معلومة

هل توجد أي موارد عبر الإنترنت للعثور على مسارات الإشارات التي ينتمي إليها كلا البروتينين؟

هل توجد أي موارد عبر الإنترنت للعثور على مسارات الإشارات التي ينتمي إليها كلا البروتينين؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أنا أدرس البروتينات GSK3 و AMPK وأحاول تحديد مسارات الإشارات التي ينتمي إليها كلا هذين البروتينين. من خلال قراءة أوراق المجلات ، اكتشفت أن كلا هذين البروتينين ينتميان إلى مسار إشارات mTOR. أعلم على KEGG إذا قمت بكتابة اسم الجين المتورط في مسار الإشارة (مثل GSK3B) في شريط البحث بالصفحة التي تعرض مسار الإشارة (مثل مسار mTOR) ، يمكنك العثور على مزيد من المعلومات حول هذا الجين. ومع ذلك ، كنت أتساءل عما إذا كانت هناك أي موارد على الإنترنت حيث يمكنك كتابة أسماء جينات متعددة ويمكنك معرفة مسارات الإشارات التي توجد بها جميع الجينات؟

هي موضع تقدير أي رؤى.


سأحاول "gsk3" و "AMPK" في WikiPathways.

فيما يلي بعض المسارات التي يشارك فيها كل من GSK3 و AMPK ، مثل:

و


ما هي بعض أنواع المسارات البيولوجية؟

هناك أنواع عديدة من المسارات البيولوجية. من بين أكثر المسارات شهرة هي المسارات المشاركة في التمثيل الغذائي ، وفي تنظيم الجينات وفي نقل الإشارات.

تتيح المسارات الأيضية التفاعلات الكيميائية التي تحدث في أجسامنا. مثال على المسار الأيضي هو العملية التي تقوم بها الخلايا بتقسيم الطعام إلى جزيئات طاقة يمكن تخزينها لاستخدامها لاحقًا. تساعد مسارات التمثيل الغذائي الأخرى في الواقع على بناء الجزيئات.

تعمل مسارات تنظيم الجينات على تشغيل الجينات وإيقافها. مثل هذا الإجراء حيوي لأن الجينات توفر الوصفة التي تنتج بها الخلايا البروتينات ، وهي المكونات الأساسية اللازمة لأداء كل مهمة تقريبًا في أجسامنا. تشكل البروتينات عضلاتنا وأعضائنا ، وتساعد أجسامنا على الحركة وتدافع عنا ضد الجراثيم.

تنقل مسارات نقل الإشارة إشارة من الخارج للخلية إلى داخلها. الخلايا المختلفة قادرة على استقبال إشارات محددة من خلال الهياكل الموجودة على سطحها تسمى المستقبلات. بعد التفاعل مع هذه المستقبلات ، تنتقل الإشارة إلى الخلية ، حيث يتم نقل رسالتها بواسطة بروتينات متخصصة تؤدي إلى تفاعل معين في الخلية. على سبيل المثال ، قد توجه إشارة كيميائية من خارج الخلية الخلية لإنتاج بروتين معين داخل الخلية. في المقابل ، قد يكون هذا البروتين إشارة تحث الخلية على التحرك.

هناك أنواع عديدة من المسارات البيولوجية. من بين أكثر المسارات شهرة هي المسارات التي تشارك في التمثيل الغذائي ، وفي تنظيم الجينات وفي نقل الإشارات.

تتيح المسارات الأيضية التفاعلات الكيميائية التي تحدث في أجسامنا. مثال على المسار الأيضي هو العملية التي تقوم بها الخلايا بتقسيم الطعام إلى جزيئات طاقة يمكن تخزينها لاستخدامها لاحقًا. تساعد مسارات التمثيل الغذائي الأخرى في الواقع على بناء الجزيئات.

تعمل مسارات تنظيم الجينات على تشغيل الجينات وإيقافها. مثل هذا الإجراء ضروري لأن الجينات توفر الوصفة التي تنتج بها الخلايا البروتينات ، وهي المكونات الأساسية اللازمة لتنفيذ كل مهمة تقريبًا في أجسامنا. تشكل البروتينات عضلاتنا وأعضائنا ، وتساعد أجسامنا على الحركة وتدافع عنا ضد الجراثيم.

تنقل مسارات نقل الإشارة إشارة من الخارج للخلية إلى داخلها. الخلايا المختلفة قادرة على استقبال إشارات محددة من خلال الهياكل الموجودة على سطحها تسمى المستقبلات. بعد التفاعل مع هذه المستقبلات ، تنتقل الإشارة إلى الخلية ، حيث يتم نقل رسالتها بواسطة بروتينات متخصصة تؤدي إلى تفاعل معين في الخلية. على سبيل المثال ، قد توجه إشارة كيميائية من خارج الخلية الخلية لإنتاج بروتين معين داخل الخلية. في المقابل ، قد يكون هذا البروتين إشارة تحث الخلية على التحرك.


قم بتنزيل وطباعة هذه المقالة لاستخداماتك العلمية والبحثية والتعليمية الشخصية.

شراء عدد واحد من علم مقابل 15 دولارًا أمريكيًا فقط.

علم الإشارات

المجلد 4 ، العدد 173
17 مايو 2011

أدوات المادة

الرجاء تسجيل الدخول لإضافة تنبيه لهذه المقالة.

بقلم إيليس ج.فاركاس ، وتاماس كوركسماروس ، وإستفان أ.كوفاكس ، وأغوستون ميهاليك ، وروبن بالوتاي ، وغابور آي. سيمكو ، وكريستوف زد سزالاي ، وماتيه سزالاي بيكو ، وتيبور فيلاي ، وشيجون وانغ ، وبيتر سيرميلي

علم الإشارات 17 مايو 2011: pt3

يبشر تحليل طوبولوجيا الشبكة وديناميكياتها بتحديد مجموعات جديدة من أهداف الأدوية المحتملة.


