Monomerní G proteiny
-
Upload
tate-olson -
Category
Documents
-
view
34 -
download
3
description
Transcript of Monomerní G proteiny
Monomerní G proteiny
Alice Skoumalová
Opakování:
1. Chemický přenos signálu (obecná charakteristika, typy dle vzdálenosti místa ovlivnění, typy receptorů)
2. Příklady signálních látek
3. Iontový kanál
4. Receptor s kinázovou aktivitou
5. Receptor spřažený s G-proteiny
Přenos signálu
Typy membránových receptorů:
1. Iontový kanál
Typy membránových receptorů:
2. Receptor s kinázovou aktivitou
Typy membránových receptorů:
3. Receptory spřažené s G-proteiny
G proteiny = proteiny vázající GTP v aktivním stavu váží GTP regulují mnoho signálních drah a buněčných procesů
Heterotrimerní G proteiny
= spřažené s receptory
3 podjednotky (α, β, γ)
α-pojednotka váže GTP,disociace a interakce s efektorem
Monomerní G proteiny
= malé G proteiny nebo malé GTPázy aktivita závisí na vázání GTP (aktivní GTP konformace, interakce s efektorem, buněčná odpověď) katalyzují hydrolýzu terminální fosfátové skupiny (inaktivní GDP-proteiny)
GTP
Malé GTPázyGDP/GTP-regulované molekulární „přepínače“ (stav „vypnuto“ a „zapnuto“)
dva konformační stavy, zásadní pro jejich biologickou funkci:
GTP-protein „zapnuto“
GDP-protein „vypnuto“
Regulační proteiny:
GEFs (guanine nucleotide exchange factors):urychlují výměnu nukleotidů
GAPs (GTPase-activating proteins):urychlují GTP hydrolýzu
GDIs (guanine nucleotide dissociation inhibitors):inhibují výměnu nukleotidů
Klasifikace malých GTPáz
Známo přes 150 proteinů
Ras nadrodina příbuzných proteinů, rodiny malých GTPáz:
Ras, Rab, Rho, Arf, Rad, Ran, Rheb, Rit
Lipidová posttranslační modifikace malých GTPáz (prenylace)
1. Farnesyltransferasa (Ras): kovalentní navázání C-15 farnesyl isoprenoidu (F) na cystein motivu CAAX
2. Geranylgeranyltransferasa I (Rho): kovalentní navázání C-20 geranylgeranyl isoprenoidu na cystein motivu CAAX
3. Geranylgeranyltransferasa II (Rab): kovalentní navázání C-20 geranylgeranyl isoprenoidu na cystein motivů CC, CXC, CCX, CCXXX
Guanine nucleotide exchange factors (GEFs)
Regulují aktivaci malých GTPáz a návaznou buněčnou odpověď Usnadňují výměnu volného GTP za vázaný GDP
Různé extracelulární signály aktivují Ras pomocí aktivace odlišných Ras GEFs
Všechny Ras GEFs mají CDC25 homologickou doménu, která katalyzuje výměnu nukleotidů
Různé Ras GEFs jsou aktivovány odlišně
GTPase activating proteins (GAPs) Urychlují hydrolýzu malých GTPáz Obsahují katalytickou doménu a přídavné domény důležité pro
regulaci
Mutované Ras proteiny u lidských karcinomů (substituce glycinu 12 nebo glutaminu 61) - nereagují na GAPs stimulaci - přetrvává konformace „zapnuto“ - deregulace buněčných dějů
1. G doména: 4 sekvence, odpovědná za vázání GTP a GTPázovou aktivitu
2. Motiv CAAX: Ras a Rho
3. Efektorová doména: vazba s efektorem
4. Switch I a II: odpovědné za změnu konformace mezi GDP a GTP- proteinem
5. RHO sekvence
Struktura malých GTPázFunkční domény H-Ras
Různé funkce malých GTPáz
Rozdílné spektrum buněčných funkcí
1. Různé GEFs a GAPs, které jsou aktivovány primárním signálem
2. Různé efektory, které vyústí v mnoho odlišných buněčných odpovědí
Přehled funkcí některých malých GTPáz
Ras: buněčná proliferace a diferenciace
Rab, Arf, Sar: membránový transport (sekrece, endocytosa)
Ran: regulátor nukleocytoplasmatického transportu
Rho: cytoskelet (regulace metabolismu aktinu), buněčná morfologie, buněčný pohyb
Ras GTPázyFunkce: buněčná proliferace a diferenciace
Časté mutace Ras proteinů u nádorů (nejvíce studovány)
Mutace, které blokují GAPs a hydrolysu GTP, udržují Ras proteiny v poloze „zapnuto“ (nalezeny u různých tumorů)
Efektory Ras proteinůRas funguje jako signální uzel
1. Konvergují v něm různé signály:Růstové faktory (epidermální růstový faktor,
destičkový růstový faktor)Hormony (insulin)Cytokiny (interleukin-1)Proteiny extracelulární matrix (přes integriny)
2. Aktivuje rozdílné efektory a buněčné děje:Raf serin/threonin kináza (aktivuje Raf/Mek/Erk kinázovou kaskádu
– regulace buněčného růstu)Fosfatidylinositol 3 kináza (tvorba PIP3 – regulace různých drah)
Fosfolipáza Cε (tvorba druhých poslů DAG a Ca2+)GEFs jiných GTPáz (kaskády malých GTPáz – Ral, Rac, Rab)
Rab GTPázy(Ras homologue from brain)
Funkce: membránový transport
Největší rodina malých GTPáz (minimálně 60 proteinů) Lokalizovány v organelách zapojených do sekreční a endocytické
kaskády
Buněčná lokalizace Rab GTPas
Rab proteiny a nemociMutace Rab genů-poruchy membránového transportu-onemocnění
Griscelli syndrom (AR) Pigmentové defekty (albinismus), porucha imunity, neurologická
dysfunkce Mutace genu Rab27a (reguluje transport melonosomů do periferie
melanocytů a sekreci lytických granul v T-lymfocytech) způsobí ztrátu pigmentace a nekontrolovanou aktivaci T-lymfocytů
Choroideremie (X vázaná) Degenerace pigmentového epitelu oka Defekt REP-1 genu (geranylgeranyl transferasa zodpovědná za
prenylaci Rab27a v retinálním pigmentovém epitelu) vede k deficitu melanosomového transportu v pigmentovém epitelu a ztráta ochrany před světlem
Rho GTPázy
Rodina proteinů regulující metabolismus aktinu
Funkce: Regulace aktinového cytoskeletu (buněčný tvar a pohyb)
Modulace nejrůznějších buněčných dějů:1. Buněčná migrace: regulace metabolismu aktinu, koordinace aktivace mnoha
Rho proteinů
2. Sekrece a endocytosa: transport vesikulů
3. Proliferace a transformace: úloha je zkoumána, invaze nádorových buněk
Rho GTPázy Efektory Funkce v buněčné biologii
RhoA, B, C ROCK I, II Aktin-myosinová kontraktilita,
buněčná migrace
Rac1, 2, 3 IRSp53 Polymerizace aktinu, tvorba lamelipodií, hybná síla buněčné migrace
Cdc42 WASP/N-WASP Polymerizace aktinu, tvorba filopodií, sensorická úloha v buněčné migraci
Model Rho GTPasové aktivace efektoru
Cdc42 navozená WASP aktivace a tvorba filopodií
Otázky
1. Princip funkce malých GTPáz, jejich cyklus, regulace, aktivace
2. Nejznámější rodiny malých GTPáz (funkce)
3. Princip lipidové posttranslační modifikace
4. Struktura malých GTPáz
5. Důsledek mutací Ras proteinů u lidských karcinomů
6. Funkce Rab a Rho proteinů