hÜcreler arasi İletİŞİm

HÜCRELER ARASI İLETİŞİM

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN

MKÜ Fen Edebiyat Fakültesi Biyoloji Bölümü

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 1

YAP

GAB2

RTKGP

CR

Cytokine Receptor

CytokinesIntegrins

Akt

PI3K PI3K

IRS1

PI3K

PIP2 PIP3

SynapticSignaling

TranslationRegulation of

Cyclic Nucleotide

Blocks Apoptosis

Protein Synthesis

Survival Genes

Glycogen Synthesis

CellCycle

DeathGenes

CellSurvival

Aggregation and Neurodegeneration

Neuroprotection

Cardiovascular Homeostasis

PTEN

CTMP

ILK

FAK

PI3KSYK

CellSurvival

p73 Mediated Apoptosis

Apoptosis Inhibition

Insulin Stimulated Mitogenesis

Glucose Uptake

Elevation of Glucose Import

NF-kBPathway

JNKPathway

ERKPathway

CaspaseCascade

PIP3PIP3PDK-1

p70S6K

GrowthFactors

mTOR

eIF4E

4EBP1

Raf1

BAD

P AktP

Ser87XIAPP

FKHRP

FKHR

Nucleus

MDM2

P

MDM2

P

p53Ub

Ub

GlycogenSynthase

Chk1

Pp27(KIP1)

GSK3

CcnD

JIP1 ARP

eNOSP

NOProduction

Ataxin

p53 Degradation

P

14-3-3

p47Phox

PRAS40

WNK1P

IKKsP

DNA-PK PFK1

PFK2

P

PPP2A

HSP90

CDC37

Akt Signaling

14-3-3

14-3-3

PDE3BP

14-3-3 14-3-3

p21(CIP1)P

14-3-3

Caspase9P

CREB

P

CREB

P

PDK-1

ASK1P

GLUT4Vesicle

TSC2TSC1

GaGTP

2009ProteinLounge.com

C 2

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 3

Genel bakış

• Hücreler konuşur mu?

• Ne hakkında konuşurlar?

• Biri diğer(ler)ine ne söyler?

• Duyan nasıl cevap verir?

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 4

Hücre sinyali

• Hücreler arası iletişime denir

• Sinyale verilen cevap: *gen ifadesi,*metabolik enzimlerin aktivite değişimi,*hücre iskeletinin yapısının yeniden değişimi,*iyon geçirgenliğindeki değişim,*DNA sentez aktivasyonu,*hücre ölümü

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 5

Sinyal aktarımı(Signal Transduction)

• Hücre yüzeyine gelen sinyalin hücre içine iletilmesi

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 6

Hormonlar ve almaçlar (receptors)

• Haberci molekül sentezi

• Sinyal molekül salgılanması

• Sinyal molekülün hedef hücreye iletimi

• Sinyal molekülün özgün almaçla etkileşimi

• Almaç-s.molekül kompleksinin cevap oluşturması

• Sinyalin ortadan kalkması ve cevabın sonlanması

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 7

Eksternal sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi

• 1. Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri(hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler –sentezlendikleri yerin uzağından başka bir mikroçevredekihedef hücrelere etki ederler.

• 2. Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikroçevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafındasalınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler(nörotransmitterler ve nörohormonlar).

• 3. Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücreveya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıtoluştururlar (bir çok büyüme faktörü).

• 4. Hücre-hücre ve hücre-matriks arası etkileşimlerde işekarışan moleküller.

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 8

Eksternal sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi

• animasyonlar

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 9

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 10

Ör. nörotransmiterler:Sinir hücresi – sinir hücresi veya sinir hücresi kas hücresiDoç.Dr. Mustafa ERAYMAN 11

Ör. Tümör hücrelerinin büyüme faktörleri salgılamasıDoç.Dr. Mustafa ERAYMAN 12

Hücre-hücre

hücre-matriks

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 13

Eksternal sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi

1. Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar)endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerinuzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler.2. Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro çevreyipaylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakınçevredeki diğer hücreleri etkiler (nörotransmitterler venörohormonlar).3. Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücregrubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çokbüyüme faktörü).4. Hücre-hücre ve hücre-matriks arası etkileşimlerde işe karışanmoleküller.

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 14

Özet

(1) Sinyal üreten hücre tarafından sinyal molekülünün sentezlenmesi(2) Sinyal üreten hücre tarafından sinyal molekülünün salınması.(3) Sinyal molekülünün hedef hücreye taşınması(4) Sinyalin hedef hücrede özgül reseptör protein tarafından tutulması(5) Hücre içi sinyal transdüksiyon yolunu tetiklemesi(6) Hücre metabolizmasında veya gen ekspresyonunda değişiklikler

(hücresel yanıt).(7) Sinyalin sönümlenmesi, çoğunlukla hücresel yanıtın sonlandırılması.