ثالثا. أهداف كيناز MAP وخصوصية الاستهداف

بعد التحفيز بواسطة عامل خارج الخلية مناسب ، يمكن أن تكون استجابة MAP kinase عابرة أو مستدامة (مارشال ، 1995). على الرغم من أن كينازات MAP تُصنف عادةً مع كينازات بروتين سيرين / ثريونين ، إلا أنها تُظهر أيضًا بعض نشاط التيروزين كيناز ، وقد تتسبب في الفسفرة الذاتية على كل من ثريونين وتيروزين (وو وآخرون.، 1991). قد تؤدي عملية الفسفرة الذاتية على التيروزين أيضًا إلى زيادة تقارب مجاهدي خلق لـ MAP كيناز (Haystead وآخرون.، 1992). تتضمن أهداف الفسفرة من كينازات MAP المنشطة كلاً من البروتينات النووية والبروتينات الخلوية ، بما في ذلك العناصر الأولية لسلسلة كيناز MAP. يتم تحديد خصوصية الهدف جزئيًا على الأقل من خلال مجالات الالتحام في بروتين الركيزة (Sharrocks وآخرون.، 2000). تشمل أهداف العصارة الخلوية phospholipase A2 (Lin وآخرون.، 1993) ، بروتينات الهيكل الخلوي (Sturgill & Ray ، 1986 Shiina وآخرون.، 1992) ، وبروتين الريبوسوم S6 كيناز (Sturgill وآخرون.، 1988). تشمل أهداف المنبع مستقبلات عامل النمو العكسي ، ابن سبعة ليس (سوس) ، راف ومجاهدي خلق (دينهاردت ، 1996). يمكن أيضًا نقل كيناز MAP المنشط إلى النواة (Chen وآخرون.، 1992). تتضمن الأهداف النووية لـ MAP kinase عوامل النسخ مثل Jun (Pulverer وآخرون.، 1991) ، Myc (Seth وآخرون.، 1992) ، Elk1 (جيل وآخرون.، 1992) ، و ATF2 (عبد الحفيظ وآخرون.، 1992). من المعروف أن بعض كينازات MAP ، على سبيل المثال ERK3 ، موجودة بشكل أساسي في النواة (Cheng وآخرون.، 1996). قد تعمل السيطرة على الاستهداف داخل الخلايا بعدة طرق من الدراسات Xenopus أظهرت الخلايا أن مجاهدي خلق يتم الاحتفاظ بها في العصارة الخلوية لأنها تحتوي على تسلسل تصدير نووي نحو الطرف N. نظرًا لأن MEK يربط MAP kinase من خلال مجال الإرساء الطرفي N ، يتم أيضًا الاحتفاظ بـ MAP kinase في العصارة الخلوية. تنشيط MAP kinase من خلال الفسفرة بواسطة منظمة مجاهدي خلق يعزز التفكك من مجاهدي خلق ، يليه إضعاف كيناز MAP والاستيراد النووي النشط. يخضع Mammalian ERK2 لتغيير توافقي بعد الفسفرة بواسطة MEK بحيث يمكن أن تتفاعل حلقة التنشيط التي تحمل TEY مع مجال طرفي C يُسمى L16 على جزيء ERK2 آخر ، مما يعزز التباين. لا يُعتقد أن المقاييس المتغايرة للكيناز في MAP تتشكل لأن هندسة التفاعل محددة للغاية. الآليات الدقيقة التي تؤدي إلى الاستيراد النشط غير مفهومة ، فمن الممكن أن يتفاعل كيناز MAP ثنائي الأبعاد مع البروتينات الأخرى التي تحمل تسلسلات التوطين النووي. التغييرات المطابقة التي تؤدي إلى ثنائي مفعول كيناز MAP تعرض مجالًا يسمى إدخال كيناز MAP ، والذي قد يعمل كتسلسل توطين نووي ثنائي. بالإضافة إلى ذلك ، قد تخفي تقنية dimerization أيضًا تسلسل تصدير نووي مفترض (Cobb & Goldsmith ، 2000). قد يدخل MAP kinase إلى النواة عن طريق الانتشار السلبي ، والذي لا يتطلب ديميررة (فوكودا وآخرون.، 1997 Adachi وآخرون.، 1999). يمكن الاحتفاظ بـ MAP kinase في النواة من خلال بروتينات التثبيت النووية المستحثة بـ MAP kinase (Lenormand وآخرون., 1998 ).

من السمات المهمة لمسارات MAP kinase الإشارة إلى الخصوصية مع تعدد مكونات مسار كيناز MAP ، كيف يمكن توجيه إشارة معينة إلى الهدف الصحيح داخل الخلايا؟ إحدى الطرق التي يتم بها ضمان الخصوصية ، حتى عندما تشترك مسارات كيناز MAP في عناصر مشتركة ، هي من خلال مجمعات الإنزيم التي يشار إليها باسم "الجينوموسومات" (Chang & Karin ، 2001 Whitmarsh & Davis ، 1998). قد تتشكل هذه المجمعات بين عناصر مختلفة من مسار معين (على سبيل المثال في مسار Hog1 ، الشكل 2) أو قد تربط بروتينات السقالة جزيئات الإشارة معًا (على سبيل المثال في مسار Sevenless ، الشكل 3). وبهذه الطريقة ، يتم تجنب "الحديث المتبادل" غير المرغوب فيه بين المسارات المختلفة ويكون إرسال الإشارات أسرع.

يتم إلغاء تنشيط كينازات MAP للثدييات والخميرة بواسطة فوسفاتازات بروتين سيرين / ثريونين وفوسفاتازات بروتين التيروزين ، أو عن طريق الفوسفاتازات ثنائية الوظيفة ، والتي قد يتم تنظيمها بنفسها بواسطة كينازات MAP (Cobb & Goldsmith ، 1995 Keyse ، 1998). قد تكون هذه الفوسفاتازات محددة جدًا في عملها مع تقارب عالي للركيزة مع كينازات MAP. على سبيل المثال ، يتم تنشيط MKP-3 بشكل انتقائي بواسطة ERK2 الذي يرتبط بطريقة مستقلة عن كيناز بالفوسفاتيز وسوف يقوم على وجه التحديد بإلغاء تنشيط كينازات MAP لعائلة ERK ولكن ليس كينازات MAP الأخرى مثل JNK (معسكرات) وآخرون.، 1998). يتم أيضًا إلغاء تنشيط المكونات الأخرى لمسارات MAP kinase بواسطة الفوسفاتازات ، على سبيل المثال يتم إلغاء تنشيط Raf بواسطة فوسفاتازات البروتين المرتبطة بالغشاء (دنت وآخرون.، 1995). يعرض الشكل 1 مخططًا معممًا يوضح العناصر المختلفة في تشوير كيناز MAP.

سلسلة تحويل إشارة كيناز للبروتين المنشط باستخدام الميتوجين (MAP). يتم نقل الإشارات التي تدركها المستقبلات من خلال إشارات وسيطة إلى أول كيناز أساسي ، كيناز MAP / ERK. المنشط MEK kinase phosphorylates وبالتالي ينشط MEK على بقايا السيرين (S) والثريونين (T) المحفوظة. تعمل منظمة مجاهدي خلق النشطة على الفسفور وتنشيط كيناز MAP على بقايا T والتيروزين (Y) المحفوظة. قد يتم تثبيت كيناز MEK و MEK و MAP معًا في مركب إشارة بواسطة بروتينات السقالة. يتم إلغاء تنشيط الكينازات المنشطة بواسطة فوسفاتازات معينة. يتم تحرير كيناز MAP النشط من الجسيم الإشارى ، ويضعف وينشط عن طريق البروتينات المستهدفة للفسفرة في السيتوبلازم أو النواة. P ، أحماض أمينية فسفرة.


هدف جديد محتمل لعلاج النقرس

حدد الباحثون في جامعة ولاية واشنطن للعلوم الصحية في سبوكان وأماكن أخرى هدفًا علاجيًا جديدًا لعلاج النقرس ، وهو نوع شائع من التهاب المفاصل يسبب نوبات من آلام المفاصل وتيبسها.

نشرت في المجلة المناعة الخلوية والجزيئية، تشير دراستهم إلى أن منع جزيء الإشارة المعروف باسم TAK1 يمكن أن يثبط الالتهاب الناجم عن النقرس. يضع البحث الأساس لتطوير استراتيجيات علاجية جديدة محتملة يمكن أن تحسن بشكل كبير نوعية حياة ملايين الأشخاص حول العالم الذين يعانون من هذه الحالة. في الولايات المتحدة وحدها ، يؤثر النقرس على ما يقدر بنحو 8.3 مليون شخص ، أو حوالي 4 في المائة من السكان.

يحدث النقرس بسبب ارتفاع مستويات حمض البوليك في الدم ، وهو نفايات طبيعية ناتجة عن هضم الأطعمة التي تحتوي على البيورينات ، مثل اللحوم الحمراء والمأكولات البحرية والفاصوليا المجففة والبيرة. يمكن أن يؤدي ارتفاع مستويات حمض البوليك إلى تكوين بلورات حمض البوليك أحادي الصوديوم (MSU) التي تتراكم في المفاصل. يدرك الجهاز المناعي أن هذه البلورات تشكل تهديدًا ويطلق استجابة مناعية ضدها تزيد من إنتاج إنترلوكين 1 بيتا (IL-1-beta) ، وهو بروتين سيتوكين يسبب الالتهاب ويسبب الألم الشديد والتورم الذي يعاني منه الناس. خلال نوبات النقرس.

