PI
Signaltransduktion
Fosfatidylinositol och sekundära
budbärare
• Fosfolipas C (β, γ), PLCβ, γ
• PLCβ – GPCR,
PLCγ RTK/Cytokinreceptorer
– IP3, DAG
– Ca2+
• Calmodulin + olika Ca bindande proteiner
• CaM kinaser
– Protein kinas C, PKC
• NO cGMP
• Fosfoinositol-3-kinas, PI-3 kinas
CMB
Sammanfattning av receptor och
signaltransduktionsvägar
– Protein kinas B (PKB/Akt)
Signalling by the membrane
Extra cellular
Lipid bilayer
Intracellular
1
Membranlipider: Fosfolipider
Sekundära budbärare
Olika 2:a budbärare medverkar i intracellulär signalering
Påverkar bl.a. kinaser
Fosfatidylinositol (PI)
PI= Phosphatidyl-inositol
purinderivat
(adenosin, guanosin)
Ca 2+
Normalt 10 -7 M i cytosolen
inositol-1,4,5-trisfosfat (IP3)
1,2-diacylglycerol (DAG)
Lodish Fig 15-9
Inositol – en central aktör
OH
5
6
HO
1
OH
4
OH
HO
OH
3
2
fosfolipid
Syntesen av PhosphoInositider, DAG och IP3
Inositol
Följ steg för steg!
Inositol — 6-värd cyklisk alkohol
= Phospho-inositider
Lodish Fig 15-35
2
Fig 15-35
Fig 15-35
Phospholipase C, PLC
DAG
• Phospholipas C; 13 isotyper – två huvudtyper
PLCβ och PLCγ
– PLCβ – aktiveras av vissa GPCRs (membran
associerat)
– PLCγ – aktiveras av många RTKs och cytokinreceptorer (kan binda membranet)
IP3
Lodish Fig 15-35
3
PLC aktivering ger klyvning av PI, Ca2+frisättning och aktivering av PKC
Ca2+
Vad sker nedströms om PLC?
Ca2+-joner i ER
active
IP3 reglerar
Ca2+ frisätts i cytosolen
från ER
Produktion av “2d messengers”:
PI3 , DAG , Ca2+
Proteinkinas C (PKC)
aktiveras av Ca2+ och
DAG
Effektor: Protein kinas C, PKC
Mål: varierande, bla glukos
metabolismen
PLC aktivering ger extracellulär Ca2+frisättning och ökad [Ca2+ ]cyt
Ca2+-joner i ER
IP3 reglerar
Ca2+ frisätts i cytosolen
från ER
Proteinkinas C (PKC)
aktiveras av Ca2+ och
DAG
[Ca2+ ]cyt ökar
[Ca2+ ]ER minskar
Lodish Fig 15-36
modifierad
DAG reglerar proteinkinas C
• Funktionen hos DAG
är att aktivera PKC på
insidan av
cellmembranet
• Diacylglycerol (DAG)
förblir membranassocierad
• Proteinkinas C
regleras också av
Ca2+ i cytosolen
• Samspel mellan de
två grenarna i inositollipidsignalvägen
[Ca2+ ]cyt ökar
[Ca2+ ]ER minskar
Lodish Fig 15-36
modifierad
Öppnar kanal mot
extracellulär Ca2+
4
Aktivering av PLCβ av GPCRs
Aktivering av PLCγ av RTKs och
cytokin receptorer
PLCγ binder till en aktiverad RTK genom sin SH2 domän och förs upp till insidan på
membranet. PLCγ binder till PI 4,5-P2 med PH domänen. RTK fosforylerar PLCγ
vilket ökar dess katalytiska aktivitet att klyva PIP2 till DAG och IP3
PH-domain (pleckstrin homology domain):
binder PIP2 fosfolipider
Gα0 eller Gαq
P
PLCγ
P
GPCRs som interagerar med vissa G protein (Gα0, Gαq) kan aktivera PLC
SH2-domän: binder Fosfo-Y,
PLCγ är ett multidomänprotein som lokaliseras till
membranets insida med SH2 domänen till fosfo-Y i
aktiverad RTK
