Casus 4 – Communicatie tussen cellen
Leerdoel 1: Hoe werkt signaaltransductie?
Het basis principe van signaaltransductie is dat een bericht van de ene cel wordt
doorgestuurd naar de ander. Tussen cellen komt dat doordat de signaal cel een bepaald
type signaalmolecuul ofwel de ligand kan verzenden wat vervolgens ontvangen kan worden
door een bepaald soort target cel.
Die target cellen bevat receptor eiwitten, die het signaal kunnen ontvangen en erop kunnen
reageren.
De signaaltransductie begint zo snel als dat de receptor de ligand ontvangt. Het gaat
dan om een extracellulair signaal (dus van buitenaf) dat omgezet wordt in een
intracellulair signaal (binnenin) en op deze manier wordt het gedrag van de target cel
beïnvloedt.
Het gaat er in ieder geval om dat het signaal door de receptor wordt opgevangen,
wordt omgezet in een signaal voor binnen in de cel en dat er vervolgens een cascade
kan ontstaan van effector eiwitten die ervoor zorgen dat het signaal tot zijn werking
komt en de cel een bepaalde functie uitoefent.
Extracellulaire signalen kunnen werken op grote en kleine afstand tussen cellen.
Wanneer de cellen heel dichtbij elkaar in de buurt verblijven vind er contact-
afhankelijke signalering plaats, hierbij blijft de ligand vastzitten aan het
membraan van de cel waar het aan vast zit en pas als het gebonden heeft
aan de juiste receptor laat het lost en zal er dus een reactie ontstaan.
In de meeste gevallen is het dat de ligand de extracellulaire matrix
wordt ingestuurd opzoek naar de juiste receptor. In dit geval zijn die
liganden meestal “local mediators”. Zij kunnen binden aan receptoren
op cellen dicht in de buurt en dus vindt er paracriene signalering.
Ook zijn er cellen dit zichzelf kunnen activeren door het afstaan en
opnemen van een eigen ligand, in dit geval is het autocriene
signalering. De signaal cel is dan dezelfde als de targetcel.
Dan zijn er 2 soorten signalen voor hele lange afstanden
o Synaptisch: hierbij wordt het signaal verzonden via
axonen die vervolgens via chemische synapsen het
signaal kunnen doorgeven aan de target cel. Bijv.
zenuwcellen zodra een neuron geactiveerd is,
verzendt het een actiepotentiaal (elektrisch impuls). Dit
signaal schiet dan door het axon heen en zodra het bij de
synaptische spleet is aangekomen, activeert het de
uitscheiding van neurotransmitters (chemische
signalen). De neurotransmitters zijn in het axon verpakt
in blaasjes en doordat zij versmelten met het
membraan komen ze vrij in de synaptische spleet
tussen de signaal cel en de target cel. De
neurotransmitter kan vervolgens binden aan de ion-
kanalen op de post-synaptische cel waardoor zij
openen en de transmitter naar binnen kunnen.
o Endocriene: wanneer de signalen (vaak hormonen)
worden verzonden via de bloedbaan. Doordat de
bloedbaan overal in het lichaam komt, kunnen deze
signalen ook door het hele lichaam opgevangen
worden.
De functie van een receptor is het binden van de ligand en dan
vervolgens de cel aansporen tot een bepaalde reactie. De
, bindingskant van de receptor bevat een complexe structuur en is zodanig gevormd dat het
alleen specifieke bedoelde liganden kan binden. Op deze manier is het voor de ligand
mogelijk om alleen te binden aan de daarvoor bedoelde receptor.
De meeste receptoren bevinden zich in de vorm van een membraaneiwit op het
membraan van de target cel. Zodra de ligand dan bind kan deze receptor een
intracellulair signaal verzenden waardoor de cel een functie krijgt.
Er zijn echter ook receptoren die zich binnen in de cel bevinden. Ten eerste is dit veel
minder efficiënt omdat dat het signaal dus van buitenaf niet kan zien of het de goede
cel is waar het kan binden. Deze manier is alleen mogelijk met kleine en hydrofobe
moleculen (slecht oplosbaar in water), omdat ze zelf via diffusie door het
celmembraan heen moeten komen. Deze moleculen worden vaak verzonden via de
bloedbaan of in het cytosol via speciale transport eiwitten.
a. Welke typen receptoren bestaan er?
De meest voorkomende vorm van receptoren zijn die wat op het celmembraan zitten. Die
andere worden niet vaak gebruikt omdat ze totaal niet efficiënt zijn!
