BIOFIZIKA. Jelátvitel

BIOFIZIKA 2012 – 10 – 27 Jelátvitel

Liliom Károly MTA TTK Enzimológiai Intézet [email protected]

A biofizika előadások temaMkája •  •  •  •  •  •  •  •  •  •  •  •  •  • 

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.

09-‐03 09-‐10 09-‐17 09-‐24 10-‐01 10-‐08 10-‐15 10-‐27 10-‐29 11-‐05 11-‐12 11-‐19 11-‐26 12-‐03

Biofizika: fizikai szemlélet, modellalkotás, biometria SZÜNET Az érzékelés biofizikája Mikrostruktúrák Zárthelyi dolgozat 1 Sejtmembránok, lipid-‐fehérje kölcsönhatások Membránpotenciál, transzport biológiai membránokban Jelátvitel Zárthelyi dolgozat 2 Metodika-‐1: Morfológia, lokalizáció, kölcsönhatás (mikroszkópia) Metodika-‐2: Szerkezetmeghatározás (krisztallográfia, NMR, CD) Metodika-‐3: Kölcsönhatás és szerkezet jellemzése: spektroszkópia Metodika-‐4: Kölcsönhatások valósidejű követése: SPR, QCM Zárthelyi dolgozat 3 Pótzárthelyi -‐ 2012. 12. 11. 10h-‐12h

Biofizika, 2012, Liliom Károly

2

Akhv transzporterek (folyt.) P-‐hpusú ATP-‐áz (foszforilálódik, vanadát gátolja) V-‐hpusú (Vakuoláris) ATP-‐áz F-‐hpusú (energy coupling Factor) ABC-‐transzporterek (MDR)

Nature 2012-‐10-‐25: C.elegans P-‐glikoprotein kristályszerkezetét meghatározták. A humán P-‐gp (MDR, ABCB1) szerkezetére homológia-‐modellt képeztek, amely összhangban van a kísérleM adatokkal. Orvosi jelentősége a mulMdrog-‐ rezisztencia gátlása kemoterápiában. Biofizika, 2012, Liliom Károly

3

PMCA

Ca2+-‐jelátvitel

SERCA Biofizika, 2012, Liliom Károly

4

Jelátvitel = kommunikáció Külső hatások (ingerek) = elsődleges hírvivők (hormonok, transzmi2erek, mediátorok) Receptorok = bármilyen sejnelszíni vagy sejten belüli fehérje, amely hírvivőre reagál… (GPCR, RTK, integrinek,…) Effektorok = azok a fehérjék, amelyek a receptorok akMvációjára lépnek működésbe (kinázok, foszfatázok, foszfolipázok, nukleo@d-‐ciklázok…, kalmodulin) Másodlagos hírvivők = az effektor fehérjék termékei (cAMP, cGMP, IP3, AA, Ca2+,…) Végső hatás = valamely transzkripciós faktor akMvációja = génáhrás szabályozása EDDIG OLYAN SZÉP EGYSZERŰ VOLT A KÉP = ÖNÁLLÓ JELPÁLYÁK DE NEM ILYEN EGYSZERŰ: Modulátorok = adapter és állványfehérjék, amelyek módosítják a receptorok és effektorok kapcsolatait “Harmadlagos” hírvivők; Egyszerre elsődleges és másodlagos hírvivők, CROSSTALK Biofizika, 2012, Liliom Károly

5

Jelátvitel – jelpályák

Hagyományosan párkölcsönhatások vizsgálata és abból a jelpályák rekonstrukciója… Biofizika, 2012, Liliom Károly

6

Jelátviteli hálózat(ok)

Y2H (HTS) és/vagy a szakirodalomból adatgyűjtés (data-‐mining) Biofizika, 2012, Liliom Károly

7

Mindenü} jelen – Ca2+-‐jelpálya


8

Szívizomsejt – autonóm Ca2+-‐jelek


9

Jelátvitel – jelpályák -‐ modellek

Kiválasztjuk az ado} jelátviteli fehérje (i} pl MAPK) kölcsönhatási hálózatából a fontosnak gondolt kapcsolatokat és az o} szereplő kötődésekre felírjuk az aokat leíró differenciál-‐ egyenleteket (természetesen csak akkor van értelme, ha kísérleMleg megalapozo} paramétereket tudunk használni, theát ismerjük a kötődési állandókat és a stöchiometriát) Biofizika, 2012, Liliom Károly

10

Jelpálya dinamika


11

Jelpálya dinamika


12

Transzlokáció mechanizmusai

A sötétadaptált esethez képest a megvilágítás hatására néhány perc ala} teljesen átrendeződik a transzducin és az arresMn lokalizációja. Mi lehet a transzlokáció mechanizmusa? Úgy tűnik, hogy a hajtóerő alapjában véve a diffúzió, az irányultságot és a megvilágítás-‐függést a kölcsönható partnerek, elsősorban a rodopszin, térben korlátozo} elhelyezkedése biztosítja. (tényleges szabad diffúzió – vezikuláris transzport – akhv citoszkeletális mozgatás) Biofizika, 2012, Liliom Károly

13


A Ras kismolsúlyú vagy monomer GTP-‐áz az egyik közponM jelfeldolgozó fehérje, egy molekuláris kapcsoló, amelynek akMvitását nagyban befolyásolja a membránhoz kötődése. Biofizika, 2012, Liliom Károly

14

Transzlokáció mechanizmusai A H/NRas formák membrán-‐ asszociációjáért farnezil és palmitoil csoportok felelnek poszt-‐transzlációs módosítás útján, míg a KRas esetén ezt a farneziláció melle} a C-‐ terminális rész pozihv töltései segíMk elő. A dinamikus redisztribúció fenntartásához de-‐palmitoiláció illetve a savas kalmodulinhoz kötődés vagy foszforiláció szükséges. A Ras dinamikus transzlokációja az endocitózishoz kötö}.


15


A PDE∂ egy prenilkötő fehérje, amely hozzájárul a különböző Ras fehérjék plazmamembrán-‐asszociációjának stabilizálásához. Ha csendesítjük a PDE∂ szintjét, a Ras fehérjék átvándorolnak az endoplazmás reMkulumba, gyengítve a jeltovábbítás hatékonyságát. Biofizika, 2012, Liliom Károly

16

Transzlokáció mechanizmusai A KRas a pozihv töltéseket hordozó C-‐ terminális régiójával kapcsolódik a membrán-‐ foszfolipidek negahv fejcsoportjaihoz, a membránkötődést a farnezil-‐csoport is segíM. A 181-‐es szerin foszforilációja (PKC) elegendő a membránról való leválásához.

Posztranszlációs módosítások, amelyek közvetlenül befolyásolják a Ras fehérjék membrán-‐asszociációját. Biofizika, 2012, Liliom Károly

17

Jelátvitel endocitózissal

Az endocitózis szolgálhatja a jelcsendesítést (eltávolítja a jelforrást a membránról, illetve lizoszomába irányítás), a jelfenntartást (együ} tartja a szignálkomplexet) és a jelgenerálást is, mindegyik mechanizmusra több példa is ismert. Biofizika, 2012, Liliom Károly

18

Jelátvitel = dinamika Térbeli és időbeli követés egyaránt fontos (kompartmentalizáció) Ciklikus folyamatok sztochaszMkus elemekkel tarkítva alkotják a szabályozási köröket EGY ÉLŐ SEJTBEN MINDIG TÖTÉNIK VALMI

naiv idegsejthálózat fejlődő szemben, sötétben Biofizika, 2012, Liliom Károly

19

BIOFIZIKA. Jelátvitel

Recommend Documents