قال صلاح الدين أحمد ، أستاذ العلوم الصيدلانية: "إنها نوع من الحلقة المفرغة التي تبدأ بهذه البلورات ، التي تتسبب في إنتاج IL-1-beta ، مما يؤدي إلى حدوث التهاب وتنشيط الكثير من البروتينات الأخرى لإنتاج المزيد من الالتهابات". في كلية الصيدلة والعلوم الصيدلية بجامعة WSU وكبير مؤلفي الدراسة.

أثار أحد تلك البروتينات التي يتم تنشيطها بواسطة IL-1-beta - TAK1 - اهتمام فريق البحث الخاص بأحمد عندما اقترحت دراستهم السابقة دوره الرئيسي في تنظيم التهاب IL-1-beta في التهاب المفاصل الروماتويدي. لقد صمموا دراسة لتحديد الآلية الجزيئية التي تنتج بها بلورات MSU التهاب IL-1-beta ودور TAK1 في هذه العملية. باستخدام سطرين مختلفين من الخلايا الضامة البشرية - الخلايا المناعية التي تلعب دورًا رئيسيًا في الالتهاب - وجدوا أن بلورات MSU يمكنها تنشيط TAK1 والبروتينات الأخرى التي كان يُعتقد سابقًا أنها تعتمد على إشارات IL-1-beta للتنشيط.

قال أحمد: "لقد علمنا بالفعل أن بلورات MSU تنشط ما يعرف بمسار الجسيم الملتهب ، والذي ينتج IL-1-beta". "ومع ذلك ، وجدت دراستنا أن بلورات MSU تستخدم أيضًا مسارًا بديلًا يؤدي إلى حدوث الالتهاب من خلال TAK1 ، وهو اكتشاف جديد يتعلق بكيفية تطور النقرس."

بعد ذلك ، أظهروا أن استخدام مادة كيميائية تمنع ، أو تمنع ، TAK1 يمكن أن يقمع تمامًا أي التهاب تسببه بلورات MSU ، سواء في خلايا البلاعم البشرية السليمة أو في نموذج القوارض للنقرس.

قال أحمد إن اكتشافهم فتح الباب أمام تطوير استراتيجيات علاجية جديدة لمرض النقرس.

وقال إن أحد العلاجات الحالية التي جربها العلماء هو Anakinra ، وهو دواء يمنع ارتباط IL-1-beta بمستقبلاته. على الرغم من أنه أظهر نتائج واعدة ، إلا أن أحمد قال إن الدواء لا يستخدم إكلينيكيًا للنقرس ، لأنه يُعطى بالتسريب - الأمر الذي يتطلب دخول المستشفى. إن تطوير عقاقير مثبطات TAK1 التي يمكن تناولها عن طريق الفم سيسمح للمرضى الذين يعانون من النقرس بإدارة تفجر المرض في المنزل.

الهدف التالي للفريق هو تأكيد النتائج التي توصلوا إليها في الخلايا المأخوذة من مرضى النقرس. إنهم يسعون حاليًا للحصول على تمويل فيدرالي لهذا المشروع ، الذي يخططون لتنفيذه بالتعاون مع علماء إكلينيكيين في جامعة ألاباما برمنغهام وجامعة ميشيغان آن أربور. إذا صمدت النتائج التي توصلوا إليها ، فقد يؤدي ذلك في النهاية إلى تجارب سريرية لاختبار مثبطات TAK1 على المرضى.

قال أحمد إن اكتشافهم يمكن أيضًا اختباره في نهاية المطاف في أمراض أخرى تشمل التهابًا بوساطة IL-1-beta ، مثل التصلب المتعدد ومرض التهاب الأمعاء ومرض السكري من النوع 1.


هل توجد أي موارد عبر الإنترنت للعثور على مسارات الإشارات التي ينتمي إليها كلا البروتينين؟ - مادة الاحياء

C2006 / F2402 '11 مخطط المحاضرة رقم 14

(ج) 2011 الدكتورة ديبورا موشوفيتز ، جامعة كولومبيا ، نيويورك ، نيويورك. آخر تحديث 03/07/2011 06:38 م. تم إجراء بعض التغييرات الطفيفة على التنسيق في 3/9 صباحًا.
النشرات: 14 أ - نظرة عامة على التشوير - نظرية الانفجار الكبير البيولوجي
14B - هيكل بروتينات G ومسار CAMP الخاص بـ GPCR
14C - مقارنة العضيات - الليزوزومات والبيروكسيسومات والميتوكوندريا

بعض الروابط الممتعة / المفيدة
اكتشاف بروتينات G. مُنحت جائزة نوبل لعام 1994 لجيلمان ورودبل لاكتشافهما بروتينات جي وعمليات نقل الإشارة. تصف & quotPress Release & quot النتائج العلمية التي توصلوا إليها ، وهناك رسوم توضيحية وملاحظات عن السيرة الذاتية.

توجد العديد من الرسوم المتحركة للإشارة في موقع ويب McGraw Hill للكتاب النصي Raven.
راجع صفحة ارتباطات الويب لمزيد من الارتباطات إلى الرسوم المتحركة وموارد أخرى عبر الإنترنت

I. بيروكسيسومات - ملخص للهيكل والوظيفة والتوليف. لمزيد من التفاصيل انظر بيكر ص 356-360 (354-358). كيف تصل البروتينات إلى عضيات ليست جزءًا من نظام الغشاء الداخلي؟

ألف هيكل - مقارنة البيروكسيسومات والليزوزومات

  • تتراكم الليزوزومات المنظفات.

  • المنظف = تقليد الفسفوليبيد = جزيء أمفيباثي مع نهايات كارهة للماء و ماء.

  • كثافة العضيات تتناسب مع نسبة البروتين / الدهون. النمو على المنظف يغير النسبة في الجسيمات الحالة.

  • الليزوزومات مع الترايتون (ما يعادل الدهون الزائدة) خفيفة بشكل غير عادي (منخفضة الكثافة ، بسبب ارتفاع نسبة الدهون / المنظفات).

  • لم تتغير كثافة البيروكسيسومات بالنمو على المنظفات.

  • إنزيمات العلامة = إنزيمات مميزة وفريدة من نوعها لعضية معينة.

  • إنزيمات الواسمات النموذجية للبيروكسكسومات هي أوكسيديز اليورات أو الكاتلاز

  • إنزيم العلامة النموذجي للجسيمات الحالة هو الفوسفاتيز الحمضي

B. الوظيفة الرئيسية = إزالة السموم (في الخلايا الحيوانية). انظر Becker لأدوار أخرى ، خاصة. في الكائنات الحية الأخرى.

الأكسدة تزيل سموم RH2 عن طريق تقليل السمية و / أو عن طريق زيادة الذوبان

R بشكل عام أكثر قابلية للذوبان وأقل كارهة للماء من RH2.

يتم نقل المواد القابلة للذوبان بسهولة أكبر عن طريق الدم ** وتفرزها المواد الكارهة للماء من المرجح أن تتراكم في الجسم (وتصل إلى مستويات سامة).

لاحظ أن هذه التفاعلات هي أكسدة حقيقية (تتضمن إضافة فعلية للأكسجين) وليست نزع هيدروجين (= إزالة H والإلكترونات) كما هو الحال في معظم استقلاب الطاقة.

تولد هذه التفاعلات بيروكسيد ، وهو شديد التفاعل.