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 15

Özet

(1) Sinyal üreten hücre tarafından sinyal molekülünün sentezlenmesi(2) Sinyal üreten hücre tarafından sinyal molekülünün salınması.(3) Sinyal molekülünün hedef hücreye taşınması(4) Sinyalin hedef hücrede özgül reseptör protein tarafından tutulması(5) Hücre içi sinyal transdüksiyon yolunu tetiklemesi(6) Hücre metabolizmasında veya gen ekspresyonunda değişiklikler

(hücresel yanıt).(7) Sinyalin sönümlenmesi, çoğunlukla hücresel yanıtın sonlandırılması.

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 16

Özet

(1) Sinyal üreten hücre tarafından sinyal molekülünün sentezlenmesi(2) Sinyal üreten hücre tarafından sinyal molekülünün salınması.(3) Sinyal molekülünün hedef hücreye taşınması(4) Sinyalin hedef hücrede özgül reseptör protein tarafından tutulması(5) Hücre içi sinyal transdüksiyon yolunu tetiklemesi(6) Hücre metabolizmasında veya gen ekspresyonunda değişiklikler

(hücresel yanıt).(7) Sinyalin sönümlenmesi, çoğunlukla hücresel yanıtın sonlandırılması.

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 17

Özet

(1) Sinyal üreten hücre tarafından sinyal molekülünün sentezlenmesi(2) Sinyal üreten hücre tarafından sinyal molekülünün salınması.(3) Sinyal molekülünün hedef hücreye taşınması(4) Sinyalin hedef hücrede özgül reseptör protein tarafından tutulması(5) Hücre içi sinyal transdüksiyon yolunu tetiklemesi(6) Hücre metabolizmasında veya gen ekspresyonunda değişiklikler

(hücresel yanıt).(7) Sinyalin sönümlenmesi, çoğunlukla hücresel yanıtın sonlandırılması.

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 18

Özet

(1) Sinyal üreten hücre tarafından sinyal molekülünün sentezlenmesi(2) Sinyal üreten hücre tarafından sinyal molekülünün salınması.(3) Sinyal molekülünün hedef hücreye taşınması(4) Sinyalin hedef hücrede özgül reseptör protein tarafından tutulması(5) Hücre içi sinyal transdüksiyon yolunu tetiklemesi(6) Hücre metabolizmasında veya gen ekspresyonunda değişiklikler

(hücresel yanıt).(7) Sinyalin sönümlenmesi, çoğunlukla hücresel yanıtın sonlandırılması.

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 19

Özet

(1) Sinyal üreten hücre tarafından sinyal molekülünün sentezlenmesi(2) Sinyal üreten hücre tarafından sinyal molekülünün salınması.(3) Sinyal molekülünün hedef hücreye taşınması(4) Sinyalin hedef hücrede özgül reseptör protein tarafından tutulması(5) Hücre içi sinyal transdüksiyon yolunu tetiklemesi(6) Hücre metabolizmasında veya gen ekspresyonunda değişiklikler

(hücresel yanıt).(7) Sinyalin sönümlenmesi, çoğunlukla hücresel yanıtın sonlandırılması.

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 20

Özet

(1) Sinyal üreten hücre tarafından sinyal molekülünün sentezlenmesi(2) Sinyal üreten hücre tarafından sinyal molekülünün salınması(3) Sinyal molekülünün hedef hücreye taşınması(4) Sinyalin hedef hücrede özgül reseptör protein tarafından tutulması(5) Hücre içi sinyal transdüksiyon yolunu tetiklemesi(6) Hücre metabolizmasında veya gen ekspresyonunda değişiklikler

(hücresel yanıt).(7) Sinyalin sönümlenmesi, çoğunlukla hücresel yanıtın sonlandırılması

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 21

Sinyal transdüksiyonu bilginin, hücre dışından sitoplazmayaveya çekirdeğe taşınması için gerçekleşen moleküler olaylarıntamamıdır.

Amplifikasyon (zaman ve nitelik) ikinci haberciler aracılığı ilesinyallerin amplifikasyonu (genellikle küçük moleküllerinturnover’leri oldukça hızlıdır).

Çoklu kontrolsinyal

Algılama - Kabul etme

Transdüksiyon

Hücresel yanıtlar

Amplifikasyon

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 22

Hücresel yanıtlar özellikle sinyal iletim yollarının açılmasına ve sonuçta aşağıdaki hücresel değişikliklere neden olabilir:

hücre döngüsü ilerleyişigen ekspresyonuprotein artışı ve yönlendirilmesihücre göçühücre iskeleti oluşumuhücresel konumlanmametabolizmahücresel devamlılık

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 23

Almaç proteinler (receptors)

• Ligant= sinyaltaşıyan molekül (hormon, feromon, nörotransmitter)

• almaç= ligantı kabul eden molekül

• Ligant- almaç kompleksi= reaksiyon zinciri

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 24

Nörotransmitter:

(a) Kalp kas hücresi: kontraksiyon gücünde ve oranında azalma

(b) İskelet kas hücresinde: kontraksiyon(c) Düz kas hücresinde: relaksiyon (d) Tükrük bezi hücresinde: salgı salgılama

Farklı hücreler aynı sinyal molekülüne farklı yanıtlar üretebilirler

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 25

Aynı almaç grupları farklı farklı hücreler üzerinde bulunabilirler ve her hücrede farklı cevap

oluşturabilirler

• Asetilkolin

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 26

Asetilkolinalmaçları

Çizgili kas h. Kalp kası h. Pankreatik

asinar h.

