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
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?
Definisjon kinaser: enzymatisk phosphorylering av proteiner eller fosfolipider kinase P protein protein phosphatase Not phosphorylated Phosphorylated Inactive Active
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
Fosforylering av Ser og Tyr donasjon av fosfat fra ATP
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: http://www.sdsc.edu/kinases/pk_home.html
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
Generell struktur og aktivering av receptor tyr kinaser
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
Aktivering/inaktivering av Ras
Aktivering av Ras etterfølger binding av ligand til RTK
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
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
MAP kinase kaskade aktivert nedstrøms Ras
Signalveier som fører til aktivering av transkripsjonsfaktorer
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
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
Gjær to-hybrid system! identifisering, fisking av interaksjonspartner protein/protein
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
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