Si nyal Transd üksiyonu n I Hücreler Arası İletişim 1 (Sinyal İletimi 1)

1. Sinyal Transdüksiyonun I Hücreler Arası İletişim 1 (Sinyal İletimi 1) Yrd. Doç. Dr. İzzet YELKOVAN Mart 2006 SİVAS

2. External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre – hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller.

3. Fig. 7.2c (TEArt) Endokrin Bez Tarafından Kana Hormon(ligand) Salgılanır Kan Danarı Uzaktaki Hedef Hücreler Endokrin Sinyal İletimi

4. External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre – hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller.

5. Fig. 7.2b (TEArt) Salgı Hücresi Komşu Hedef Hücreler Parakrin Sinyal İletimi

6. Fig. 7.2d (TEArt) Neurotransmitter Hedef Hücre Sinir Hücresi Sinaptik Açıklık Sinaptik Sinyal İletimi

7. External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre – hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller.

8. Geçit Bölgesi Gap Junction Koneksinler Hücre- hücre

9. Özet (1) Sinyal üreten hücre tarafından sinyal molekülünün sentezlenmesi (2) Sinyal üreten hücre tarafından sinyal molekülünün salınması. (3) Sinyal molekülünün hedef hücreye taşınması (4) Sinyalin hedef hücrede özgül reseptör protein tarafından tutulması (5) Hücre içi sinyal transdüksiyon yolunu tetiklemesi (6) Hücre metabolizmasında veya gen ekspresyonunda değişiklikler (hücresel yanıt). (7) Sinyalin sönümlenmesi, çoğunlukla hücresel yanıtın sonlandırılması.

10. • Sinyal transdüksiyonubilginin,hücre dışından sitoplazmaya veya çekirdeğe taşınması içingerçekleşen moleküler olayların tamamıdır. • • Amplifikasyon (zaman ve nitelik) ikinci haberciler aracılığı ile sinyallerin amplifikasyonu (genellikle küçük moleküllerin turnover’leri oldukça hızlıdır) • Çoklu kontrol sinyal Algılama - Kabul etme Amplifikasyon Transduksiyon Hücresel yanıtlar

11. Sinyal molekülü Aktif adenilatsiklaz 1 Reeptor proteini Amplification 2 İnaktif Adenilat siklaz 4 Amplifikasyon cAMP 3 5 Protein kinaz GTP G protein 6 Amplifikasyon Enzim Amplifikasyon 7 Enzimatik ürünler

12. • Hücresel yanıtlarözellikle sinyal iletim yollarının(pathway)açılması ile aşağıdaki hücresel değişikliklere neden olabilir: • hücre döngüsü ilerleyişi • gen ekspresyonu • protein trafik • hücre göçü • hücre iskeleti mimarisi • hücresel konumlanma • metabolizma • hücresel kalımlılık

13. Farklı hücreleraynı sinyal molekülüne farklı yanıtlar üretebilirler Asetilkolin (neurotransmitter’den biri) Kalp kas hücresi: kontraksiyon (kasılma) gücünde ve oranında azalma iskelet kas hücresinde: kontraksiyon düz kas hücresinde: relaksiyon tükrük bezi hücresinde: salgı salgılama

14. Sinyal molekül Inhibitor protein Sinyal molekül Bağlanma yeri Sinyal molekül Bağlama domaini DNA bağlama domaini Transkripsiyon- Aktive edici domain Reseptörler • Hücre Yüzey Reseptörleri • Hücre İçi Reseptörler • Sitozolik Reseptörler • Çekirdek İçi Reseptörler ? • Matriks? • Kromatin- DNA?