Farklı almaç-ligant kompleksi aynı hücresel cevap

• Karaciğer hücrelerindeki almaçlara glukagon veya epinefrinin bağlanması => glikojen yıkımı

Ep. Veya glu. Bağlanması sonucu oluşan aktivite cAMP sentezini uyarır ve bu da glikoje yıkım ve glikozun kana verilmesiyle sonlanır

Unutma!!! Bu iki hormonun bağlanma özgüllükleri farklı, efektör özgüllükleri aynı

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 27http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/signaling.htmlhttp://bcs.whfreeman.com/thelifewire/content/chp50/5002s.swf(animasyon)

Hormonların sınıflandırılması

Çözünürlükleri ve özgül almaçların hücredeki yerleşimine göre hormonlar:

1. Küçük lipofilik moleküller (plazma membranını geçen)

2. Hidrofilik moleküller (hücre yüzeyi almaçlarına bağlanan)

3. Lipofilik moleküller (hücre yüzeyi almaçlarıyla etkileşen)

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 28

1. Küçük lipofilik moleküller (plazma membranını geçen)

• Steroid, tiroksin ve retinoik asit gibi hormonlar

• Tüm Steroidler kolesterolden sentezlenir (ör: dişi eşey hormonları östrojen ve progesteron)

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 29animasyon http://highered.mcgraw-hill.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::535::535::/sites/dl/free/0072437316/120109/bio46.swf::Mechanism%20of%20Steroid%20Hormone%20Action

2. Hidrofilik moleküller (hücre yüzeyi almaçlarına bağlanan)

• Plazma zarını difüzyonla geçemeyen suda çözünür hormonlar

• Hücre yüzündeki almaçlara bağlanıp sinyal oluşturur

1. Peptit hormonlar (insülin, büyüme hormonları, glukagon)

2. Amino asit türevli küçük moleküller (epinefrin, histamin)

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 30Animasyon insülin

3. Lipofilik moleküller (hücre yüzeyi almaçlarıyla etkileşen)

• Hücre yüzeyindeki almaçalara bağlanan temel lipid çözünür hormonlar PROSTOGLANDİNLER’ dir (PGA veya PGI’lar).

• PGA (veya PGI) Araşidonik asitten sentezlenir

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 31

PROSTOGLANDİNLER

• Dokuz farklı sınıfta en az 16 PGA

• Çok sayıda farklı hücre tarafından sentezlenip salgılanır

• Parankin tipte yerel aracılar

• Damar duvarındaki sızıntıların kapatılması

• Aspirin ve diğer antienflamatuarlar PGA sentezini inhibe ederler

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 32

İkinci Haberciler (aracılar)

• Hücre yüzeyine gelen sinyalin hücre içine iletilmesini sağlar. En önemlileri:

1. 3’- 5’ cAMP

2. 3’- 5’ cGMP

3. 1,2- diasilgliserol (DAG)

4. İnositol 1,4,5- trifosfat (IP3)

5. Ca+2

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 33

İkinci Haberciler (aracılar)

• Görevleri:

1. Glukozun hücre içine alımı ve kullanımı

2. Yağ depolanması ve kullanılması

3. Hücresel ürünlerin salgılanması

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 34

Reseptörler

Hücre reseptörleri dört farklı gruptatoplamışlardır

1- Enzim bağımlı reseptörler2- Enzimli reseptörler3- İyon-kanalına bağlı reseptörler4- G-proteinlere bağımlı reseptörler

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 35

1. Enzim bağlı reseptörlerörn. Protein kinaz reseptörleri, PKR

Inaktif enzim

Ligand Membran

Reseptör tipleri

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 36

Ligand

Aktif enzim

2. Enzimli reseptörlerörn. sitokin reseptörler, büyüme hormonu reseptörleri ve interferonlar

İnaktif enzim

Reseptör tipleri

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 37

Aktif enzim

3. İyon-kanalına bağlı reseptörlerörn. nörotransmitter-geçitli iyon kanalları, asetilkolin

Ions

Reseptör tipleri

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 38

4. G-protein bağımlı reseptörlerörn. epinefrin, serotonin ve glukagon reseptörleri

G protein enzyme

Reseptör tipleri

Doç.Dr. Mustafa ERAYMAN 39

enzyme enzymeActivated G protein

enzymeActivated enzyme