De 3 hoofdtypes van receptoren zijn ion-channel linked receptors & G-protein linked
receptors & enzym-linked receptors.
Ion-channel linked receptoren: deze receptoren worden ook wel transmitter-gated
ionchannels genoemd. Het resulterende signaal van deze receptoren is een flow van
ionen langs het membraan wat een elektrische stroom veroorzaakt.
o In dit geval is de ligand een vorm van een neurotransmitter en zodra deze
bindt aan de receptor zal deze onmiddellijk openen.
o Er zijn altijd 2 zijdes aan zo een receptor de bindingszijde (allosteric side) en
de openingszijde.
o De neurotransmitter kan door zijn binding de membraan permeabiliteit
veranderen waardoor de ionen de cel in en uit kunnen.
G-protein linked receptoren: de receptoren bestaan uit 7 transmembranen alfa
helixen. Deze receptor bestaat dus uit een helix die 7 keer over het celmembraan een
draait. Deze receptor kan vervolgens binden aan een G-eiwit, welke bestaan uit 3
onderdelen (heterotrimeer) alfa/bèta/gamma. Deze G-eiwitten binden aan een
GDP enzym waardoor ze kunnen binden aan de receptor en de receptor dus actief
wordt.
o Zodra er een ligand bind aan de receptor kan het alfa onderdeel een fosfaat
groep toevoegen aan het GDP enzym waardoor het GTP wordt. Doordat alfa
nu gebruikt is zal dit onderdeel loslaten en zelfstandig aan het membraan
koppelen. Dit onderdeel is nu beschikbaar als receptor om te binden aan een
eigen doeleiwit (enzym of ion)
o Ook het bèta/gamma complex zal loslaten door de verwisseling van GDP naar
GTP en ook dit complex is beschikbaar voor een eigen doeleiwit.
o Uiteindelijk kan het alfacomplex het GTP weer hydrolyseren waardoor het
opnieuw GDP wordt, zodra dit gebeurd wordt het G-eiwit uitgezet (inactief
gemaakt) en stopt het dus met functioneren. Hierdoor zal het G-eiwit weer één
geheel worden van 3 eenheden en zal de ligand loslaten van de receptor.
Leerdoel 1: Hoe werkt signaaltransductie?
Het basis principe van signaaltransductie is dat een bericht van de ene cel wordt
doorgestuurd naar de ander. Tussen cellen komt dat doordat de signaal cel een bepaald
type signaalmolecuul ofwel de ligand kan verzenden wat vervolgens ontvangen kan worden
door een bepaald soort target cel.
Die target cellen bevat receptor eiwitten, die het signaal kunnen ontvangen en erop kunnen
reageren.
De signaaltransductie begint zo snel als dat de receptor de ligand ontvangt. Het gaat
dan om een extracellulair signaal (dus van buitenaf) dat omgezet wordt in een
intracellulair signaal (binnenin) en op deze manier wordt het gedrag van de target cel
beïnvloedt.
Het gaat er in ieder geval om dat het signaal door de receptor wordt opgevangen,
wordt omgezet in een signaal voor binnen in de cel en dat er vervolgens een cascade
kan ontstaan van effector eiwitten die ervoor zorgen dat het signaal tot zijn werking
komt en de cel een bepaalde functie uitoefent.
Extracellulaire signalen kunnen werken op grote en kleine afstand tussen cellen.
Wanneer de cellen heel dichtbij elkaar in de buurt verblijven vind er contact-
afhankelijke signalering plaats, hierbij blijft de ligand vastzitten aan het
membraan van de cel waar het aan vast zit en pas als het gebonden heeft
aan de juiste receptor laat het lost en zal er dus een reactie ontstaan.
In de meeste gevallen is het dat de ligand de extracellulaire matrix
wordt ingestuurd opzoek naar de juiste receptor. In dit geval zijn die
liganden meestal “local mediators”. Zij kunnen binden aan receptoren
op cellen dicht in de buurt en dus vindt er paracriene signalering.
Ook zijn er cellen dit zichzelf kunnen activeren door het afstaan en
opnemen van een eigen ligand, in dit geval is het autocriene
signalering. De signaal cel is dan dezelfde als de targetcel.