** تحتوي الخلايا التي تقوم بعمليات الأكسدة بشكل عام على ناقلات للسماح للمواد القابلة للذوبان بالخروج من الخلية ودخول الدم.

يمكن أن يكون R'H2 جزيءًا ثانيًا من البيروكسيد. في هذه الحالة ، R 'هو الأكسجين والتفاعل الكلي هو:

كاتالاز يتخلص من بيروكسيد ، و

يولد الكاتلاز الأكسجين لجولة أخرى من الأكسدة (إذا كانت R'H2 هو بيروكسيد) أو يزيل سموم R'H2 (عن طريق أكسدة)

ج. كيف تدخل البروتينات (وأمبير الفوسوفوليبيدات) في البيروكسيسومات؟ فيما يلي ملخص بالتفاصيل:

  • لا تعتبر البيروكسيسومات جزءًا من نظام الغشاء الداخلي - كل بروتينات المصفوفة مصنوعة على ريبوسومات خالية من السيتوبلازم.

  • تدخل جميع بروتينات مصفوفة بيروكسيسومال العضيات بعد الترجمة. تذهب بروتينات المصفوفة مباشرة إلى البيروكسيسومات من الريبوسومات الحرة.

  • توجد إشارات التوطين لأفضل إنزيمات مصفوفة بيروكسيسومال المعروفة في نهاية COOH للبروتين. (بعض بروتينات البيروكس لها إشارة في مكان آخر وليست كل الإشارات متماثلة. انظر المشكلة 3-19 ، خاصة الجزء ج.)

  • آلية الاستيراد ليست مفهومة جيدًا - تدخل بعض بروتينات المصفوفة دون أن تتكشف. يتطلب الدخول ATP.

  • بعض الفسفوليبيدات من غشاء بيروكسيسومال تصنع على ER. تحمل البيروكسيسوم عن طريق نقل / تبادل البروتينات و / أو الحويصلات.

  • تصنع بعض الدهون في العضية.

  • تدخل بروتينات الغشاء وبروتينات المصفوفة العضية عن طريق مسارات منفصلة.

  • قد يتم تصنيع بعض بروتينات الغشاء في ER ، لكن هذا لم يتم تسويته.

  • لا تحتوي البيروكسيسومات على حمض نووي ، وقد شوهدت تتكاثر بالنمو والانقسام.

  • في ظل ظروف معينة ، يمكن أن تؤدي الحويصلات من ER إلى ظهور بيروكسيسومات جديدة (فارغة) من جديد. إذا حدث هذا ، يجب استيراد جميع بروتينات المصفوفة.

  • باختصار: كل بيروكس. مصفوفة تصنع البروتينات على الريبوسومات الحرة ، وتفضل معظم التجارب نموذج النمو والانقسام باعتباره المصدر الرئيسي للبيروكسيسومات الجديدة.

لمراجعة كيفية دخول البروتينات إلى البيروكسيسومات ، جرب المشكلة 3-7.


II. الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء
من أين تأتي بروتيناتهم؟

A. تصنع بعض البروتينات داخل العضيات

  • تصنع بعض البروتينات (ليس الكثير) داخل الميتوكوندريا باستخدام الحمض النووي للعضيات وآلات النسخ والترجمة.

  • يصنع ميتو الرنا الريباسي الخاص به ويضخ بعض أو كل الحمض النووي الريبي ، لكن بقية آلات النسخ والترجمة تأتي من الخارج.

  • تحتوي البلاستيدات الخضراء (في الخلايا النباتية ، بالإضافة إلى الميتوكوندريا) على حمض نووي أكثر من الميتوكوندريا ، وتصنع مكونات داخلية أكثر من الميتو. ، ولكن يتم أيضًا استيراد معظم بروتينات البلاستيدات الخضراء من الخارج.

ب- يجب استيراد معظم بروتينات العضية.

  • تسلسل قصير يسمى الببتيد العابر (TP) على الطرف الأميني هو إشارة التوطين المعتادة التي تستهدف بروتينًا ليرتبط بالميتو. translocase وأدخل المصفوفة.

  • تتم إزالة TP بمجرد دخول البروتين إلى مصفوفة الميتوكوندريا. (هناك حاجة لإشارات إضافية لتوجيه البروتين إلى الغشاء أو الفضاء بين الغشاء. انظر 7 أدناه).

  • تُستخدم تسلسلات مماثلة لتوجيه بروتينات البلاستيدات الخضراء إلى حاويات شفافة على العضية وإلى الجزء الفرعي للعضية الصحيحة.

7. كيف تصل البروتينات إلى أجزاء من العضية غير المصفوفة؟

أ. مطلوب إشارات توطين إضافية و / أو تسلسل إيقاف / نقل - بالإضافة إلى الببتيد العابر. ربما تستخدم البروتينات المختلفة إشارات توطين و / أو مسارات مختلفة.

ب. نهج واحد - من الخارج: قد تدخل البروتينات الموجهة للأغشية أو الفضاء بين الغشاء إلى الغشاء الخارجي ، وتعبر جزءًا فقط من الطريق ، ولا تصل أبدًا إلى المصفوفة - يمكن للبروتينات أن تستقر في الغشاء المناسب (إذا كان لديها انتقال "توقف" أو تسلسل مرساة كاره للماء) أو البقاء في الفضاء بين الغشاء.

ج. نهج بديل - من المصفوفة: قد تدخل البروتينات الموجهة لمواقع أخرى غير المصفوفة المصفوفة أولاً ، ثم تستخدم تسلسل "بدء" كاره للماء للعبور إلى الأغشية أو الفضاء بين الغشاء من المصفوفة. (انظر المشكلة 3-6.)

8. مخططات موجزة. انظر النشرة 14C من أجل:

أ. أعلى - مقارنة بين الميتوكوندريا مقابل الليزوزومات وأمبير بيروكسيسومات

ب. أسفل - مقارنة ميزات البيروكسيسومات بتلك الموجودة في الميتوكوندريا مقابل الليزوزومات

هل تريد أن تتأكد من أنك قد حصلت على هذا؟ أنشئ مخططًا فارغًا مثل 14C (أعلى و / أو أسفل) مع العناوين والفئات المقدمة فقط ، ثم املأه دون الرجوع إلى ملاحظاتك أو نصوصك. ابحث عن أي شيء لا يمكنك تذكره ، وحاول مرة أخرى في غضون أيام قليلة.


ثالثا. مقدمة في التشوير

أ. قضايا كبيرة

1. ماذا تتضمن الإشارات؟ كيف يتم إرسال الرسائل من خلية إلى أخرى؟ كيف يتم استقبالها - كيف تنتج الإشارات استجابة في الخلية المستهدفة؟

2. لماذا تهتم بالإشارة؟ إنه ضروري حتى يمكن تنسيق الأحداث في كائن متعدد الخلايا. لا يكفي تنظيم ما تفعله خلية واحدة!

الطريقة المعتادة - تفرز خلية واحدة جزيئات الإشارة التي ترتبط بمستقبل على (أو داخل) خلية مستهدفة وتضخيم # 8594 و # 8594 تأثير كبير في الخلية المستهدفة.

C. الأنواع الرئيسية لجزيئات الإشارة - مصنفة حسب نوع الخلية التي تجعلها و / أو الموقع المستهدف. من أين تأتي الإشارات وأين تتجه؟ انظر المنشور 7 ب للصور والمحاضرة 7 لمزيد من التفاصيل.

طريقة جيدة لدراسة هذا: قم بإعداد جدول يلخص المعلومات الموجودة في النشرة 7 ب. قم بتضمين اسم نوع الإشارة ، ومصدر الإشارة ، ونوع الخلية المستهدفة أو موقعها ، وأي ميزات مهمة أخرى ، ومثال لكل منها.

