College 8; 9-12
De GPCRs zijn transmembraaneiwitten,
bestaande uit 7 α-helices die niet netjes op
een rijtje zitten maar met elkaar gaan
clusteren waardoor er een bundel van helices
door het membraan heen wordt gevormd.
Zijn belangrijke receptoren voor
neurotransmitters en veel medicijnen binden
aan monoamine GPCR klasse. Aan de
buitenkant van de cel bevinden zich
additionele functionaliteitsdomeinen waarin ze
kleine moleculen kunnen binden of eiwitten
kunnen herkennen en aan de binnenkant loops
die conformatieveranderingen kunnen ondergaan
en daarmee andere eiwitten activeren; G
eiwitten. Op deze afbeelding is het een G eiwit
trimeer, bestaande uit een α, β en γ unit. Deze
zitten met vetzuurstaarten in het membraan
gebonden. De α subunit bindt aan het GTP (actief) of GDP (inactief). Wanneer er een signaalmolecuul
(primaire boodschapper) aankomt bij de inactieve GPCR, bindt deze hieraan. Dit leidt tot een
conformatieverandering van de GPCR wat weer leidt tot een conformatieverandering in het G eiwit
waardoor er GTP in plaats van GDP bindt en de α
subunit actief wordt en zich afscheid van de β en γ
subunit; hierdoor worden zij ook actief. Zo krijg je
twee signalerende moleculen; de α subunit en de βγ
subunit. Wanneer deze g eiwit geactiveerd zijn,
moeten ze een signaal (secundaire boodschap)
doorgeven; doen ze door middel van het activeren
van enzymen. Deze secundaire boodschappen
activeren vervolgens weer andere eiwitten.
Voorbeelden van belangrijke secundaire
boodschappen:
- cAMP, cGMP. cAMP wordt gevormd
uit de trifosfaat van ATP. Het enzym adenyl cyclase zet dit om in cyclisch
AMP; zorgt ervoor dat er twee fosfaatgroepen worden verwijderd. Dit
wordt weer gedeactiveerd door middel van cyclisch AMP
phosphodiesterase. Op de afbeelding zijn een paar
signaalmoleculen/primaire boodschappers weergeven die leiden tot de
activatie van cAMP als secundaire boodschapper; al deze primaire
boodschappers leiden tot de productie van dezelfde secundaire
boodschappers die allemaal weer andere gevolgen hebben omdat de
secundaire boodschappers geproduceerd worden in andere celtypen met
een andere omgeving van eiwitten.
Dit cAMP activeert cAMP-dependent protein kinase (PKA). Dit wordt
normaal gesproken inactief gehouden door twee regulerende
subeenheden. Wanneer er cAMP geproduceerd word, bindt dit aan de
regulerende subeenheden zodat deze een conformatieverandering
ondergaan en het PKA
, vrijkomt en ook een conformatieverandering ondervind.
De α subeenheid van het G eiwit bindt aan het adenyl
cyclase in het membraan. Door deze binding wordt het
enzym geactiveerd waardoor het ATP omzet in cAMP. Dit is
een amplificatie; met één signaalmolecuul worden er
meerdere cAMP gevormd. cAMP activeert het PKA wat
vervolgens de kern ingaat en een transcriptiefactor
fosforyleert. Alleen dan kan deze binden aan het
responselement en gen transcriptie aanzetten.
- calcium ionen
- inositol 1,4,5-triphosphate (IP3)
- Diacylglycerol (DAG)
cAMP ging via het enzym adenyl cyclase, maar calcium, IP3 en DAG gaan via
het enzym fosfolipase C. Het GPCR wordt geactiveerd door het
signaalmolecuul -> activeert het G eiwit -> bindt aan
fosfolipase C; hydrolyseert de binding tussen een
lipidgroep en een fosfaat (splitst het PI,-biphosphate
waardoor inositol 1,4,5-triphosphate en diaclyglycerol
ontstaan). Beide acteren als secundaire boodschapper;
inositol 1,4,5-triphosphate bindt aan ionkanalen in het
ER waardoor deze ionkanalen opengaan en het calcium
uit het ER vrijkomt en in het cytoplasma terecht komt.
Calcium en diacylglycerol binden beide aan kinase C
(PKC) waardoor dit geactiveerd wordt.
Naast de activatie van PKC, doet calcium nog meer; zo
bindt het aan calmoduline, welke weer aan heel veel
andere eiwitten bindt en hun activiteit beïnvloed.
Calmoduline heeft vier bindingsplekken voor Calcium.
Na de binding is het een geordende 3D structuur
waarmee het kan binden aan de α helix van een ander eiwit en zo de
activiteit kan reguleren.
Calmoduline activatie kan leiden tot:
- CaM kinase activatie; normaal is het CaM kinase
inactief; het heeft een C-terminus waarmee het als
het ware zichzelf inhibeert. Calmobuline trekt deze
C-terminus er als het ware uit waardoor de actieve
site vrij komt te liggen en het gefosforyleerd wordt.
Hierdoor wordt de calciumconcentratie lager, het
kinase blijft actief en kan andere
eiwitten activeren waardoor ze
actief worden.
- Autofosforylatie
- Fosforylatie target eiwit (bv
transcriptiefactor)
Enzym gekoppelde receptoren
Twee verschillende typen, beide vangen een
signaalmolecuul op en zorgen ervoor dat aan de
binnenkant van de cel
een enzymatische
reactie optreedt:
De GPCRs zijn transmembraaneiwitten,
bestaande uit 7 α-helices die niet netjes op
een rijtje zitten maar met elkaar gaan
clusteren waardoor er een bundel van helices
door het membraan heen wordt gevormd.
