Cellesignalisering II: Reseptor tyrosin kinaser, cytosoliske kinaser

Transkript

1 Cellesignalisering II: Reseptor tyrosin kinaser, cytosoliske kinaser! Introduksjon! Definisjon og klassifisering! Kinasefamilier: Receptor/cytosol! Receptor Tyrosin kinase-mediert signalisering! MAP kinase signalveier! Cellulære responser regulert av MAPKer! Protein kinase C! Gjær to-hybridsystem! Plante MAP kinaser! Bakterielle kinaser

2 Introduksjon! Vekstfaktorer stimulerer celler til deling og differensiering! Dette omfatter bl.a. dublisering av DNA i kjernen og mitose! Ekstracellulære signalmolekyl fester på celleoverflata, hvordan formidles beskjeden til kjernen?

3 Definisjon kinaser: enzymatisk phosphorylering av proteiner eller fosfolipider kinase P protein protein phosphatase Not phosphorylated Phosphorylated Inactive Active

4 Klassifisering Kinaser grupperes etter hvilke aminosyrer de fosforylerer, to klasser:! tyrosinkinaser gjenkjennelsessekvens: lys/arg-x-x-asp/glu-x-x-x-tyr! serine/threoninkinaser gjenkjennelsessekvens: arg-arg-x-ser-x- eller arg-arg-x-thr-x

5 Fosforylering av Ser og Tyr donasjon av fosfat fra ATP

6 Kinase familier! Ser/Thr kinaser omfatter: capk (eller protein kinase A, PKA), cgmp-avhengig protein kinase, protein kinase B (PKB), protein kinase C (PKC), G protein koblet receptor kinase (βark, rhodopsin kinase)! Tyr kinaser omfatter: Receptor tyr kinaser = intern kinaseaktivitet i receptor cytosolisk domene (eks vekstfaktor R), cytosoliske: JAK1, JAK2, Tyk. JAKs involvert i cytokin rec sign, aktiverer STAT (transkripsjonsfaktor) for fullstendige lister se:

7 Protein fosfataser! Ser/thr fosfataser: -PP1, PP2A, PP2B... -PP1 reguleres indirekte ved capk fosforylering, mens PP2A er Ca 2+ -avhengig, og PP2B avhengig av Mg 2+ -PP1 og PP2A hemmes av okadinsyre! Tyr fosfataser: -to klasser: receptor bundne og intracellulære -PTP 1B, PTP 1C... -PTP 1B reguleres ved lokalisering, f.ex. ER/cytosol

8 Generell struktur og aktivering av receptor tyr kinaser

9 Receptor Tyrosin Kinase-mediert signalisering! Autofosforylering av RTK, adaptor binding! Aktivering av Ras: -medlem av GTPase superfamilie av intracellulære brytermolekyler (samt Gα) -Aktivering/inaktivering av Ras ved hjelp av GEF og GAP -Adaptor protein (GEF=GRB) og GAP=Sos kobler aktivert RTK til Ras

10 Aktivering/inaktivering av Ras

11 Aktivering av Ras etterfølger binding av ligand til RTK

12 MAP kinase familien! Alle Ras-koblede RTKs i mammalske celler aktiverer en høyt konservert kinase cascade som til slutt ender i aktivering av MAP kinase (mitogen aktivert protein eller ERK)! MAPK aktiveres ved fosforylering av thr/tyr-kinase MAPKK (MEK)! Mammaler uttrykker 4 grupper MAPKs hvor hver gruppe aktiveres av distinkte MEKs: -ERK1/2 (p42, p44) -p38 (p38α/β/δ/γ α/β/δ/γ) -jun aminoterminal kinases (JNK 1/2/3) -ERK5

13 MAP kinase signalveier! Studier i gjær, rundorm, bananflue og mammaler har avdekket en høyt konservert kaskade av protein kinaser som fungere nedstrøms Ras:! Aktivert Ras binder til N-terminal domene av Raf, en ser/thr kinase! Raf binder og fosforylerer MEK, en kinase som fosforylerer tyr og ser! MEK fosforylerer og aktiverer MAP kinase, en ser/thr kinase! MAP kinase fosforylerer mange forskjellige protein inkludert transkripsjonsfaktorer, som medierer cellulære responser

14 MAP kinase kaskade aktivert nedstrøms Ras

15 Signalveier som fører til aktivering av transkripsjonsfaktorer

16 Cellulære responser regulert av MAPK! cellulære responser regulert av MAPKs: -kontroll av genuttrykk -celleproliferasjon -programmert celledød, apoptose! eksperimentell tilnærming i mammaler: -geninaktivering -selektive hemmere! mekanisme: -transkripsjon ved aktivering av transkripsjonsfaktorer allerede bundet til DNA eller ved dimerisering av transkripsjonsfaktorer -mrna stabilisering i cytosol -translasjon ved fosforylering av translasjons initierings faktor 4

17 Protein kinase C, PKC! Protein kinase C regulerer vekst, differensiering og membran prosesser! PKC familien inkluderer 11 subtyper! Alle isoformer PKC består av regulatorisk domene og katalystisk domene! PKC kan aktiveres fra bl.a. PI-3K, PLCβ, PLCγ! De 11 PKC subtypene kan deles inn i 3 klasser: -cpkc - Ca2+, DAG -npkc - DAG, FFA -apkc - PS, FFA

18 Gjær to-hybrid system! identifisering, fisking av interaksjonspartner protein/protein

19 Plante MAP kinaser! MAP kinase signalisering viktig i planters vekst og utvikling! MAP kinase homologer er identifisert i planter, så som MAPKs, MAP2Ks, MAP3Ks og MAP4Ks! biologiske responser regulert av MAPK signalveier i planter inkluderer: -respons til etylen, abscisinsyre, patogener og skade

20 Bakterielle kinaser! Histidine og asparagin fosforyleres i bakterier! To-komponent signaliseringssystem -deteksjon av stimulus fører til fosforylering av detektor protein i His-enhet -fosforylgruppe overføres så til respons regulator protein som fosforyleres på asp -dette endrer funksjon av sistnevnte protein, f.ex. økt DNA-binding og endring av transkripsjonsrate