Signaaltransductie versie

Signaaltransductie versie 2015-2016 Vragen bij COO over hoofdstuk 16 van Alberts Essential Cell Biology, 4e druk De vragen die voorkomen in het COO-programma zijn op dit formulier weergegeven. Het is de bedoeling dat je, als je dat nodig vindt, aantekeningen maakt bij de vragen. Deze aantekeningen kun je gebruiken bij de voorbereiding van het tentamen. Communicatie 1. Hier zie je drie manieren waarop een chemische signalen worden doorgegeven tussen cellen. A. Plaats de juiste namen bij de afbeeldingen. B. Welk extracellulair signaal kan over langere afstand doorgegeven worden? C. Bij welke manier is er de hoogste affiniteit tussen het ligand en de receptor? 2. Ieder celtype heeft een bepaalde set receptoren in de plasmamembraan die reageert op een specifieke set van signaalmoleculen. Hieronder zie je een aantal van deze sets met een cel die daar receptoren voor heeft. Probeer erachter te komen welk signaal elke set de cel geeft. A. Welke signalen moet de cel ontvangen om te overleven? B. Welke signalen moet de cel ontvangen om te delen? C. Welke signalen moet de cel ontvangen om te differentiëren? D. Welke signalen moet de cel ontvangen om dood te gaan (apoptose)? 1

3. Het proces van cel-signalering kan onderverdeeld worden in drie stappen. Wat zijn deze drie stappen? 1 2 3 4. Bij signaaltransductie worden signalen aan een eiwit doorgegeven. Deze veranderen daardoor van vorm. Hierin zijn drie belangrijke manieren te onderscheiden, die men concepten noemt. Wat zijn deze drie belangrijke concepten in signaaltransductie? 1 2 3 5. Dit is een schematische weergave van de reacties waarbij een eiwit wordt gefosforyleerd en gedefosforyleerd. Maak onderstaande tekening af. 6. Door fosforylering kunnen eiwitten worden geactiveerd, of juist gedeactiveerd. Welk enzym doet het effect van fosforylering op een eiwit teniet? 2

7. De receptor voor groeihormoon fungeert aan de binnenkant van de cel echter vaak als enzym voor de fosforylering van het aminozuur tyrosine van een eiwit. Deze enzymen hebben ook een eigen naamgeving. A. Hoe noemt men het enzym dat zorgt voor fosforylering van tyrosine? B. Waar haalt dit enzym de fosfaatgroep vandaan? 8. Behalve transmembrane receptoren zijn er ook andere receptoren voor liganden die van buiten de cel komen. A. Welke zijn dat? B. Welke eigenschap moeten liganden hebben die binden aan deze receptoren? C. Na binding van het ligand ondergaan de receptoren een vormverandering. Wat gebeurt er hierna met deze receptoren? D. Welk proces wordt in de kern in gang gezet door deze receptoren? 9. Hieronder staat de schematische weergave van de werking van een G-eiwit. Plaats de ontbrekende stoffen in onderstaande tekening. 3

10. De membraanreceptoren die de signalen ontvangen bij signaaltransductie werken op verschillende manieren. Welke drie typen membraanreceptoren spelen een voorname rol in signaaltransductie? 1 2 3 G-eiwit-gekoppelde receptoren 11. Dit is een schematische weergave van een G-eiwit gekoppelde receptor. Het eiwit passeert de membraan 7 maal via α-helixen. Daarom wordt deze familie van eiwitten 7-α-helixreceptoren genoemd. Bij binding van een ligand aan de receptor treedt er een conformatieverandering op in het cytoplasmatisch deel van de receptor. Wat gebeurt er vervolgens? 12. Wat gebeurt er met het G-eiwit als deze aan de receptor bindt? 13. Een G-eiwit bestaat uit 3 delen: de subeenheden α, β en γ. A. Wat gebeurt er met het trimere G-eiwit nadat GDP uitgewisseld is voor GTP? B. Hoe wordt een actief G-eiwit geïnactiveerd? C. Welke subeenheid bevat een GTP-ase activiteit? 4