Zijn belangrijke receptoren voor
neurotransmitters en veel medicijnen binden
aan monoamine GPCR klasse. Aan de
buitenkant van de cel bevinden zich
additionele functionaliteitsdomeinen waarin ze
kleine moleculen kunnen binden of eiwitten
kunnen herkennen en aan de binnenkant loops
die conformatieveranderingen kunnen ondergaan
en daarmee andere eiwitten activeren; G
eiwitten. Op deze afbeelding is het een G eiwit
trimeer, bestaande uit een α, β en γ unit. Deze
zitten met vetzuurstaarten in het membraan
gebonden. De α subunit bindt aan het GTP (actief) of GDP (inactief). Wanneer er een signaalmolecuul
(primaire boodschapper) aankomt bij de inactieve GPCR, bindt deze hieraan. Dit leidt tot een
conformatieverandering van de GPCR wat weer leidt tot een conformatieverandering in het G eiwit
waardoor er GTP in plaats van GDP bindt en de α
subunit actief wordt en zich afscheid van de β en γ
subunit; hierdoor worden zij ook actief. Zo krijg je
twee signalerende moleculen; de α subunit en de βγ
subunit. Wanneer deze g eiwit geactiveerd zijn,
moeten ze een signaal (secundaire boodschap)
doorgeven; doen ze door middel van het activeren
van enzymen. Deze secundaire boodschappen
activeren vervolgens weer andere eiwitten.
Voorbeelden van belangrijke secundaire
boodschappen:
- cAMP, cGMP. cAMP wordt gevormd
uit de trifosfaat van ATP. Het enzym adenyl cyclase zet dit om in cyclisch
AMP; zorgt ervoor dat er twee fosfaatgroepen worden verwijderd. Dit
wordt weer gedeactiveerd door middel van cyclisch AMP
phosphodiesterase. Op de afbeelding zijn een paar
signaalmoleculen/primaire boodschappers weergeven die leiden tot de
activatie van cAMP als secundaire boodschapper; al deze primaire
boodschappers leiden tot de productie van dezelfde secundaire
boodschappers die allemaal weer andere gevolgen hebben omdat de
secundaire boodschappers geproduceerd worden in andere celtypen met
een andere omgeving van eiwitten.
Dit cAMP activeert cAMP-dependent protein kinase (PKA). Dit wordt
normaal gesproken inactief gehouden door twee regulerende
subeenheden. Wanneer er cAMP geproduceerd word, bindt dit aan de
regulerende subeenheden zodat deze een conformatieverandering
ondergaan en het PKA
, vrijkomt en ook een conformatieverandering ondervind.
De α subeenheid van het G eiwit bindt aan het adenyl
cyclase in het membraan. Door deze binding wordt het
enzym geactiveerd waardoor het ATP omzet in cAMP. Dit is
een amplificatie; met één signaalmolecuul worden er
meerdere cAMP gevormd. cAMP activeert het PKA wat
vervolgens de kern ingaat en een transcriptiefactor
fosforyleert. Alleen dan kan deze binden aan het
responselement en gen transcriptie aanzetten.
- calcium ionen
- inositol 1,4,5-triphosphate (IP3)
- Diacylglycerol (DAG)
cAMP ging via het enzym adenyl cyclase, maar calcium, IP3 en DAG gaan via
het enzym fosfolipase C. Het GPCR wordt geactiveerd door het
signaalmolecuul -> activeert het G eiwit -> bindt aan
fosfolipase C; hydrolyseert de binding tussen een
lipidgroep en een fosfaat (splitst het PI,-biphosphate
waardoor inositol 1,4,5-triphosphate en diaclyglycerol
ontstaan). Beide acteren als secundaire boodschapper;
inositol 1,4,5-triphosphate bindt aan ionkanalen in het
ER waardoor deze ionkanalen opengaan en het calcium
uit het ER vrijkomt en in het cytoplasma terecht komt.
Calcium en diacylglycerol binden beide aan kinase C
(PKC) waardoor dit geactiveerd wordt.
Naast de activatie van PKC, doet calcium nog meer; zo
bindt het aan calmoduline, welke weer aan heel veel
andere eiwitten bindt en hun activiteit beïnvloed.
Calmoduline heeft vier bindingsplekken voor Calcium.
Na de binding is het een geordende 3D structuur
waarmee het kan binden aan de α helix van een ander eiwit en zo de
activiteit kan reguleren.
Calmoduline activatie kan leiden tot:
- CaM kinase activatie; normaal is het CaM kinase
inactief; het heeft een C-terminus waarmee het als
het ware zichzelf inhibeert. Calmobuline trekt deze
C-terminus er als het ware uit waardoor de actieve
site vrij komt te liggen en het gefosforyleerd wordt.
Hierdoor wordt de calciumconcentratie lager, het
kinase blijft actief en kan andere
eiwitten activeren waardoor ze
actief worden.
- Autofosforylatie
- Fosforylatie target eiwit (bv
transcriptiefactor)
Enzym gekoppelde receptoren
Twee verschillende typen, beide vangen een
signaalmolecuul op en zorgen ervoor dat aan de
binnenkant van de cel
een enzymatische
reactie optreedt:
