Az orvosi biotechnolgiai mesterkpzs megfeleltetse az Eurpai Uni
Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011
Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011 Berki Tímea és Boldizsár Ferenc Jelátvitel A KALCIUM JEL
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011 A Ca 2+ fiziológiás szerepe I. • S. Ringer: Ca 2+ jelenlétében a békaszív órákig megtartja aktivitását • Locke: a Ca 2+ eltávolítása gátolja a neuromuszkuláris transzmissziót • Kamada és Kimoshita (1943): Ca 2+ bevitele az izom rostokba a rostok összehúzódását eredményezi • Otto Loewi: “Ca 2+ ist alles. ” (A Ca 2+ minden. ) • Ca 2+ -a “második” másodlagos messenger
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011 A Ca 2+ fiziológiás szerepe II. • 3 formában található a szervezetben: – Szabad – Kötött – Komplexek részeként (hidroxiapatit a kalcifikálódott szövetekben pl. csontok, fogak) • Hiperkalcémia: csökken a neuromuszkuláris átvezetés, szívizom diszfunkció, letargia • Hipokalcémia: a membránok ingerelékenysége ↑, tetániás rohamok, halál [Ca 2+] [Mg 2+] Plazma, extracelluláris folyadék 1 -2 m. M 1 m. M Intracelluláris citoplazmatikus 50 -100 n. M 0, 5 -1 m. M Intracelluláris raktár 30 -300 m. M
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011 Citoplazmatikus Ca 2+ alacsonyan tartása • Ca 2+-ATPázok – Plazma membrán – ER (SERCA) • Na+/Ca 2+ kicserélő – Plazma membrán • Ionofórok: – lipid-oldékony, membrán-permeábilis ionhordozók – pl. A 23187 (524 k. Da), ionomycin (709 k. Da) Streptomyces -ből izolálták
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011 Az intracelluláris Ca 2+ mérése • Ca 2+-szenzitív fotofehérjék: Aequorin (Aequoria victoria) – Ca 2+-kötés esetén kék fényt emittál – Előbb célsejtbe kell mikroinjektálni (pl. óriás tintahal axon) • Fluoreszcens indikátorok : Quin-2, Fura-2 (UV); Fluo-3 (látható fény) – Sejtszuszpenzió esetén használható – a kapott jel az egyedi szinkronizálatlan események összességét mutatja – Egy sejt vizsgálata – fluoreszcens/konfokális mikroszkóp • Genetikailag tervezett indikátorok: – Aequorin- transzfektált sejtek – Kalmodulin- miozin könnyű lánc kináz-GFP
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011 Ca 2+-csatornák az ER-ben • Rianoidin receptor (Ry. R): 4 x 560 k. Da – Ingerelhető sejtekben (váz -és szívizom) – Modulátorok: Ca 2+, ATP, kalmodulin, FKBP 12 (immunofilin) • IP 3 receptor (IP 3 R): 4 x 310 k. Da
Ca 2+-beáramlás plazma membrán csatornákon keresztül TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011 • Feszültség-függő csatornák (VOCC) – Ideg- és izomsejtek – Depolarizáció hatására kinyílnak – L, N, P/Q, R és T típusú • Receptor-függő csatornák (pl. Glutamát NMDA rec. ) • TRPM 2 csatornák – ADP-ribóz aktiválja – Oxidatív stressz
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011 Az intra/extracelluláris Ca 2+- jelátvitel kompartmentjei, Ca 2+-csatornák Ca 2+ -csatorna (feszültség-függő) Ca 2+ -csatorna (Ca 2+-raktár kiürülése szabályozza) Ca 2+-csatorna (ligand-függő) Külső Ca 2+ készlet (m. M) Ca 2+ NCX Ca 2+ Belső Ca 2+ készlet (~100 n. M) Szolubilis Ca 2+-szenzor fehérjék SERCA pumpa MNCX Ca 2+ Uniporter Ca 2+ Sejtmag ER csatorna Endoplazmatikus retikulum Mitokondrium