PH domän: binder PIP2 fosfolipider
“CCC”-regeln
• PLC
• Ca2+
• PKC
(DAG-IP3)
Katalytisk domän
SH2 domän: binder Phospho-tyrosin i RTKs,
5
Ca2+
har många effekter i
cytoplasman
Calmodulin binder fyra Ca 2+-joner
• Påverkar olika Ca2+ – bindande proteiner
– Calmodulin ett av de viktigaste
– Modulator av andra proteiner
• Påverkar membranvesikeltransport och
fusion med plasmamembranet
• Muskel kontraktion
• cAMP nedbrytning
• Kväveoxid (NO) syntes
Calmodulin i cytosolen medierar Ca2+-effekter i cytoplasman
Påverkar Ca2+/calmodulin-beroende kinaser,
aktiverar cAMP-degradering och NO-syntes
Lodish Fig 3-31
NO och intracell. guanylatcyklas
NO syntas (NOS)
• Syntes av kväveoxid ( NO ) av enzyme
NO syntas (NOS)
L-arginine + 3/2 NADPH + H+ + 2 O2
Ca2+
= eNOS3 (endotelialt Nos)
citrulline + NO + 3/2 NADP+
Lodish Fig 15-37
Cykliskt GMP
Relaxerar glatta muskelceller kring blodkärl
6
Kväveoxid och cGMP-syntes
• Aktiverat Ca2+/calmodulin stimulerar
bildning av gasen kväveoxid (NO,
kvävemonoxid) från arginin
• Löslig cytosolisk och transmembran
form av guanylatcyklas
• Lösligt guanylatcyklas aktiveras av NO
• Cykliskt GMP reglerar aktiviteten hos
specifikt proteinkinas (PKG), leder till
muskel-avslappning runt blodkärlen
Sammanfattning av receptor och
signaltransduktionsvägar
Phosphatidyl Inositol-3 kinas
(PI-3K)
Effektor: Aktivering av protein
kinas B, PKB (Akt)
Mål: anti-apoptotisk reglering,
insulin reglering mm.
Translokering av PI-3 kinaset till sitt substrat
med hjälp av RTKs och cytokin receptorer
PI-3 K binder till en aktiverad RTK genom sin SH2 domän och förs upp till insidan
på membranet. PI-3 kinaset fosforylerar PI 4,5-P2, och PI 4-P.
SH2-domän: binder phospho-Y i RTK,
P
PI-3 K
Kinase domän
Modifierad fig
7
Mer om fosfatidylinositolerna
Lodish Fig 16-25
Ingen PLCklyvning
PIP-5 kinas
PIP-5 kinas
Fosfatidylinositol4-fosfat
PI-3 kinas
Lodish Fig 16-25
PI3-kinas aktiverar PKB/Akt
• Proteinkinas B/Akt
(stimulerar bl.a. cellöverlevnad)
•
RTK-signalering
via Ras-oberoende
väg (PI-3 kinas, Akt)
PKB (=Akt)
Många substrat, beroende på RTK
• Inhibering av pro-apoptotiskt celldödsprotein
(Bad)
• Inhibering av pro-apoptotiska transkriptionsfaktorer (FoxO3a)
Insulin receptor (RTK) aktiverar PKB
PKB aktiverar glukos transportörer (GLUT4)
Glukos tas då upp av cellerna
Lodish Fig 16-26
8
Glukos leder till insulin-frisättning av
beta cellerna i pankreas
Sammanfattning
• Sekundära budbärare deltar i en rad
signalöverföringar i cellen
• Aktivering av fosfolipas C ger IP3 som
reglerar fritt Ca2+ och DAG som tillsammans
aktiverar proteinkinas C
• PI-3 kinas fosforylerar fosfatidylinositoler i
cellmembranet vilka leder till aktivering av
PKB
• Signalkaskaderna aktiverar protein kinaser
(PKC resp. PKB) med olika substrat bla.
transkriptionsfaktorer som translokeras till
kärnan
9