Dan zijn er 2 soorten signalen voor hele lange afstanden
o Synaptisch: hierbij wordt het signaal verzonden via
axonen die vervolgens via chemische synapsen het
signaal kunnen doorgeven aan de target cel. Bijv.
zenuwcellen zodra een neuron geactiveerd is,
verzendt het een actiepotentiaal (elektrisch impuls). Dit
signaal schiet dan door het axon heen en zodra het bij de
synaptische spleet is aangekomen, activeert het de
uitscheiding van neurotransmitters (chemische
signalen). De neurotransmitters zijn in het axon verpakt
in blaasjes en doordat zij versmelten met het
membraan komen ze vrij in de synaptische spleet
tussen de signaal cel en de target cel. De
neurotransmitter kan vervolgens binden aan de ion-
kanalen op de post-synaptische cel waardoor zij
openen en de transmitter naar binnen kunnen.
o Endocriene: wanneer de signalen (vaak hormonen)
worden verzonden via de bloedbaan. Doordat de
bloedbaan overal in het lichaam komt, kunnen deze
signalen ook door het hele lichaam opgevangen
worden.
De functie van een receptor is het binden van de ligand en dan
vervolgens de cel aansporen tot een bepaalde reactie. De
, bindingskant van de receptor bevat een complexe structuur en is zodanig gevormd dat het
alleen specifieke bedoelde liganden kan binden. Op deze manier is het voor de ligand
mogelijk om alleen te binden aan de daarvoor bedoelde receptor.
De meeste receptoren bevinden zich in de vorm van een membraaneiwit op het
membraan van de target cel. Zodra de ligand dan bind kan deze receptor een
intracellulair signaal verzenden waardoor de cel een functie krijgt.
Er zijn echter ook receptoren die zich binnen in de cel bevinden. Ten eerste is dit veel
minder efficiënt omdat dat het signaal dus van buitenaf niet kan zien of het de goede
cel is waar het kan binden. Deze manier is alleen mogelijk met kleine en hydrofobe
moleculen (slecht oplosbaar in water), omdat ze zelf via diffusie door het
celmembraan heen moeten komen. Deze moleculen worden vaak verzonden via de
bloedbaan of in het cytosol via speciale transport eiwitten.
a. Welke typen receptoren bestaan er?
De meest voorkomende vorm van receptoren zijn die wat op het celmembraan zitten. Die
andere worden niet vaak gebruikt omdat ze totaal niet efficiënt zijn!
De 3 hoofdtypes van receptoren zijn ion-channel linked receptors & G-protein linked
receptors & enzym-linked receptors.
Ion-channel linked receptoren: deze receptoren worden ook wel transmitter-gated
ionchannels genoemd. Het resulterende signaal van deze receptoren is een flow van
ionen langs het membraan wat een elektrische stroom veroorzaakt.
o In dit geval is de ligand een vorm van een neurotransmitter en zodra deze
bindt aan de receptor zal deze onmiddellijk openen.
o Er zijn altijd 2 zijdes aan zo een receptor de bindingszijde (allosteric side) en
de openingszijde.
o De neurotransmitter kan door zijn binding de membraan permeabiliteit
veranderen waardoor de ionen de cel in en uit kunnen.
G-protein linked receptoren: de receptoren bestaan uit 7 transmembranen alfa
helixen. Deze receptor bestaat dus uit een helix die 7 keer over het celmembraan een
draait. Deze receptor kan vervolgens binden aan een G-eiwit, welke bestaan uit 3
onderdelen (heterotrimeer) alfa/bèta/gamma. Deze G-eiwitten binden aan een
GDP enzym waardoor ze kunnen binden aan de receptor en de receptor dus actief
wordt.
o Zodra er een ligand bind aan de receptor kan het alfa onderdeel een fosfaat
groep toevoegen aan het GDP enzym waardoor het GTP wordt. Doordat alfa
nu gebruikt is zal dit onderdeel loslaten en zelfstandig aan het membraan
koppelen. Dit onderdeel is nu beschikbaar als receptor om te binden aan een
eigen doeleiwit (enzym of ion)
o Ook het bèta/gamma complex zal loslaten door de verwisseling van GDP naar
GTP en ook dit complex is beschikbaar voor een eigen doeleiwit.
o Uiteindelijk kan het alfacomplex het GTP weer hydrolyseren waardoor het
opnieuw GDP wordt, zodra dit gebeurd wordt het G-eiwit uitgezet (inactief
gemaakt) en stopt het dus met functioneren. Hierdoor zal het G-eiwit weer één
geheel worden van 3 eenheden en zal de ligand loslaten van de receptor.
