe Art von Gewebe auf zwei Arten?

A. Zwei grundlegende Arten von Adrenalin-Rezeptoren – sogenannte Alpha- und Beta-Adrenerge-Rezeptoren (adrenergisch = für Adrenalin). Die beiden Typen unterscheiden sich durch ihre relative Affinität zu Adrenalin (Adrenalin) und Noradrenalin (Noradrenalin).

B. Einige Arten von glatter Muskulatur haben meistens einen Typ von Rezeptoren und andere einen anderen. (Siehe Hinweis zur Tabelle unten.)

C. Zwei Typen aktivieren unterschiedliche G-Proteine ​​und erzeugen unterschiedliche Second Messenger wie in Handout 12A.

(1). Beta-Rezeptoren → G-Proteintyp (GS) → cAMP-Antwort → PKA → Phosphorylierung der Ca ++ Pumpe → Entfernung der Zelle Ca ++ → Relaxation

(2). Alpha1 Rezeptoren → verschiedene G-Proteine ​​(GP) → anderer zweiter Messenger (IP3) → Ca ++ Veröffentlichung von ER → Kontraktion

4. Wie 2 Rezeptortypen helfen, angemessen auf Stress zu reagieren (Epinephrin).

A. Rezeptoren vom Beta-Typ. Beta-Rezeptoren finden sich im Lungengewebe der glatten Muskulatur, die Bronchiolen umgibt. Stress (Pop-Quiz, Löwe auf der Straße usw.) → Adrenalin → Muskeln entspannen sich → Bronchiolen weiten sich → tiefer atmen → mehr Sauerstoff → Energie, um mit Stress umzugehen.

B. Rezeptoren vom Alpha-Typ. Alpha-Rezeptoren finden sich in glatten Muskeln, die die Blutgefäße des peripheren Kreislaufs umgeben. Stress → Epinephrin → Muskeln ziehen sich zusammen → verengen die periphere Durchblutung → leiten das Blut zu wichtigen Organen, um auf Stress zu reagieren (Herz, Lunge, Skelettmuskulatur).

5. Medizinische Anwendungen von all dem.

Adrenalin kann während eines Asthmaanfalls verwendet werden, um die Bronchien zu entspannen und die Atmung zu erleichtern. Die übermäßige Verwendung dieser Art von Bronchodilator erleichtert vorübergehend die Atmung, verdeckt jedoch das zugrunde liegende Problem (Entzündung des Lungengewebes) und kann zusätzliche schwerwiegende langfristige Auswirkungen haben (durch eine Überstimulation des Herzens, das auch Beta-Rezeptoren enthält). Herz und Lunge haben leicht unterschiedliche Arten von Beta-Rezeptoren, daher wurden Medikamente entwickelt, die das eine und das andere nicht stimulieren (im Gegensatz zu Epinephrin).

6. Zusammenfassung der Wirkungen von Adrenalin auf die glatte Muskulatur (in Lunge vs. peripheren Kreislauf)

Hinweis: Es gibt mehr als zwei Arten von Epinephrin-Rezeptoren auf glatten Muskelzellen, daher kann Epinephrin die glatte Muskulatur in anderen Geweben auf andere Weise beeinflussen. (Es gibt Untertypen von Alpha und Untertypen von Beta.)

B. Nächstes Mal: ​​Details zum DAG/IP3/Ca ++ -Weg.

Wie erzeugt ein Hormon einen anderen sekundären Botenstoff als cAMP, wie z. B. IP3?


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