Folytatás a Ras-tól: (Ras aktiválódás - lásd előző előadás)
Kiegészítések: Sos-nek van bazális aktivitása - így Ras közelébe kerülve azonnal aktiválhatja azt. Ras aktiváció jelentősége:
Membrántól membránig jelpálya - Ras időkapcsolóként működik, GTP kötés hatására aktivál, majd néhány perc alatt hidrolizálja a GTP-t GAP fehérjék segítségével (GDP-re és anorganikus foszfátra), majd ki is kapcsol. Növekedési jelpálya időbeli lefutását a Ras határozza meg.
Effektor domén, GDP/GTP kötő régió elszórtan helyezkedik el a Ras fehérjében, létezik membrán targettáló szekvencia (zsírsavkötéssel kovalensen beköt a membránba - hiányában teljesen elveszti biológiai aktivitását a fehérje).
GTP kötés hatására effektor domén effektor fehérjét köt - jelpálya folytatódik.
Legfontosabbak: Raf szerin-threonin kináz illetve PI3kináz 110 kDa-os alegysége.
Raf által elindított kaszkád: MAP kináz-kaszkád. Útja: Raf - MEK - MAP kináz.
GTP-t kötött, membránban lokalizált Ras effektor doménjéhez Raf köt, hozzá Hsp90-es dajkafehérje asszociál (aktiváció nem teljesen tisztázott). Aktivált Raf citoszolba kerül, MEK-et foszforilál, ez pedig, mint vegyes kináz a MAP kinázon közeli threonin és tirozin foszforilációját végzi. MAP kinázok egy része riboszomális S-6 alegységet foszforilál és fokozza a fehérjék átíródását, illetve sejtmagba jutva transzkripciós faktorokat foszforilál, amellyel zömmel transzkripciót serkentő folyamatokat indít el.
MAP-kináz által foszforilált transzkripciós faktor (SRE - serum response element) három egységből áll: 2 SRF (serum response factor), harmadik rész: TCF (ternary complex factor). Foszforilációjukkal a célgén átírását aktiválják.
Aktiválódási mechanizmusa nem teljesen tisztázott - de szerepe kiemelt: jelátviteli pályák gyakran torkollnak ide.
Nem tirozin-kináz aktivitású receptorral működnek - de tirozin kináz aktivitáshoz kapcsolt a jelpálya.
Nevezéktan:
Fő funkciók:
Növekedési faktorokhoz hasonlóvá teszi őket a funkciójuk, de ált. eltérő célsejteken hatnak, és receptoraik nem rendelkeznek önálló tirozin kináz aktivitással, de szolúbilis TK aktivációt eredményeznek (receptor és TK viszonya tér el).
Ligand (megfelelő citokin) - specifikus receptoralegység + közös receptor alegység (hozzá több specifikus receptor alegység kötődhet, meghatározva a ligandkötést), ehhez egy szolúbilis TK köt, ami aktiválódva transzkripciós faktort foszforilál (és általában aktivál).
JAK tirozin kinázok: Janus-arcú kináz (kináz domén + pszeudokináz - funkcióképtelen, „kinázszerű” domén, SH2 domén, FERM domén - plazmamebránnal és citoszkeletonnal kapcsoló régió)
STAT fehérjék: signal transducers and activators of transcription - jelpályát továbbviszik és transzkripciós faktorként működnek. DNS kötő, SH2, transzaktiváló domén. Aktivációkor másik SH2 domén a transzaktivációs domén foszfátjához kapcsol, dimér magba delokalizálódik.
Receptor dimérhez köt az IL-4, mindkettőhöz köt - JAK1 (JAK3) aktiváció, STAT6 foszforiláció, dimerizáció, sejtmagba transzlokáció.
Jelpályák specifitását az adott jelpályához kötött IL és STAT fehérjék biztosítják, emellett a transzkripciós faktoroknak specifikus consensus szekvenciáik vannak DNS kötésre.
Az inzulin az általános metabolizmus egyik legfontosabb szabályozó hormonja, emellett fontos növekedési faktor.
Példa: Cukorbeteg kismama magas vércukorszintjére a magzat fokozott inzulinszekrécióval válaszol - a magas inzulinszint az inzulin-szerű növekedési faktorral együtt óriásnövést okoz.
