====== Jelátvitel III. Plazmamembrán receptorok ======
* Előadó: Buday László
* 2013. február 12.
===== Jelátvitel definíciója, jelentősége =====
Minden élőlény számára fontos, hogy érzékelje a külvilág egyes paramétereit, pl. pH és ozmotikus viszonyokat, fény és oxigén mennyiségét, hormonokat és neurotranszmittereket. Érkező jelre megfelelő választ ad az azt érzékelő sejt - válasz nélkül nem lenne jelentősége a jel érzékelésének sem. Jel sejtválasszá, valamilyen **kémiai folyamattá** konvertált - ez az információ átalakítási mód a jelátvitel, vagy **szignáltranszdukció**.
Elsődleges hírvivők: kémiai anyagok, jellemezhetők molekulatömegükkel, oldékonyságukkal - ez a két tényező határozza meg, hogy sejtfelszíni vagy sejtplazmai receptoruk van. Kis méretű, lipidoldékony anyagok: receptoruk **intracelluláris** (lásd előző előadások).
===== Plazmamembrán receptorok általánosan =====
Csoportosítás:
* Ioncsatorna receptorok (pl. n-Ach)
* Enzimaktivitással rendelkező receptorok (pl. EGF receptor)
* Enzimhez asszociált receptorok (pl. IL receptor)
* Heterotrimer G fehérjével működő receptorok (adrenerg receptorok)
Plazmamembrán receptor szerkezet:
* Egy transzmembrán (α hélix) domén (TM), extra- és intracell. domén
* Többszörösen halad át a membránon (α hélixszel), jellegezetes: hét-TM receptorok ("szerpentin" receptorcsalád)
* β redős struktúra fúrja át a membránt - kevéssé ismert szerkezet
===== Jelátviteli pályák általánosan =====
Jelátvivő pályák konvergenciája, általános felépítése néhány példán:
Gs fehérje - adenilát-cikláz enzimaktivitás nő, cAMP PKA-t aktivál, fehérjefoszforiláció történik. Gq - PLC - IP3, DAG - Ca2+ függő kináz, PKC aktiváció, fehérje foszforilációja. Citokin receptorok - JAK - fehérjefoszforiláció. GCR - guanilcikláz - cGMP szint nő - G-kináz aktiváció, fehérjefoszforiláció. Fehérjefoszforiláció biológiai választ eredményez.
==== Amplifikáció ====
Egyre nagyobb koncentrációban, nagyobb sebességgel történik aktiváció - jel folyamatosan erősödik, mellette pozitív feedback mechanizmusok működhetnek. Pl. cAMP jelpálya: ligandkötés - G fehérje aktiváció - adenilát-cikláz aktiváció - sok cAMP előállítása (nagyságrendű növekedés), PKA aktiváció számos szubsztrátot aktiválhat foszforilációval.
Inzulin: 10 nmol a vérben - vércukor koncentrációban millimólos nagyságrendű változást eredményez.
==== Jelátvitelben résztvevő enzimek szabályozásának lehetőségei ====
* allosztérikus szabályozás: katalitikus alegységen kívül, más doménre köt be a regulátor molekula, regulátor alegység például cAMP kötés hatására aktiválódik az enzimben, ennek hatására ledisszociál a katalitikus alegységről, ami ennek hatására gátlás alá kerül. (Kétszeres allosztérikus szabályozás)
* kovalens módosítással történő szabályozás (fehérje poszttranszlációs módosítása)
* transzkripciós szintű szabályozás - mRNS érés, mennyiség szabályozása, lac-operon
* poszt-transzkripciós szintű szabályozás (mikroRNS) - emberi genom kb. 10%-a kódol géneket, maradék 90%-ból 30-40% mikroRNS-t kódol, ami szabályozza a transzkripciót. mRNS nem átíródó régióján lehetnek kötőhelyek, ahová a transzkripcióval, éréssel létrejövő mikroRNS-ek hozzá tudnak kötni - ezzel szabályozzák az mRNS átíródásának mértékét (pl. csak 30%-ban íródik át az mRNS - szabályozás megbomlása patogén jellegű lehet)
* degradáció/elimináció regulációja, pl. p53 degradációja állandó - ennek gátlásával emelkedik meg a szintje (DNS károsodás szignáljára)
* enzimek intracelluláris lokalizációja megváltoztatható ("targetálható" az enzim)
=== Fehérjék poszttranszlációs módosítása ===
Reverzibilis és irreverzibilis lehetőség
//Irreverzibilis:// γ-karboxiláció (véralvadás, Gla fehérjék létrehozása, ezek degradálódni tudnak csupán), limitált proteolízis (pl. tripszinogén - tripszin átalakulás, enzimaktivitás csak degradációval szűnik meg), ubikvitináció (szintén fehérje pusztulásához vezet).
//Reverzibilis:// foszforiláció, mirisztiláció, acetiláció, palmitiláció, ADP-riboziláció - gyakrabban fordulnak elő, mint az irreverzibilis módosítások.
**Protein kinázok:** kb. 550 féle, kapcsolt reakcióban ATP gamma foszfátját építi át a fehérjébe, foszfoprotein foszfatázok vízzel hidrolizálják a foszfátkötést, szabad foszfát, jel lecseng.
Csoportosításuk - aminosav oldalláncok alapján:
* Szerin/treonin kinázok - pl. protein kináz A, C, Ca2+/kalmodulinfüggő kináz
* Tirozin kinázok - inzulin receptor, Src tirozin kináz (SH domének!)
* Treonin/tirozin kinázok - "vegyes" kinázok, pl. MEK kináz (MAP/Erk kináz)
=== Enzimek doménjei ===
Enzimek: jellegzetes doménekből állnak, melyek egyrészt jellemzőek az adott enzimcsaládra, illetve vannak univerzálisabb domének is, melyek gyakran előfordulnak különböző családokban is, jellegezets funkcióval, pl. SH2-SH3 domének
**SH3 domén**: 5 db béta-redő jellemző rá, hurkok kötik össze, //prolinban// gazdag fehérjékkel tud asszociálni. (Prolin: iminosav - sem alfa hélix, sem béta redő nem jellemző, speciálisabb szerkezet, ezt ismeri fel az SH3 domén)
**SH2 domén**: //foszfotirozin// oldalláncokhoz köt.
Ilyen doménekkel rendelkező, enzimaktivitással nem feltétlenül rendelkező fehérjék kapcsolófehérjeként funkcionálhatnak, komplexeket hozhatnak létre.
**PH domén:** plextrin homológ domén (α hélixek+β redők+hurkok), IP3 kötésére alkalmas
pl. PL-C γ, egyes protein kinázok tartalmazzák. Egyes jelpályák bekapcsolódása hatására a PH doménnel rendelkező enzimek kikötődhetnek a membránhoz. (Fehérje-lipid interakció lehetősége)
Fehérjék ált. típusai:
* Kapcsolófehérjék
* Állvány/horgonyfehérjék: sokféle fehérjemodullal A B C fehérjét tudnak egymás közelébe hozni
* Dokkoló fehérjék: PH doménnel membránlipidhez kötődés, illetve foszforilálódva hozzájuk köt A és B fehérje (amelyek kommunikálhatnak egymással)