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011 Raktár-függő Ca 2+-belépés (SOCE) Raktár-függő Ca 2+-belépés = kapacitatív Ca 2+ belépés (1986. ) • Ha az intracelluláris raktárok készlete csökken, a plazma membrán Ca 2+ csatornái kinyílnak – TRP (tranziens receptor potenciál) fehérjék – CRAC (Ca 2+ felszabadulás aktiválta Ca 2+ -áram) csatornák pl. Orai 1 (33 k. Da) – STIM 1 (77 k. Da): ER transzmembrán fehérjéje, Ca 2+- szenzor 3 potenciális mechanizmus ami STIM 1 aktivációhoz vezet: ktiváció • Direkt interakció az ER és a plazma membrán között • STIM 1 mozgása az ER-ból a plazma membránba • Szolubilis mediátor: CIF (Ca 2+-influx faktor) (1993. )
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011 Foszfolipáz C (PLC) Hormon Plazma membrán Receptor PTI a GTP b g a DAG PKC Citoplazma PLC GTP G-fehérje IP 3 Ca 2+ IP 3 megnyitja a Ca 2+ - csatornát IP 3 R Ca 2+ Ca 2+ Simaizom endoplazmatikus retikulum lumene
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011 A Ca 2+-jel számos útvonal része Acetilkolin, Glutamát, Szerotonin, ATP Depolarizáció/ Feszültség CRAC DHPR Ca 2+ Feszültség függő csatorna Antigén Növekedési faktorok Hormonok, Neurotranszmitterek BCR TCR RTK GPCR Ligandfüggő csatorna Src b g RAS Hormonok, Neurotranszmitterek, Növekedési faktorok, Ozmolaritás TRPC TRPA TRPV Fény, Szag, Íz molekulák PMCA NCX Ca 2+ CNG GPCR G 14/15 Gq/11 GI/0 Gs, Golf, Gt DAG PIP 2 PLCg Ca 2+ PIP 2 PLCe PIP 2 PLCb Na+ PLCd AC Ca 2+ DAG Ca 2+ ADP-ribóz, Arachidonsav, Szfingozin IP 3 R Ca 2+ Ry. R Ca 2+ GC c. GMP Ca 2+ Ry. R Ca 2+ c. ADPR Ca 2+ PMR 1 Ca 2+ Calm Ca 2+ SERCA Ca 2+ IP 3 R Ca 2+ Ry. R Cam. K-IV Cain Mitokondriális uniporter PTP Na+/H+ cserélő Ca 2+ GTP GC Ca 2+ Sph ATP Ca 2+ IP 3 R PKC NAADP c. AMP NFAT HDAC MEF 2 P CREB Gén expresszió Hipertrófia CBP p 300
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011 Ca 2+ által szabályozott cél fehérjék I. Kalmodulin-függő: • Ca. M kinázok • • • EF 2 kináz Foszforiláz kináz MLCK Kalcineurin→NFAT Plazma membrán Ca 2+ ATPázok Adenilát cikláz Ciklikus nukleotid foszfodiészteráz MAP-2 Tau Fodrin Neuromodulin NOS
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011 Ca 2+ által szabályozott célfehérjék I. Kalmodulin-független: • Kalpain (Ca 2+-aktivált Cys proteáz) • • • Szinaptotagmin – exocitózis DAG kináz – DAG inaktivációja Ras neuronális Ca 2+ szenzorok GEFek és GAPek Citoszkeletális fehérjék a-aktinin, gelszolin
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011 A Ca 2+- jelátvitel effektor mechanizmusai Fehérje foszforiláció Nitrogén-monoxid képződés Ca 2+ Ca. M kináz I, II és IV Elongációs faktor-2 kináz Foszforiláz kináz Miozin könnyű lánc kináz Kalmodulin Fehérje defoszforiláció Citoszkeleton Kalcineurin MAP-2 Tau Fodrin Neuromodulin Ca 2+ transzport Ciklikus nukleotid metabolizmus Plazma membrán Ca 2+ ATPáz Adenilát cikláz Ciklikus nukleotid foszfodiészteráz
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011 Ca 2+ a fototranszdukcióban Plazma membrán Citoplazma Na+ pumpához 4 Na+ Foton Rodopszin* ATP Rodopszin* Na+, Ca 2+, K+ kicserélő P RK Ca 2+ 1 Transzducin* PDE K+ Csatorna záródása K+ PDE* Ca 2+ Na+ c. GMP Guanilát cikláz c. GMP 5’GTP c. GMP Ca 2+ GTP c. GMP-függő csatorna
- Slides: 16