Arten zellulärer Signalübertragung

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1 Arten zellulärer Signalübertragung Hormone SignalZelle Synapse Transmittermoleküle RezeptorLigand vermittelter Zell-Zell Kontakt

2 Hormone als Signalmoleküle Adrenalin: Cortisol: Östradiol: Glucagon: Insulin: Testosteron: Thyroxin: Nebenniere, Erhöhung Blutdruck, Herzfrequenz Nebenniere, Einfluss auf Stoffwechsel weibliches Sexualhormon Pankreas, Glucosesynthese, Glycogen-und Lipidabbau + Glucoseaufnahme + Protein- u. Lipidsynthese + männliches Sexualhormon stimuliert Metabolismus

3 Lokale Mediatoren Epidermaler Wachstumsfaktor (EGF) Proliferation Epidermis u.a. Zelltypen: + Blutplättchen-Wachstumsfaktor (PDGF) Proliferation vieler Zelltypen: + Nerven-Wachstumsfaktor, Histamin Wachstum von Axonen: + NO: Relaxation glatter Muskelzellen Aktivität von Nervenzellen: +

4 Neurotransmitter, Kontaktine Acetylcholin, Nervenenden, synaptische Signalübertragung: + γ Aminobuttersäure (GABA), synaptische Signalübertragung: Transmembranprotein Delta, verhindert dass Nachbarzellen zum gleichen Zelltyp spezialisieren wie die das Signal aussendende Zelle

5 Signalmolekül verhindert, dass benachbarte Epithelzellen ebenfalls zu Nervenzellen differenzieren

6 Extra- und intrazelluläre Rezeptoren

7 Unterschiedliche Signale durch gleiches Signalmolekül (Acetylcholin) in Abhängigkeit von Zielzelle CH3-CO-OCH2CH2-N(CH3)3+

8 Ohne ständig eintreffende externe Signale: Zelltod vorprogrammiert (Apoptose)

9 Wirkungsweise eines kleinen, hydrophilen und daher nicht membrangängigen Hormons

10 Wirkungsweise lipophiler, daher membrangängiger Hormone

11

12 NO: Signal das Zellmembranen ungehindert passieren kann, jedoch wegen rascher Oxidation zu NO3- nur kurzlebig wirksam ist und daher nur als lokaler Mediator wirken kann bewirkt Relaxation von Muskelzellen Therapie Angina pectoris mit Nitroglycerin z.b. beruht auf Entspannung der Herzmuskelzellen durch NO

13 Hauptklassen Oberflächenrezeptoren

14 Aufrechterhaltung Ungleichgewicht Ionenkanäle am Beispiel Na/K-ATPase reversible Phosphorylierung

15 ATPase Domäne als ATPBindungsstelle in Ionenkanal Mg2+ abhängig

16 Aktivierung durch Phosphorylierung bzw. GTP-Bindung (G-Proteine) Deaktivierung durch Dephosphorylierung bzw. GTP-Hydrolyse

17 G-Protein gekoppelte Rezeptoren

18 Aktivierung eines Zielproteins durch α-untereinheitgtp

19 Aktivierung Ionenkanal über β/γuntereinheiten

20 Funktion aktivierten Enzyms in Signaltransduktion

21 Botenstoff ( second messenger ) par excellence: AMP

22 Auswirkungen Signaltransduktionskaskaden auf Proteinfunktion (schnell) und Genexpression (langsam)

23 Adenylatcyclase-vermittelte Aktivierung von AKinase: Aktivierung Genregulationsprotein durch Phosphorylierung

24 Phospholipase C-vermittelte Signaltransduktion Ca2+ - Imaging

25 Calmodulin Ca2+: + -

26 Ca2+ Komplex Calmodulin aktiviert CaM-Kinase

27 Signaltransduktion und Signalamplifikation durch katalytische (Dimerisierungs-) Rezeptoren

28 BBI reduces radiation-induced EGFR activation PTK-activity 1: 0Gy 2: 0Gy+BBI 3: 5 Gy 4: 5 Gy + BBI 5-6: 5 Gy + Lavedustin A, B 7: 0 Gy +EGF

29 Ras-Aktivierung über Tyr-Kinase Adaptorproteine (li) Ras-aktivierte Phosphorylierungskaskaden (re) Cocktail von Veränderungen in Proteinaktivität und Genexpressionsmuster

30 Vernetzung von Proteinaktivitäten bzw. Genexpressionsmustern (biologische Merkmale)

31 Abgestufte Regulation über Mehrfachphosphorylierung monomerer bzw. oligomerer Proteine

32 Zellcyclus

33 Auslösung der Phasen der Zellteilung

34 cyclinabhängige Kinase (Cdk)

35 M-Phase-Förder-Faktor (MPF) Funktioniert über Speziesgrenzen hinweg z.b. humanes MPF kann Hefezellen veranlassen in die M-Phase einzutreten

36

37

38 cyclinvermitteltes Anschalten M- und S-Phase p21 Cdk-Inhibitorprotein

39

40

41 Programmierter Zelltod Voraussetzung für Organausbildung bzw. Organumbildung

42

43 Tod infolge Nekrose (A) Tod infolge Apoptose (B bzw. C)

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