Informační funkce bílkovin
- mají funkce v regulaci buněčných procesů a v regulaci mezibuněčných vztahů
molekuly bílkoviny hrají dvojí roli:
-signály - přenos informace (hormony, imunoglobuliny, cytokiny)
-receptory - přijímají signály a eventuelně je transformují
(převádějí) v jiné signály(membránové a nitrobuněčné)
-regulátory exprese genů
-transkripční faktory
- informace může být snadno zakódována do primární struktury (sekvence aminokyselin, která udává finální
konformaci molekuly)
- stavebnicový princip umožňuje vznik prakticky neomezeného množství různých a velmi
specifických signálů
- omezená mobilita bílkovin (prostup přes membrány) poskytuje určitou přednost v tom, že jejich šíření
jako signálů - může být vymezeno do určitých kanálů
- lze je snadno štěpit a tím signál zrušit
- signální funkci mají hormony, imunoglobuliny, regulátory genové aktivity (represory) a
bílkoviny nesoucí morfogenní informaci (templáty - předlohy)
- další funkce: iniciace a inhibice buněčných procesů – replikace DNA, regulace translace, funkce jako sekundární
signály při přenosu info z receptoru na cílovou strukturu.
- bílkovinné hormony: z hypofýzy, příštítných tělísek, pankreatu....
- imunoglobuliny: specificky rozpoznávají strukturu antigenů, základem je tertamer polypeptidových řetězců,
navzájem svázáno disulfidickými můstky,
- regulátory genové aktivity: proteiny o poměrně malé molekulové hmotnosti, podíl na regulaci transkripce,
mají dvojí specifitu, Rozpoznávají jednak chemickou strukturu induktorů či korepresorů(malá molekula,
obv. finální metabolit dané biosyntetické dráhy, jehož vazba na represor umožňuje molekule represoru
vazbu na operátor) RNA polymerázy a jednak určité sekvence nukleotidů v chromozomální DNA.
- receptory: struktury buňky, které jsou schopné přijímat signály z okolí buňky, většinou molekuly bílkovin,
většina receptorů schopných přijímat signály jak z okolí buňky a z nitra buňky je vázána na membránách.
Membránové receptory a přenos signálů přijatých buňkou
- membránové receptory - u plazmatické membrány - proteiny
- tok látek, energie a informace = zajiš´tuje existenci buňky v čase
- přijímání informací z okolí je velmi důležité
- jednobuněčné organismy – odpovídají na signály účelným chováním = chemotaktický pohyb (negativní x pozitivní)
- mnohobuněčné organismy – získávají informace ze svého okolí = stabilita organismu → buňky jsou informovány o
tom jak se mají chovat i vůči ostatním bb. aby byla zachována integrita organismu.
receptory - na povrchu buňky v plazmatické membráně, příjem signálů
- chemorecepce - chemoreceptory - 1%, signál = chemická látka
- fotorecepce - fotoreceptory - světlo
- mechanorecepce - mechanoreceptory – tlak
- buňka může reagovat jen na signály, na které má receptory - evoluce (spektrum různých receptorů
→ x různých odpovědí) → buňka má pouze ty receptory které pro ni mají určitý význam
- může nastat i situace, kdy různě diferencované buňky sestejnými receptory reagují na stejný podnět různě.
- receptory pro teplotu, magnetické a elektrické pole, pro rozpoznání struktury antigenu
- specifická interakce signál - receptor = 1. fáze informačního procesu
- signální dráha = celý informační proces = příjem, zpracování a odpověď na signál
- některé signály - receptor mají až uvnitř buňky (steroidní hormony projdou membránou a účinkují až uvnitř, nebo se látka nechá pohltit – endocytoza)
3 skupiny receptorů:
1. řídí průchod iontů membránovými kanály
2. fungují ve spojení s GTP vázajícími proteiny (G-proteiny)
3. mající enzymovou aktivitu, nebo přímo ovlivňují aktivitu nějakého enzymu
Receptory iontových kanálů
- signálem jsou neurotransmitery - na membránách nervových buněk
- receptor pro acetylcholin (5 podjednotek)
2 alfa podjednotky - nesou vazebné místo pro acetylcholin – obsazení obou podjednotek = konformační změny =
otevření Na+ kanálu pak se odstranění neurotransmitery = změna konformace = uzavření kanálu
→ otevření Na+ kanálku na 1/1000 s. → neurotransmiter se uvolní → vrátka se uzavřou
za milisekundu projde až 30 000 Na+
Receptory spojené s G-proteiny
- receptor + G-protein → aktivace enzymu
R + G + E -- RG + E -- R + GE
- za vlastní receptor je v ději zařazen trimerní GTP vázající protein (tvořen jedním polypeptidovým řetězcem, který
prochází skrze membránu 7x)
- signály se kterými se tyto receptory váží jsou chemické povahy- hormony, oligopeptidy, aminokyseliny, deriváty
mastných kyselin, neurotransmitery
- chuťová a čichová signalizace savců je vázána na tyto eceptory
- popis G – proteinu: tři podjednotky - alfa ..váže GTP a má GTPazovou aktivitu.