د. كيف تعمل جزيئات الإشارة المفرزة على المستوى الجزيئي؟ ملخص.
انظر النشرة 1 4 أ ، أسفل.

1. جزيئات الإشارة

أ. يتم حفظ الإشارات تطوريًا. نفس جزيئات الإشارة المستخدمة من قبل الكائنات الحية المختلفة أو أنواع الخلايا لأغراض مختلفة.

ب. نوعان رئيسيان من جزيئات الإشارة

(1). ذوبان في الماء

(2). قابل للذوبان في الدهون.

سؤال: ما هي أنواع الإشارات التي يتم إطلاقها عادةً عن طريق الإفراز الخلوي؟

2. المستقبلات.

أ. الخطوة الأولى في إرسال الإشارات هي ربط (غير تساهمية) للإشارة بالمستقبل ، تسبب في تغيير تكوين في المستقبلات.

ب. مواقع المستقبلات - داخل الخلايا وعلى سطح الخلية. انظر شكل Sadava. 7.5 (15.4).

(1). داخل الخلايا - للإشارات القابلة للذوبان في الدهون. كل ما هو متشابه ، جميع TF - التفاصيل أدناه

(2). على سطح الخلية - للإشارات القابلة للذوبان في الماء. انظر بيكر الشكل. 14-2.

(أ) الهيكل: جميع مستقبلات سطح الخلية عبارة عن بروتينات عبر الغشاء مع مجال ربط خارج الخلية للإشارة.

(ب). المصطلحات: تسمى أحيانًا مستقبلات سطح الخلية & quot؛ مستقبلات خارج الخلية & quot ، لكن مجال ربط الترابط فقط هو خارج الخلية ، وليس البروتين بأكمله.

(ج). يرتبط Ligand بالمجال خارج الخلية على امتداد في الخارج تأثير ("الانفجار الكبير") هو داخل الخلية.

نوع الإشارة مثال نوع المستقبل تأثير
قابل للذوبان في الدهون الثيروكسين ، المنشطات داخل الخلايا ** النشاط الجيني
ذوبان في الماء هرمونات الببتيد ، GF's سطح الخلية نشاط البروتين (عادة)

** ملحوظة: تحتوي بعض الإشارات الدهنية القابلة للذوبان على مستقبلات سطح الخلية بالإضافة الىلمستقبلاتها داخل الخلايا. إحدى هذه الحالات موجودة في كتاب المشكلة. تم اكتشاف مستقبلات سطح الخلية للإشارات القابلة للذوبان في الدهون مؤخرًا نسبيًا ، وسيتم تجاهلها إلى حد كبير في هذه الدورة.

3. التضخيم أو الانفجار البيولوجي الكبير. كل الإشارات & # 8594 التضخيم = تأثير كبير من تركيز صغير للإشارة. مثال: يمكن أن يتسبب جزيء واحد من الإبينفرين في إطلاق 10 8 جزيئات من الجلوكوز من خلية الكبد! (انظر بيكر 14-3 للحساب.)

4. كيف يتم تحقيق التضخيم؟ كيف تم إنجاز "الانفجار العظيم"؟ ثلاث طرق (انظر النشرة 14 أ):

أ. عن طريق فتح قنوات (ذات بوابات ترابطية)

(1). فكرة عامة:

يربط يجند فتح عدد قليل من قنوات بوابات يجند القليل من تدفق الأيونات ضرب عتبة الجهد فتح العديد من القنوات (ذات بوابات الجهد) تغير كبير في تركيزات الأيونات تأثير كبير

(2). مثال محدد: تأثيرات أستيل الكولين على العضلات. يعد التشوير بواسطة AcCh مهمًا في كل من استجابات العضلات والأعصاب. مستقبل AcCh عبارة عن قناة Na + في غشاء بلازما يفتح بواسطة AcCh.

يرتبط AcCh فتح عدد قليل من قنوات Na + بوابات ligand يتدفق القليل من Na + تصبح الخلية أقل - داخل عتبة الجهد فتح العديد من قنوات Na + (ذات بوابات الجهد) تغير كبير في تركيزات الصوديوم تعاقد العضلات

ملاحظة: أمثلة محددة هنا كمرجع في المقام الأول. سيتم مناقشة المزيد من التفاصيل حول كل مثال محدد أدناه أو في محاضرات لاحقة.

ب. بواسطة شلالات التعديل & # 8594 الكثير من البروتين (الموجود مسبقًا) تم تعديله & # 8594 تأثير كبير.

(1). فكرة عامة:

روابط يجند (الرسول الأول) تنشيط المستقبل في الغشاء تنشيط البروتين داخل الخلية (عادة ما تكون سلسلة من التنشيطات = تتالي *) تنشيط الكثير من البروتين المستهدف (إنزيم ، أو TF ، إلخ) الكثير من المنتجات

(2). أمثلة محددة: TSH & amp epinephrine (2 هرمونات). يحفز TSH إطلاق هرمون الغدة الدرقية من الغدة الدرقية. يحفز الإبينفرين تحلل الجليكوجين. تعمل العديد من الهرمونات القابلة للذوبان في الماء بهذه الطريقة. تفاصيل المستقبلات والمتتاليات وما إلى ذلك لاحقًا.

* المثال الأول لاكتشاف هذا النوع من التعديلات المتتالية هو انهيار الجليكوجين ، الذي يحفزه هرمون الإبينفرين (الأدرينالين). للحصول على تفاصيل حول مدى التضخيم ، انظر شكل بيكر. 14-3 أو شكل سادافا. 7.20 (15.18).

ج. من خلال التأثير على النسخ / الترجمة & # 8594 الكثير من البروتين الجديد & # 8594 تأثير كبير

يربط يجند تفعيل TF نسخ الجين صنع الكثير من جزيئات / جين الرنا المرسال ترجمة mRNA العديد من جزيئات البروتين الجديدة / مرنا

مثال: هرمون الغدة الدرقية (ويسمى أيضًا ثيروتروبين أو TH) وهرمونات الستيرويد. تعمل معظم الهرمونات القابلة للذوبان في الدهون بهذه الطريقة. المستقبل هو نفسه TF.

سؤال: كيف تقارن سرعة الإشارة للأنواع الثلاثة للتضخيم؟

جرب المسائل 6-12 و 6-13.

هـ. ملخص للقضايا الهامة المتعلقة بالإشارة التي يجب مراعاتها (حتى الآن) - انظر النشرة 14 أ.

1. المستقبلات - سطح الخلية مقابل الداخلية (Sadava ، شكل 7.5 (15.4))

2. الإشارات - قابل للذوبان في الدهون مقابل للذوبان في الماء

3. التضخيم - 3 طرق أساسية


رابعا. كيف داخل الخلايا عمل المستقبلات؟
انظر شكل Sadava. 7.9 (15.8)

أ. ما هي أنواع الروابط التي تستخدم المستقبلات داخل الخلايا؟ ما هي خصائص الروابط؟

1. كل دهون قابلة للذوبان تستخدم الروابط مستقبلات داخل الخلايا - المنشطات ، هرمون الغدة الدرقية (TH) ، الريتينويد (فيتامين أ) ، وفيتامين د.

2. لا يمكن تخزين الأربطة الدهنية القابلة للذوبان - يجب أن تكون مصنوعة من سلائف قابلة للذوبان حسب الحاجة.

3. البروتينات المرتبطة بالهرمونات هناك حاجة في الدم - جميع الروابط القابلة للذوبان في الدهون تنتقل في الدم مرتبطة بالبروتينات.

