Signaltransduktion durch Zell-Zell und Zell-Matrix Kontakte
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- Wilfried Wolf
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1 Signaltransduktion durch Zell-Zell und Zell-Matrix Kontakte - Integrine als zentrale Adhäsionsrezeptoren - - Focal Adhesion Kinase (FAK) als zentrales Signalmolekül -
2 Regulation von Zellfunktionen durch Zell-Zell und Zell-Matrix Kontakten Zellfunktionen: - Verbindung zu Nachbarzellen und der extrazellulären Matrix - Zellform und Polarisation - Organisation des Cytoskeletts - Zellbeweglichkeit - Proliferation - Zellüberleben - Differenzierung Zelle 1 Zelle 3
3
4 Welche Zelladhäsionsproteine sind an welchen Zell-Zell und Zell-Matrix Interaktionen beteiligt?
5 Zelladäsionsmoleküle (CAMs) bei Zell-Zell und Zell-Matrix Kontakten >12 Cadherine: zuständig für spezifische Zell-Zell Kontakte - E-Cadherin: nicht neuronale Epithelien - N-Cadherin: neuronale Epithelien - Homodimerbildung - größte Vielfalt im Gehirn - Ca2+-abhängig (Zellkultur!!)
6 Zelladäsionsmoleküle (CAMs) bei Zell-Zell und Zell-Matrix Kontakten >12 N-CAMs: zuständig für Zell-Zell Kontakte neuronaler Zellen - alternatives Spleisen eines Gens - Homodimere - Ca2+-unabhängige Bindung
7 Zelladäsionsmoleküle (CAMs) bei Zell-Zell und Zell-Matrix Kontakten >12 Selectins: zuständig für Extravasation (Einwanderung von Leukozyten in Gewebe)
8 Zelladäsionsmoleküle (CAMs) bei Zell-Zell und Zell-Matrix Kontakten >12 Integrine: zuständig für Zell-Zell und Zell-Matrix Kontakte
9 Welche Proteine sind am Aufbau der Zell-Matrix beteiligt und interagieren mit Integrinen?
10 Aufbau der extrazellulären Matrix 2 Hauptkomonenten an Makromolekülen: 1. Proteoglycane: - überwiegender Zuckeranteil, bildet hydratisiertes Gel - erlaubt freie Diffusion von Nährstoffen - bildet Grundsubstanz der Matrix, in die die Faserproteine eingebettet sind, verleit Elastizität 2. Faserproteine: 2.a Struktur Proteine (Collagene)
11 2. Faserproteine: 2.a Struktur Proteine (Collagene) Collagen - unlösliches Hauptprotein der ECM und des Bindegewebes - typische Triple-Helix durch Gly-Pro-X Repeat
12 2.b Anheftungsproteine (z.b. Laminin, Fibronectin) - große, multiadhäsive Proteine mit einer Vielzahl von Bindungsstellen Fibronectin Funktionen: Zellform, Zytoskeletorganisation, Wundheilung Aufbau: Dimer ähnlicher Ketten, S-S Brücken Integrin-Bindung: durch EDA und EDB gesteigert
13 Laminin - neben Collagen IV Hauptprotein der Basal Lamina - Heterotrimer - multiadhesives Protein - multiple Bindungsstellen
14 Welche Integrine gibt es und wie sind sie aufgebaut?
15 Aufbau von Integrinen Membranrezeptoren die Zell-Zell- und Zellmatrixkontakte in Signal umsetzen - Hetrodimere Proteine (α- und ß-Kette) - 16 α-ue und 8 ß-UE - verschiedene Kombinationen möglich - 22 unterschiedliche Heterodimere sind bekannt - unterschiedliche Ligandenspezifität
16 Integrine und ihre Liganden Untereinheiten ß1 α1 ß1 α2 ß1 α3 ß1 α4 ß1 α5 ß1 α6 ß1 α7 ß1 αv ß2 αl ß2 αm ß2 αx ß3 αiib Liganden (ECM), (Zell-Zell) (löslich) Collagen, Laminin Collagen, Laminin Fibronectin, Laminin Fibronectin, vcam Fibronectin Laminin Laminin Fibronectin, Vitronectin icam-1, icam-2, Fibrinogen, icam-1, C3b Fibrinogen, C3b Fibrinogen, Fibronectin, Vitronectin ß4 α6 CLCA1/2 (Ca2+-sensitiver Cl-Kanal)
17 Aufbau von Integrinen - Hetrodimere Proteine (α- und ß-Kette) - 16 α-ue und 8 ß-UE - verschiedene Kombinationen möglich - 22 unterschiedliche Heterodimere sind bekannt - unterschiedliche Ligandenspezifität - 1 Transmembrandomäne - cytoplasmatische Domäne stellt den Kontakt zum Cytoskelett und zu intrazellulären Domänen her - keine eigene Signaltransduktion
18 Struktur der C-terminalen Domänen von Integrin α- und ß-Untereinheiten Hochkonservierte Bereiche Interaktion mit Signalmolekülen?