Enzym-gekoppelde receptoren 14. Dit is een tyrosine-kinase-receptor. Als het ligand bindt aan deze receptor, verandert deze van vorm. A. Wat gebeurt er met de receptor nadat het ligand bindt? B. Wat wordt hierdoor geactiveerd? 15. Aan een aantal tyrosines van elke receptor bindt een fosfaatgroep. (Je kunt dit hieronder erbij tekenen.) A. Wat is het gevolg van deze fosforylering? B. Wat is Gbr-2 voor een eiwit? C. Wat doet GEF? 5

Second messengers 16. Tijdens verschillende signaaltransductie-cascades worden kleine moleculen aan- of vrijgemaakt. Deze moleculen dragen bij aan het doorgeven van het signaal. Via deze stap treedt ook een versterking of amplificatie van het signaal op. Eén molecuul van het ligand activeert het receptoreiwit. Dit geactiveerde eiwit kan een aantal G- eiwitten activeren, zodat er een aantal geactiveerde G-α-eiwitten ontstaan. Elk geactiveerd G-α-eiwit kan een enzym activeren. Dit is de eerste amplificatiestap. Elk geactiveerd enzym kan verscheidene second messengers genereren voordat het weer wordt geïnactiveerd. Dit is de tweede amplificatie-stap. A. Cyclisch AMP is een belangrijke second messenger en een onderdeel van veel G-eiwit pathways. Waaruit wordt camp gemaakt, en door wat? B. Waardoor wordt dit enzym geactiveerd? 17. Een andere belangrijke second messenger is IP 3. In de membraan zit een lipide PI dat door PI-kinases gefosforyleerd kan worden tot er PIP 2 ontstaat. Fosfolipase-C kan PIP 2 afbreken. Hierbij wordt PIP 2 gesplitst in IP 3 en DAG. Geef hiernaast aan waar PIP 2 gesplitst gaat worden. 18. Fosfolipase-C kan PIP 2 splitsen in IP 3 en DAG. DAG blijft in het membraan achter. Het wateroplosbare second messenger IP 3 komt vrij in de cytosol. A. Wat is het effect van IP 3 in de cel? B. Via welk type receptoren kan fosfolipase-c geactiveerd worden? 6

Animatie: Een extracellulair signaal kan het vrijkomen van calciumionen uit het ER veroorzaken. Als je wilt kun je hieronder de pathway schetsen waarmee de cel kan reageren op een externe prikkel om de Ca 2+ -concentratie te verhogen. 19. Je hebt een cel met tyrosine-kinase-receptoren. Na binding van het ligand aan deze receptoren geeft de cel een bepaalde respons. Hierbij zijn drie eiwitten betrokken (1, 2 en 3). Deze drie zijn Ras, eiwit A en eiwit B. Je weet echter niet in welke volgorde deze het signaal doorgeven. Van eiwit A en B heb je een mutante vorm die niet geactiveerd kan worden. Van Ras heb je een mutant die altijd actief is. Voer een aantal experimenten uit om achter de volgorde te komen, door één of meerdere mutanten toe te voegen. Toegevoegd ligand inactief A inactief B actief Ras Respons 1 = 2 = 3 = 7

20. De twee pathways die via de G-eiwit gekoppelde receptoren en receptorentyrosinekinase worden geactiveerd staan niet apart. In de figuur die zodadelijk opgebouwd wordt zul je zien dat er 'cross talk' tussen de pathways plaatsvindt. De pathways leiden tot de activatie van kinases die hun substraten activeren door fosforylering. Sommige van deze substraten kunnen door verschillende kinases, en dus verschillende pathways, geactiveerd worden. A. Maak het schema af. B. Geef in het schema de second messengers aan. 8