B. جميع المستقبلات داخل الخلايا هي عوامل النسخ

1. تأثير على النسخ. البعض تنشيط وبعض النسخ قمع.

2. التربية على حقوق الإنسان - عناصر الاستجابة الهرمونية

  • ترتبط جميع المستقبلات داخل الخلايا بالعناصر التنظيمية المؤثرة لرابطة الدول المستقلة في بداية بداية النسخ.
  • يُطلق على موقع الربط للمستقبل / TF عادةً عنصر الاستجابة الهرمونية أو HRE.
  • عادة ما تكون التربية على حقوق الإنسان قريبة من المروج الأساسي / الأساسي - ويمكن اعتبارها جزءًا من المروج (الأساسي) ، أو كمواقع منفصلة في المنبع القريبة.

ج . كل هذه المستقبلات متشابهة - جميع أعضاء نفس الجين / عائلة البروتين. (ملاحظة: ليست كل TF's أعضاء في نفس العائلة ، ولكن جميع مستقبلات الهرمونات TF مرتبطة.)

D. هذه المستقبلات (على الأقل) ثلاثة مجالات

1. تنشيط (أو تثبيط) مجال النسخ - يسمى أيضًا مجال المعاملات (لمنشط). يرتبط بالبروتينات الأخرى وينشط أو يمنع النسخ.

2 مجال ربط الحمض النووي - يرتبط بالتربية على حقوق الإنسان (أنواع مختلفة من التربية على حقوق الإنسان لكل هرمون مختلف)

3. مجال ربط يجند - يربط بعض الستيرويد (أو هرمون الغدة الدرقية ، إلخ)

4. مجالات أخرى - تحتاج المستقبلات أيضًا إلى NLS ، والمنطقة التي تسمح بتقسيم الضوء - قد تكون منفصلة أو مدرجة في المجالات المذكورة أعلاه.

E. ماذا يحدث (عادة *) عندما تربط مستقبلات TF روابطها الدهنية القابلة للذوبان - كيف يتم تنشيط المستقبلات وتأثير أمبير على النسخ

1. ملزم - المستقبل يربط الرابطة الخاصة به

2. التفكك - تنفصل المستقبلات عن البروتينات المثبطة.

3. Dimerization - تضاعف المستقبلات - شكل أزواج.

4. الموقع - إذا كان المستقبل في السيتوبلازم ، ينتقل إلى النواة.

5. ربط الحمض النووي - يرتبط المستقبِل المنشَّط (المُختَفِر والمضغوط بالرابط) بالتربية على حقوق الإنسان على الحمض النووي.

6. تأثير على النسخ - يرتبط المستقبل النشط بالبروتينات الأخرى المرتبطة بالحمض النووي (الـ TFs الأخرى و / أو المنشطات المساعدة) ، ويحفز أو يمنع النسخ.

* تختلف التفاصيل إلى حد ما باختلاف الهرمونات (والمستقبلات المقابلة لها)

F. مثال - الإستروجين (الستيرويد)

1. آلية أساسية . يرتبط E & # 8594 بمستقبلات هرمون الاستروجين & # 8594 معقدة ترتبط بعناصر استجابة هرمون الاستروجين (EREs) في المناطق التنظيمية للجينات المستهدفة (المتعددة). أدى الربط & # 8594 إلى تقليل نسخ بعض الجينات (تنشيط الجينات) من نسخ أخرى (تم كبت الجينات).

2. مثال على بعض البروتينات التي يتحكم فيها E. - يتحكم في إنتاج مستقبلات الهرمونات الأخرى. على سبيل المثال ، أثناء الحمل يتحكم في إنتاج مستقبلات الأوكسيتوسين (في الرحم) والبرولاكتين (في الثدي). يتحكم الأوكسيتوسين في تقلصات الولادة ، ويتحكم البرولاكتين في إنتاج الحليب.

أ. في الرحم: الاستروجين ملزمة & # 8594 ينشط نسخ الجين لمستقبلات الأوكسيتوسين & # 8594 إنتاج مستقبلات جديدة للأوكسيتوسين = حتى التنظيم من مستقبلات الأوكسيتوسين. المستقبلات اللازمة للسماح بالاستجابة لإشارة الانكماش (الأوكسيتوسين) & # 8594 الانقباضات & # 8594 الولادة.

ب. في الثدي: الاستروجين ملزمة & # 8594 يمنع نسخ الجين لمستقبلات البرولاكتين & # 8594 أسفل التنظيم من مستقبلات البرولاكتين عند الولادة ، وانخفاض مستوى هرمون الاستروجين وتوقف التثبيط & # 8594 نسخ الجين لمستقبلات البرولاكتين & # 8594 تخليق مستقبلات البرولاكتين & # 8594 الاستجابة لإشارة الرضاعة (البرولاكتين).

  • جميع الخلايا (باستثناء الجهاز المناعي) لها نفس المواقع التنظيمية المؤثرة لرابطة الدول المستقلة - نفس HRE's ، المعززات ، إلخ.
  • إن عوامل التمثيل العابر مثل مستقبلات الهرمونات هي التي تختلف ، وليس المواقع التنظيمية المؤثرة لرابطة الدول المستقلة.
  • جميع الخلايا لها نفس الشيء الجينات بالنسبة لعوامل التمثيل العابر والمستقبلات وما إلى ذلك ، ولكن يتم استخدام جينات مختلفة لصنع بروتينات تنظيمية في خلايا مختلفة.

سيتم مناقشة أمثلة أخرى لكيفية إعطاء الهرمونات نتائج مختلفة في الأنسجة المختلفة لاحقًا. بشكل عام ، ما يفعله أي هرمون يعتمد على مزيج من البروتينات (الإنزيمات ، TF ، إلخ) الموجودة بالفعل في الخلية المستهدفة.

جرب المشكلة 6-19. الآن يجب أن تكون قادرًا على القيام بـ 6-12 إلى 6-15.

أنواع مستقبلات سطح الخلية (عبر الغشاء) (انظر الجزء السفلي من 14 أ)

أ. القنوات. بعض المستقبلات هي نفسها (أجزاء من) القنوات. (انظر مستقبلات AcCh أعلاه وشكل Sadava 7.6 (15.5) المستقبلات الأخرى ليست قنوات ، ولكنها تعمل عن طريق فتح أو إغلاق قنوات منفصلة. ستتم مناقشة القنوات في وقت لاحق من قبل الدكتور Firestein.

B. أنواع مستقبلات سطح الخلية التي ليست قنوات

1. النوع 1: مرتبط ببروتينات G.

أ. المصطلح: تسمى المستقبلات المرتبطة بالبروتين G ، أو جي صبروتين جانقلب صالمستقبلات (GPCRs). للحالة المعممة ، انظر Sadava fig. 7.8 (15.7).

ب. بنية: جميعها عبارة عن 7 بروتينات عبر الغشاء مع نفس البنية الأساسية تنتمي جميعها إلى نفس عائلة البروتين / الجينات. (انظر بيكر 14-4 أو أعلى النشرة 14 ب.)

ج. ما هي المستقبلات؟ العديد من الهرمونات مثل استخدام TSH و amp epinephrine تستخدم GPCRs.

د. كيف يعملون؟ قم بتنشيط بروتين G ، الذي يعمل كمفتاح لتحريك التضخيم (التفاصيل أدناه). بروتينات G عادة:

(1). تنشيط الإنزيمات التي تولد رسلًا ثانيًا (انظر Sadava شكل 7.8 (15.7)) ، أو

(2). فتح / إغلاق القنوات الأيونية.