19 Welche zellulären Signale werden durch Integrine vermittelt und welche Signalmoleküle sind beteiligt?
20 Integrin-modulierte Signaltransduktionswege
21 Integrin-modulierte Signaltransduktionswege
22 Focal Adhesion Kinase (FAK) zentrales Signalmolekül der Integrin-vermittelten Signaltransduktin
23 Focal Adhesion Kinase (FAK) - mit Integrinen gemeinsam in fokalen Adhesionpunkten lokalisiert Name
24 Focal Adhesion Kinase (FAK) kda "non-receptor" Tyrosinkinase - in unterschiedlichen Spezies stark konserviert (Mensch bis Krallenfrosch) - essentielles Signalmolekül FAK (-/-) Mäuse sind lethal - Bindung von Integrinen über die N-terminale Domäne (HypI) oder das Adaptorprotein Talin (Hyp II)
25 Focal Adhesion Kinase (FAK) kda "non-receptor" Tyrosinkinase - kann durch Integrine, Wachstumsfaktoren und die GTPase Rho aktiviert werden - wird nach Aktivierung in "Focal-Adhesion" an Y397 autophosphoryliert und aktiviert - Y397 phosphorylierte FAK kann an weiteren Y-Resten phosphoryliert werden (Src)
26 Focal Adhesion Kinase (FAK) kda "non-receptor" Tyrosinkinase - kann durch Integrine, Wachstumsfaktoren und die GTPase Rho aktiviert werden - wird nach Aktivierung in "Focal-Adhesion" an Y397 autophosphoryliert und aktiviert - Y397 phosphorylierte FAK kann an weiteren Y-Resten phosphoryliert werden (Src) - besitzt im Gegensatz zu anderen Y-Kinasen keine eigenen SH2- oder SH3-Domänen - Signaltransduktion wird durch die Bindung von Proteinen mit SH2-Domänen vermittelt
27 Focal Adhesion Kinase (FAK) kda "non-receptor" Tyrosinkinase - kann durch Integrine, Wachstumsfaktoren und die GTPase Rho aktiviert werden - wird nach Aktivierung in "Focal-Adhesion" an Y397 autophosphoryliert und aktiviert - Y397 phosphorylierte FAK kann an weiteren Y-Resten phosphoryliert werden (Src) - besitzt im Gegensatz zu anderen Y-Kinasen keine eigenen SH2- oder SH3-Domänen - Signaltransduktion wird durch die Bindung von Proteinen mit SH2-Domänen vermittelt Src-K, PI3K und Grb (ERK) Proliferation Schutz vor Apoptose
28 Focal Adhesion Kinase (FAK) kda "non-receptor" Tyrosinkinase - kann durch Integrine, Wachstumsfaktoren und die GTPase Rho aktiviert werden - wird nach Aktivierung in "Focal-Adhesion" an Y397 autophosphoryliert und aktiviert - Y397 phosphorylierte FAK kann an weiteren Y-Resten phosphoryliert werden (Src) - besitzt im Gegensatz zu anderen Y-Kinasen keine eigenen SH2- oder SH3-Domänen - Signaltransduktion wird durch die Bindung von Proteinen mit SH2-Domänen vermittelt Src-K, PI3K und Grb (ERK) Proliferation Schutz vor Apoptose p130cas, Paxillin Zytoskelett
29 Focal Adhesion Kinase (FAK) - Signaltransduktion durch Bindung von SH2-Adaptor Proteinen Interaktion von ECM/Integrin und FAK
30 Focal Adhesion Kinase (FAK) - Signaltransduktion durch Bindung von SH2-Adaptor Proteinen Interaktion von ECM/Integrin und FAK Tyrosin-Autophosphorylierung nach Integrin-Aktivierung
31 Focal Adhesion Kinase (FAK) - Signaltransduktion durch Bindung von SH2-Adaptor Proteinen Interaktion von ECM/Integrin und FAK Tyrosin-Autophosphorylierung nach Integrin-Aktivierung Aktivierte Signalmoleküle Interaktion mit Adaptorproteinen
32 Focal Adhesion Kinase (FAK) - Signaltransduktion durch Bindung von SH2-Adaptor Proteinen Interaktion von ECM/Integrin und FAK Tyrosin-Autophosphorylierung nach Integrin-Aktivierung Aktivierte Signalmoleküle Interaktion mit Adaptorproteinen
33 Focal Adhesion Kinase (FAK) - zentrale Schaltstelle der Integrin-vermittelten Signaltransduktion
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