15. Reseptörler Hücre Yüzey Reseptorleri (almaçları)dört farklı grupta toplanmışlardır. 1- Enzim Reseptörler 2- Enzimli Bağlı Reseptörler 3- Iyon-kanalı bağlı reseptörler 4- G-protein bağlı reseptörler

16. Reseptör tipleri 1- Enzim Reseptörler Protein kinase reseptörleri (PKR) Ligand Hücre zarı Inaktif enzim

17. Reseptör tipleri 1- Enzim Reseptörler Protein kinase reseptörleri (PKR) Ligand Aktif enzim

18. Fig. 7.5b (TEArt) 1- Enzim Reseptörler Sinyal- Ligand Aktif Katalitik Domain İnaktif Kataliyik Domain Enzimik reseptörler

19. Reseptör tipleri 2- Enzim Bağlı Reseptörler sitokin reseptorler, büyüme hormonu reseptorleri ve interferonlar gibi İnaktif enzim

20. Reseptör tipleri 2- Enzim Bağlı Reseptörler sitokin reseptorler, büyüme hormonu reseptorleri ve interferonlar gibi Aktif enzim

21. Reseptör tipleri 3- Iyon-kanalına bağlı reseptörler neurotransmitter-geçitli iyon kanalları İyonlar

22. Reseptör tipleri 3- Iyon-kanalına bağlı reseptörler neurotransmitter-geçitli iyon kanalları

23. Reseptör tipleri 3- Iyon-kanalına bağlı reseptörler neurotransmitter-geçitli iyon kanalları

24. Fig. 7.5a (TEArt) 3- Iyon-kanalı bağlı reseptörler İyonlar Sinyal

25. Reseptör tipleri 4- G-protein- bağlı reseptörler epinefrine, serotonin ve glukagon reseptörleri NH2 enzyme G protein Ligand bağlanma yeri COOH G-protein- bağlanma yeri

26. Reseptör tipleri 4- G-protein- bağlı reseptörler epinefrine, serotonin ve glukagon reseptörleri enzyme

27. Reseptör tipleri 4- G-protein- bağlı reseptörler epinefrine, serotonin ve glukagon reseptörleri enzim AktifG protein

28. Reseptör tipleri 4- G-protein- bağlı reseptörler epinefrine, serotonin ve glukagon reseptörleri enzim

29. Reseptör tipleri 4- G-protein- bağlı reseptörler epinefrine, serotonin ve glukagon reseptörleri Aktif enzim

30. Fig. 7.5c (TEArt) 4- G-protein bağlı reseptörler Aktif G protein G protein Aktif Enzim ya da İyon Kanalı İnaktif Enzim ya da iyon kanalı G-protein bağlı receptor

31. İlke (Prensip) Sinyal Transdüksiyonunda Geri Dönüşümlü Fosforilasyon Önemli Bir Rol Oynar • Hücre içi sinyal iletim pathway’leriprotein kinaz’larve protein fosfataz’ların oluşturduğu ve yönlendirdiği fosforilasyon cascade’lerdir. Bunlar hücredeki düğme-anahtarlardır

32. Kinaz Protein ADP P Kinazlar & Fosfatazlar • Protein kinazlar proteinleri fosforile ederler. Protein ATP

33. Kinaz Protein ADP P P P Fosfataz Protein Protein Kinazlar & Fosfatazlar • Protein kinazlar proteinleri fosforile ederler. • Protein fosfatazlar proteinleridefosforile ederler. Protein ATP

34. • İnsanlarda 500’den fazlaprotein kinazve 100’den fazla protein tirosin fosfataz bulunur. • Evrimsel açıdan iyi korunmuşlardır ve amino asit dizilimleri ve protein işlevleri tanımlanmıştır. protein kinazlar 1-Ser/Thr spesifik protein kinazlar 2-Tyr spesifik protein kinazlar 3-Histidin spesifik protein kinazlar (Lys ve Arg den de yapan enzimler vardır) 4-Aspartat veya glutamat spesifik protein kinazlar

35. Deneysel Protein Kinaz (İn vitro) • Protein kinaz • Substrat • ATP (radyoaktif ATP kullanılabilir, [32P]-g-ATP) • Mg2+ • Tampon Metod

36. Aktiviteleri protein kinazlar tarafından düzenlenen moleküller • Enzimler : sinyal transdüksiyon enzimleri veya ara metabolizma enzimleri • Adaptör Proteinler • Sinyal Proteinleri • Transkripsiyon Faktörleri • İyon Kanalları • Transmembran Reseptörler • Ribozomal Proteinler (S6) • Yapısal Proteinler • Transport Proteinleri