2. النوع 2: غير مرتبط ببروتينات G. ستتم مناقشتها بمزيد من التفصيل لاحقًا عندما نصل إلى دورة الخلية والسرطان. كمرجع:

أ. العديد من كينازات البروتين. بالإضافة إلى مجال ربط الترابط خارج الخلية ، يكون له مجال كيناز داخل الخلايا ، أو يتفاعل مع كيناز داخل الخلايا (عند تنشيطه).

ب. النوع الأكثر شهرة: مستقبلات Tyrosine Kinases (RTKs) - تسمى أيضًا المستقبلات المرتبطة بـ TK.

ج. بنية: عادة ما تكون بروتينات مرور مفردة تتجمع في ثنائيات عند تنشيطها.

د. ما هي المستقبلات؟ تستخدم العديد من عوامل النمو المستقبلات المرتبطة بـ TK أو المستقبلات ذات الصلة. (انظر جدول بيكر 14-3 إذا كنت فضوليًا).

ه. كيف يعملون؟ These usually generate cascades of modifications, but do not always use 2nd messengers. If you want to see an example, see Sadava figs. 7.6 & 7.12 (15.6 & 15.10). We won't get to details of how these work for a while.

السادس. How do GPCRs & G Proteins Act in Signaling?

A. Typical Pathway (see also handout 14B, middle panel)

ligand (1st messenger) binds outside cell activate receptor in membrane activate G protein in the membrane activate target enzyme in membrane generate small molecule (2nd messenger) inside cell

Note that the ligand (1st messenger) binds to the extracellular domain of its receptor. The remaining events are inside the cell.

B. Second messengers -- See handout 14B or Sadava fig. 7.8 (15.7)

1. What are they? Small molecules or ions that move through the cell and bind to their target proteins.

2 . The usual second messengers -- see handout 14B for structure of cAMP and mode of action

2nd Messenger Where does it come from? How is it made?
معسكر ATP by action of adenyl cyclase
DAG & IP3 membrane lipid by action of phospholipase C
Ca 2+ stored Ca 2+ in ER (or extracellular) by opening channels (in ER/plasma memb.)

3. What do 2nd messengers do? Bind to and thereby activate (or inactivate) target proteins.

4. How they are made : Active G protein (subunit) → binds to & activates enzyme in (or associated with) membrane → generates second messenger in cytoplasm. See Becker fig. 14-7 or Sadava figs. 7.8 & 7.14 (15.7 & 15.12) for cAMP pathway. We will get to IP3 pathway later. If you are curious, see Becker fig. 14-10 or Sadava fig. 7.15 (15.13).

5. A Specific Example: Thyroid stimulating hormone (TSH) -- promotes release of thyroid hormone (TH).

أ. Generation of 2nd messenger (cAMP)

TSH (1st messenger) binds activate GPCR in membrane activate G protein in the membrane activate enzyme in membrane (adenyl cyclase) generate small molecule (2nd messenger) inside cell = cAMP

ب. Action of 2nd messenger

معسكر activate protein kinase (PKA) in cytoplasm phosphorylate target enzymes stimulate multiple steps in synthesis and release of TH

6. Why bother with all these steps?

أ. Amplification. Many steps involve amplifications. For example, one molecule of active Adenyl cyclase can generate many molecules of cAMP and one molecule of PKA can phosphorylate many molecules of its target enzymes. For an example of the possibilities of a cascade of amplification, see Becker fig. 14-3 or Sadava fig. 7.20 (15.18). (They don't agree on the exact numbers.)

ب. أمثلة. The usual example for this type of modification cascade is the breakdown of glycogen, stimulated by the hormone epinephrine (adrenaline), which is the example in Becker fig. 14-3. If you are interested in more details of the pathway, see Sadava fig. 7.20 (15.18) or Becker fig. 14-25 (14-24). This example was the first to be discovered, but is more complex than the TSH case.

سابعا. How do G proteins Work?

A. What are the important properties of G proteins? (See Becker fig. 14-5 & Handout 14B)

1. Have active and inactive forms

أ. Active form is bound to GTP

ب. Inactive form is bound to GDP.

2. G-proteins act as switches in many processes (not just signaling)

أ. Activation: G protein is activated by dumping GDP and picking up GTP in response to some signal.

ب. Inactivation: G protein inactivates itself by catalyzing hydrolysis of GTP to GDP.

ج. Why is it a switch? The G protein does not stay active for long. "Turns itself off."

B. Activation & Inactivation of G Proteins

1 . GTP exchange: Mechanism of activation & inactivation

أ. Activation Reaction (GTP/GDP exchange, NOT phosphorylation of GDP GTP replaces GDP):

Protein-GDP (inactive) + GTP → Protein-GTP (active) + GDP

ب. Inactivation Reaction (hydrolysis of bound GTP to GDP):

Protein-GTP (active) → Protein-GDP (inactive) + phosphate.

ج. شاملة: GTP displaces GDP, activating the G protein GTP is then hydrolyzed (usually rapidly), returning the G protein to its inactive state.

(1). Net effect on GTP -- GTP hydrolysis: GTP ( + water) → GDP + phosphate

(2). شبكةEffect on G protein -- none: Protein is temporarily activated, but then inactivated. However protein cycles from inactive to active and back to inactive -- acts as switch.

د. المصطلح. Since the overall result is that GTP is hydrolyzed to GDP, G proteins are sometimes called "GTPases."

2. What triggers activation?

أ. General Case: Binding of a protein called a GEF (guanine-nucleotide exchange factor) causes GDP to fall off, and GTP binds.

ب. In signaling: Activated GPCR = GEF. Binding of activated receptor to G protein triggers activation of G protein (causes loss of GDP).

3. What triggers inactivation?

أ. G protein itself has enzymatic activity -- catalyzes inactivation (hydrolysis).

ب. No trigger required -- hydrolysis of GTP to GDP happens automatically.

ج. Other proteins may increase speed of hydrolysis. They are called RGS proteins (Regulators of G protein Signaling) or GAP proteins (GTPase Activating Proteins).

C. Types of G proteins

1. Subunits -- Ordinary G proteins are trimeric = they have 3 subunits.

أ. Inactive G prot = heterotrimer of alpha, beta, gamma

ب. Separation occurs on activation: On activation, alpha subunit (with the GTP) separates from other 2 subunits.

ج. Either part may be the effector that actually acts on target -- alpha, or beta + gamma, can act as activator or inhibitor of target protein.

د. Hydrolysis causes reassociation. Hydrolysis of GTP to GDP causes alpha to reassociate with other subunits → inactive heterotrimer

2. Small G proteins -- to be discussed further when we get to cell cycle & cancer. For reference:

أ. بنية: Small G proteins have no subunits.

ب. مثال: the protein called ras -- important in growth control many cancer cells have over-active ras.

ج. Role of GTP/GDP exchange: Are activated by GTP/GDP exchange, and inactivated by hydrolysis of GTP to GDP, as above.

د. Are not activated by GPCRs directly (other 'middle man' adapter proteins are involved)

3 . How many G proteins?

أ. There are many different G proteins. G proteins are involved in a very large number of cellular processes, not just signaling. (We have ignored their importance until now. See Becker for details & many examples. )

ب. Active G proteins can be inhibitory or stimulatory.

ج. Method of action: Activated G proteins work by binding to and activating (or inhibiting) other target enzymes/proteins.

د. Terminology: The different trimeric G proteins are usually known as Gص، جيف جيأنا، جيس etc. (Books differ on details of naming.)