- beta a gama tvoří pevný komplex a připojuje trimer na fosfolipidy membrány
- princip - signální molekula se naváže na receptor v plazmatické mambráně, tím se změní konformace receptorového proteinu a na jeho plazmatické straně (obrácené do buňky) se exponuje vazebné másto pro G protein, dále pak G-pritein difunduje membránou až k receptoru a spojí se s ním, tím se sníží afinita GDP k G proteinu a je nahrazeno GTP a to uvolní vazbu alfa podjednotky G-proteinu a exponuje se na ní vazba pro adenylátcyklázu, dále alfa podjednotka aktivuje adenylátcyklázu, která katalyzuje tvorbu cAMP z ATP.V posledním kroku se pak po hydrolýze GTP pojednotka alfa uvolní od adenylátcyklázy a obnoví se původní stav. Meztiím se signál z receptoru uvolnil a vše je připraveno na další signál.
- pokud dojde k syntéze více molekul ATP - zesílení (amplifikace) signálu = zesilovací princip
- cAMP = vnitrobuněčný mediátor (druhý posel)
- některé G-proteiny syntézu cAMP inhibují
- cAMP - do cytoplazmy - aktivuje proteinkinázu - A-kináza - fosforyluje další proteiny - aktivace
dalších funkcí (= signální dráha)
- regulace (touto cestou) mnoha buněčných procesů (včetně transkripce genů)
- G-protein může aktivovat i jiné systémy (fosfolipázu C také vázanou na membránu) - aktivace C-kinazy - regulace buněčných metabolických procesů či spouští transkripci.
Receptory s enzymovou aktivitou
- proteiny, které na cytoplazmatické staně membrány mají enzymovou aktivitu a přímo aktivují nějaký enzym
- polypeptidový řetězec projde PM jen jedenkrát - většina má povahu proteinkináz
-receptory: fosforylují některé proteiny (převážně vnitrobuněčné signální, které jsou součástí regulační kaskády)
nebo proteinkinázy přímo aktivují.
- jeden typ těchto receptorů má ale naopak fosfatázovou aktivitu – fosfátovou skupinu z některých vnitrobuněčných
proteinů odštěpuje.
- proteinkinázy či fosfatázy takto regulované manipulují s fosfátovou skupinou většinou na zbytcích tyrozinu méně
na serinu a threoninu.Podle toho se jmenují tyrozinkinázy.
- signály, pro které jsou tyto receptory specifické jsou – růstové hormony, mediátory řídící diferenciaci buněk v embryogenezi, interleukin či cytokiny a různé hormony.
- interleukin (řídí proliferaci a diferenciaci buněk hemopoetického systému)
- různé hormony (inzulín, prolaktin, růstový hormon)
- signální dráhy - začínají receptory s enzym. aktivitou končí transkripčními faktory v jádře a faktory, které regulují buněčný cyklus
- mezičlánky jsou Ras proteiny
Fotorecepce
- signál - světlo (fotony)
- pro vnímání světla = rodopsin (jediný membránový protein) - obsažen ve světelných elementech
oka, také u fotoaktivních bakterií
- fotoreceptory - rodopsin prochází 7krát plazmatickou membránou
- chromofor (retinal = derivát vitamínu A) - absorpce fotonů na plazmatické membráně - je spojen
s receptorem
- aktivace chromoforu - změna konformace receptoru - signál pro trimérní G-protein -
alfa podjednotka se uvolní - aktivuje enzym - hydrolýza cGMP;( cGMP - udržuje Na+ kanálky
otevřené) –hydrolýzou přestane fungovat cGMP a uzavření kanálků - transformace světelného signálu na změnu
membránového potenciálu
Žádné komentáře:
Okomentovat