37. Reseptörler (A) Ekstrasellüler bölge N • - Ligand bağlanır. • Yüzlerce amino asit uzunluğunda ve çeşitli yapısal dizi motifleri taşır.Ör.Ig benzeri domainler,lösince zengin domainler. • Çoğu reseptör PTK’lar N- ve O- bağlı olarak modifiye haldedir. C

38. Reseptörler (B) Transmembranebölge N • Reseptör PTK’ların tümü tek bir transmembran bölge taşır. • Transmembran bölgeyi birkaç bazik amino asit izler. C

39. Reseptörler (C) Sitoplazmik bölge N • - juxtamembrane bölgeyi oluşturur. • Bunu protein kinaz catalitik domain izler (PTK), • Sonra C- terminal bölgesi gelir. C

40. Reseptörler (C) Sitoplazmik bölge N • - Protein kinaz katalitik domaini iyi korunmuş~250aauzunluğundadır. • C- terminal bölgesi tirozin fosforilasyonunun en çok meydana geldiği yerdir. • Ancak katalitik bölgede de tirozin fosforilasyon yeri vardır, burası kinaz aktivitesi için gereklidir. C

41. P P P P Reseptörler Reseptör Protein Tirozin KinazSinyal Transdüksiyonunu Başlatır (1) Ligand extrasellular domaine bağlanır (2) Reseptor oligomerizasyonu olur (3) Tirosine otofosforilasyona uğrar

42. P P P P Sinyal iletimi Kinaz Aktif Diğer Proteinleri bağlar Reseptörler Otofosforilasyonuniki sonucu vardır: (1) PTK’nın katalitik aktivitesini aktive eder. (2) Konformasyonel değişiklik geçirerek sitoplazmik sinyal ileticilere bağlanılmasını sağlar.

43. Reseptörler (I) Ligandın bağlanması reseptor oligomerizasyonuna neden olur

44. Reseptörler (I) Ligandın bağlanması reseptor oligomerizasyonuna neden olur • Ligand bağlanması geri-dönüşümlü, özgül ( spesifik) ve yüksek afinite’lidir.

45. Reseptörler (I) Ligandın bağlanması reseptor oligomerizasyonuna neden olur • Ligand bağlanması geri-dönüşümlü, özgül ( spesifik) ve yüksek afinite’lidir.

46. A A A A A A A B B B B B B B B B B B a a a a a a a a b b b b Reseptörler Örnek: PDGF (platelet-derived growth faktör) (trombosit kökenli büyüme faktörü) • PDGF A ve B zincirlerinin homo ya daheterodimeri olabilir. . • PDGF A zincirisadece a PDGF reseptörüne, B zinciri hemhem dereseptörlerine bağlanabilir. PDGF-AA ancak reseptör homodimerini, ve PDGF-AB ancak- ve- reseptör oluşumunu indükleyebilirler.

47. A A A A B B B B B B B B a a a a a a a a b b b b Reseptörler Örnek: PDGF (platelet-derived growth faktör) (trombosit kökenli büyüme faktörü) • Farklı komposisyonları farklı hücresel yanıtların oluşmasını sağlar.

48. P P P P P P Reseptörler Örnek: EGF (epidermal growth faktör) • Ligand’lar monomerik • Reseptörler homo ve heterodimerik Protein kinaz aktif Protein kinaz inaktif Konformasyon değişimi Reseptör oligomerisazyonu Otofosforilesyon (Transfosforilasyon)

49. P P P P • Sönümlenme • - Defosforilasyon • Reseptörün alınması • (endositoz vb) • - Fosforilasyon loop’larınca negatif feed-back

50. Turning off or quenching of the receptor PTK-initiated signaling: - dephosphorylation - receptor internalization (endocytosis, may be autophosphorylation-mediated) - negative feedback loop by phosphorylation Phosphatase