D. For reference: Comparison of Protein Kinases, Receptor Protein Kinases, & Trimeric G proteins

بروتين Catalyzes What's added to Target Protein? Who gets the P or GTP? How Inactivated?
Protein Kinase Protein + ATP → ADP + protein-ص فوسفات Usually a dif. بروتين Separate Phosphatase removes ص
Receptor Protein Kinase ** Protein + ATP → ADP + protein-ص فوسفات Usually separate subunit of self Separate Phosphatase removes ص
Trimeric
G Protein
Exchange & Hydrolysis as described above. GTP بحد ذاتها Hydrolyzes GTP to GDP (by itself)

**Receptor protein kinases have an extracellular ligand binding domain and an intracellular kinase (or kinase binding) domain. Ordinary kinases usually add phosphates to other proteins. Receptor kinases usually add phosphates to themselves. (For an example, see Sadava fig. 7.7 (15.6)

Try problems 6-1 & 6-2.

ثامنا. An example of a second messenger -- cAMP & its target (PKA) See handout 14B or Becker fig. 14-7.

A. How is cAMP level regulated? ماذا تعمل، أو ماذا تفعل؟

1. How is cAMP made?

أ. G protein activates adenyl cyclase (also called adenylyl cyclase or AC)

ب. cAMP made from ATP by adenyl cyclase for structure of cAMP see handout and Becker fig. 14-6 or Sadava fig. 7.14 (15.12).

2. What does cAMP do? See Becker table 14-1 (14-5).

أ. cAMP binds to and activates protein kinase A = PKA . (Also called جyclic أMP dependent صبروتين كinase = cAPK) See Becker fig. 14-8.

ب. PKA adds phosphates to other proteins

(1). Phosphorylation by PKA can activate or inhibit target protein (target = substrate of PKA)

(2). PKA action can modify other kinases/phosphatases and start a cascade

(3). End result varies. Depends on which kinases and phosphatases in that tissue are targets (substrates) of PKA and/or the other kinases/phosphatases (at end of cascade). See example below.

3. How does signal system turn off when hormone leaves?

أ. G protein doesn't stay activated for long: Activated G protein hydrolyzes its own GTP → GDP ( → inactive G protein).

ب. cAMP is short lived -- it's hydrolyzed by phosphodiesterase (PDE)

ج. In absence of cAMP, action of kinases are stopped and/or reversed

(1) PKA becomes inactivated

(2) Phosphatases become active -- remove phosphates added by kinases

ب. How do hormones work through cAMP?

1. TSH -- see above. PKA phosphorylates (and activates) enzymes needed to make thyroid hormone.

2 . Glycogen metabolism: This case is very complex and will be discussed later. If you want to read ahead, see Sadava fig. 7.20 (15.18) or Becker figs. 14-25 (14-24) & 6-17 (6-18 ).

Next Time (after break): Wrap up of chemical signaling how signaling is used to maintain homeostasis.


جدول المحتويات

  • Chapter 1: Cell Tour, Life&rsquos Properties and Evolution, Studying Cells
  • Chapter 2: Basic Chemistry, Organic Chemistry and Biochemistry
  • Chapter 3: Details of Protein Structure
  • Chapter 4: Bioenergetics
  • Chapter 5: Enzyme Catalysis and Kinetics
  • Chapter 6: Glycolysis, the Krebs Cycle and the Atkins Diet
  • Chapter 7: Electron Transport, Oxidative Phosphorylation and Photosynthesis
  • Chapter 8: DNA Structure, Chromosomes and Chromatin
  • Chapter 9: Details of DNA Replication & DNA Repair
  • Chapter 10: Transcription and RNA Processing
  • Chapter 11: The Genetic Code and Translation
  • Chapter 12: Regulation of Transcription and Epigenetic Inheritance
  • Chapter 13: Post-Transcriptional Regulation of Gene Expression
  • Chapter 14: Repetitive DNA, A Eukaryotic Genomic Phenomenon
  • Chapter 15: DNA Technologies
  • Chapter 16: Membrane Structure
  • Chapter 17: Membrane Function
  • Chapter 18: The Cytoskeleton and Cell Motility
  • Chapter 19: Cell Division and the Cell Cycle
  • Chapter 20: The Origins of Life

Manuel Leonetti

Dr. Manuel Leonetti is a group leader at the Chan Zuckerberg Biohub. Leonetti completed his bachelor’s degree in Chemistry and his master’s degree in Interdisciplinary Life Sciences at the Ecole Normale Superieure in Paris. He continued his graduate studies in Molecular Neurobiology at The Rockefeller University under the supervision of Dr. Rod MacKinnon. In 2013,… Continue Reading

More Talks in Techniques

موارد ذات الصلة

This is a list of the papers we discuss in this lecture, plus a few related references. This is by no means intended to be a comprehensive bibliography, apologies to all the rich studies that we could not cover in this short presentation. This list is rather intended as a starting point for further exploration.

I. Approaches to map protein localization

Antibody-based methods

      • The Human Protein Atlas/Cell Atlas project: Link
      • Thul, PJ, et al. (2017) A subcellular map of the human proteome. علم. 356(6340)
      • Gut, G, et al. (2018) Multiplexed protein maps link subcellular organization to cellular states. علم. 361(6401)

      Fluorescent protein collections

          • Huh, WK, et al. (2003) Global analysis of protein localization in budding yeast. طبيعة سجية. 425(6959):686-91
            • See also: Yeast GFP Fusion Localization Database
            • The Cell Vision: Link
            • Yeast RGB: Link
            • The localization and quantitation atlas of the yeast proteome: Link
            • See also: Allen Cell Explorer
            • See also: Mitotic cell atlas

            Mass-spectrometry spatial proteomics

            II. Approaches to map protein/protein interactions:

            Immuno-precipitation/mass spectrometry

            Proximity labeling

                • (Review) Branon, T, et al. (2017) Beyond Immunoprecipitation: Exploring New Interaction Spaces with Proximity Biotinylation. الكيمياء الحيوية. 56(26):3297-3298
                • Go, CD, et al. (2019) A proximity biotinylation map of a human cell. bioRxiv doi: https://doi.org/10.1101/796391
                  • See also: Human Cell Map

                  ثالثا. Pathway mapping and genetic interactions

                  Genetic interactions in yeast:

                        • (Review) Costanzo, M, et al. (2019) Global Genetic Networks and the Genotype-to-Phenotype Relationship. زنزانة. 177(1):85-100
                        • Costanzo, M, et al. (2016) A global genetic interaction network maps a wiring diagram of cellular function. علم. 353(6306)
                          • See also: The Cell Map

                          CRISPRi/a methods in human cells

                                • Gilbert, LA, et al. (2014) Genome-Scale CRISPR-Mediated Control of Gene Repression and Activation. زنزانة. 159(3):647-61
                                • (Review) Kampmann, M. (2018) CRISPRi and CRISPRa Screens in Mammalian Cells for Precision Biology and Medicine. ACS Chem Biol. 13(2):406-416
                                • Horlbeck, MA, et al. (2018) Mapping the Genetic Landscape of Human Cells. زنزانة. 174(4):953-967.e22.

                                High-dimensionality phenotypes – single-cell RNASeq


                                The Cancer Cell Map

                                The Cancer Cell Map contains selected cancer related signaling pathways which you can browse or search. Biologists can browse and search the Cancer Cell Map pathways. View gene expression data on any pathway. Computational biologists can download all pathways in BioPAX format for global analysis. Software developers can build software on top of the Cancer Cell Map using the web service API. Download and install the cPath software to create a local mirror.

                                This work is done in collaboration with the Sander group of the Computational Biology Center at Memorial Sloan-Kettering Cancer Center in New York City.


                                شاهد الفيديو: الدرس الثامن الإشارات الضوئية (أغسطس 2022).