Inzulin receptor négy egységes - 2 alfa lánc ec., 2 béta lánc transzmembrán doménnel rendelkezik. A receptor alapállapotban is heterotetramert alkot, nem szükséges további receptor-összekapcsolódás. Béta láncok inzulin kötésére keresztfoszforilálják egymást tirozin oldalláncokon. Foszfotirozinekhez kikötődhetnek fehérjék, de a biológiai hatásban az inzulin receptor szubsztrát fehérjék vesznek részt főként - receptor megfoszforilálja az IRS-1 fehérjét (inzulin receptor szubsztrát). Foszforilált IRS-1 dokkol különböző fehérjéket (dokkolófehérje - „kikötő”, állványfehérjétől eltérően csak tirozinon való foszforiláltság után tudnak kötni).
IRS hiányában a jelpálya nem, vagy csak igen rossz hatásfokkal működik. Knock-out (génhiányos) egérkísérletben IRS-1 gén tönkretétele után az egerek súlya kisebb lesz, csökken a glukóz tolerancia, később inzulin rezisztencia fejlődik ki - cukorbetegség irányába mutató tünetek. Egér életképessége az IRS-2-es és IRS-3-as izoforma jelenlétével, és bizonyos fokú kompenzációs hatásával magyarázható.
Endoplazmás retikulumban jelennek meg a PI3 kináz lipidtermékei (PI-3,4,5 triszP), ezáltal aktiválódik a PDK1, majd a PKCλ. A Golgi membránjában GLUT4 transzporterek ülnek, mellettük kis monomer G fehérjék közé tartozó, gátló hatású Rab4 fehérje található - ezt foszforilálja a PKCλ, a foszforilációval lehasad a Rab4, megszűnik a gátló hatás, vezikulák fűződnek le, a GLUT4 transzporterek a membránba jutnak. Inzulin-jel lecsengésével receptorok recirkulálnak.
Májsejtbe jutó glukóz aktiválódik UDP-glukózzá, ez beépülhet a glikogénbe glikogén-szintetáz által. Glikogén-foszforiláz glukóz-1-P-ra bontja le a glikogént.
Enzimek működését az inzulin/glukagon arány határozza meg - glukagon hatására cAMP szint nő, PKA glikogén szintetáz foszforilációjával az enzimet aktiválja - GSK3 az előfoszforilált glikogén szintetázt már foszforilálni tudja (a glikogén szintetáz kináz 3 aktív, de a defoszforilált GS nem szubsztrátja), a kettősen foszforilált GS már szubsztrátja a foszforiláznak. PP1G két foszfátot hasít le, ezzel teljesen deaktivál.
Inzulin-hatás: PI3-kináz lipidtermékei a sejtmembránban is találhatók - PDK1 membránhoz köt, aktiválja a membránhoz kötődő PKB-t, ez a GSK3 foszforilációját eredményezi, ami gátolja ezt az enzimet - így az nem foszforilálja meg az aktív glikogén-szintetázt, így az nem inaktiválódik. GSK3 gátlószerekkel cukorbetegségben a beteg állapotát javítani lehet, mert az ilyen inhibitor a vércukorszintet csökkenti.
„Édes hugyár” - inzulin relatív vagy abszolút hiányával jellemezhető betegség. Két típusa ismert: I. típusú („fiatalkori”), inzulinterápiával fenntartott állapot, II. típusú („időskori”) - diétával, mozgással, orális antidiabetikumokkal, végső esetben inzulinnal kezelt.
Terhesség indukálta cukorbetegség: hormonális változások megzavarják a szénhidrát-anyagcserét, szülés után rendeződő kórkép.
Csökkent glukóz tolerancia: cukorbetegség előszobája.
Az inzulin-rezisztencia pontos okai nem ismertek - inzulin jelenlétében is a glukózt az inzulinérzékeny szövetek (izom- és zsírszövet) csak korlátozott mértékben tudják felvenni. Ok lehet: genetikai háttér, elhízás - zsírszövet inzulinreceptorainak száma drasztikusan megnő (felületarányosan megmarad), IRS fokozott degradációja
Fiziológiás vércukorszint: 3,5-5,5 mM
100 g vagy 1 g/testsúlykg glukóz a betegnek - két óra után vissza kell állnia az eredeti vércukorszintnek, sőt, enyhe hipoglikémia alakul ki, ami nemsokára visszaáll eredeti szintre. Csökkent glukóz tolerancia esetén normál vércukorszintről indul a beteg, de két óra után magasabb marad a vércukorszint (7-8 mM). Cukorbetegségnél magasabb éhomi szintről indul a vizsgálat, és két óra múlva is igen magas a vércukorszint.
IRS-1 szintje az inzulinrezisztens betegekben fokozottan csökkent - ezáltal az inzulin jelpálya működése is csökkent.