Sinyal Transdüksiyonun I Hücreler Arası İletişim 1 (Sinyal İletimi 1) Yrd. Doç. Dr. İzzet YELKOVAN Mart 2006 SİVAS

External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre – hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller.

External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre – hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller.

External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre – hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller.

External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre – hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller.

External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre – hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller.

Uzaktaki Hedef Hücreler Endokrin Sinyal İletimi Fig. 7.2c (TEArt) Endokrin Bez Tarafından Hormon (ligand) Kana Salgılanır Kan Damarı Uzaktaki Hedef Hücreler Endokrin Sinyal İletimi

External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre – hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller.

External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre – hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller.

External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre – hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller.

Parakrin Sinyal İletimi Fig. 7.2b (TEArt) Salgı Hücresi Komşu Hedef Hücreler Parakrin Sinyal İletimi

Sinaptik Sinyal İletimi Fig. 7.2d (TEArt) Neurotransmitter Hedef Hücre Sinir Hücresi Sinaptik Açıklık Sinaptik Sinyal İletimi

External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre – hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller. In such autocrine signaling a cell secretes signaling molecules that can bind back to its own receptors. During development, for example, once a cell has been directed into a particular path of differentiation, it may begin to secrete autocrine signals that reinforce this developmental decision. Because autocrine signaling is most effective when carried out simultaneously by neighboring cells of the same type, it may be used to encourage groups of identical cells to make the same developmental decisions ( Figure 15-5). Autocrine signaling is not confined to development, however. Eicosanoids are signaling molecules that often act in an autocrine mode in mature mammals. These fatty-acid derivatives are made by cells in all mammalian tissues. They are continuously synthesized in the plasma membrane and released to the cell exterior, where they are rapidly degraded by enzymes in extracellular fluid. Made from precursors (mainly arachidonic acid) that are cleaved from membrane phospholipids by phospholipases ( Figure 15-6), they have a wide variety of biological activities, influencing the contraction of smooth muscle and the aggregation of platelets, for example, and participating in pain and inflammatory responses. When cells are activated by tissue damage or by some types of chemical signals, the rate of eicosanoid synthesis is increased; the resulting increase in the local level of eicosanoid influences both the cells that make it and their immediate neighbors.

External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre – hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller.

External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre – hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller.

External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre – hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller.

External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre – hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller.

External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre – hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller.

External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre- hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller.

External sinyal iletimi: Hedef hücrelere sinyal iletimi (1) Endokrine sinyal iletimi: sinyal molekülleri (hormonlar) endokrin organ hücrelerince sentezlenirler – sentezlendikleri yerin uzağında başka bir mikroçevredeki hedef hücrelere etki ederler. (2) Parakrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri aynı mikro-çevreyi paylaşan bir hücre veya hücre grubu tarafında salınır ve yakın çevredeki diğer hücreleri etkiler (Neurotransmitterler ve neurohormonlar). (3) Autokrin sinyal iletimi: sinyal molekülleri bir hücre veya hücre grubundan salınır ve sadece kendileri yanıt oluştururlar (bir çok büyüme faktörü). (4) Hücre- hücre ve hücre- matriks arası etkileşimlerde işe karışan moleküller..

Geçit Bölgesi Gap Junction Koneksinler Hücre- hücre

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

• Sinyal transdüksiyonu bilginin, hücre dışından sitoplazmaya veya çekirdeğe taşınması için gerçekleşen moleküler olayların tamamıdır. • Amplifikasyon (zaman ve nitelik) ikinci haberciler aracılığı ile sinyallerin amplifikasyonu (genellikle küçük moleküllerin turnover’leri oldukça hızlıdır) Çoklu kontrol sinyal Algılama - Kabul etme Amplifikasyon Transduksiyon Hücresel yanıtlar

Sinyal molekülü Aktif adenilat siklaz 1 Reseptör proteini 2 Amplifikasyon İnaktif Adenilat siklaz 4 Amplifikasyon cAMP 3 5 Protein kinaz GTP G protein 6 Amplifikasyon Enzim 7 Amplifikasyon Enzimatik ürünler

• Hücresel yanıtlar özellikle sinyal iletim yollarının (pathway) açılması ile aşağıdaki hücresel değişikliklere neden olabilir: hücre döngüsü ilerleyişi gen ekspresyonu protein trafik hücre göçü hücre iskeleti mimarisi hücresel konumlanma metabolizma hücresel kalımlılık

Asetilkolin (neurotransmitter’den biri) Farklı hücreler aynı sinyal molekülüne farklı yanıtlar üretebilirler Asetilkolin (neurotransmitter’den biri) Kalp kas hücresi: kontraksiyon (kasılma) gücünde ve oranında azalma iskelet kas hücresinde: kontraksiyon düz kas hücresinde: relaksiyon tükrük bezi hücresinde: salgı salgılama

Transkripsiyon-Aktive Edici Domain Reseptörler Hücre Yüzey Reseptörleri Hücre İçi Reseptörler Sitozolik Reseptörler Çekirdek İçi Reseptörler ? Matriks? Kromatin- DNA? Transkripsiyon-Aktive Edici Domain Sinyal Molekül Sinyal Molekül Bağlanma Yeri Inhibitör Protein DNA Bağlama Domaini Bağlama Domaini

Reseptörler

Reseptörler Hücre Yüzey Reseptorleri (almaçları) dört farklı grupta toplanmışlardır. 1- Enzim Reseptörler 2- Enzimli Bağlı Reseptörler 3- Iyon-kanalı bağlı reseptörler 4- G-protein bağlı reseptörler

1- Enzim Reseptörler Reseptör tipleri Protein kinase reseptörleri (PKR) Ligand Hücre zarı Inaktif enzim

1- Enzim Reseptörler Reseptör tipleri Protein kinase reseptörleri (PKR) Ligand Aktif enzim

Fig. 7.5b (TEArt) 1- Enzim Reseptörler Enzimik reseptörler Reseptör tipleri Fig. 7.5b (TEArt) 1- Enzim Reseptörler Sinyal- Ligand Aktif Katalitik Domain İnaktif Katalitik Domain Enzimik reseptörler

2- Enzim Bağlı Reseptörler Reseptör tipleri 2- Enzim Bağlı Reseptörler sitokin reseptörler, büyüme hormonu reseptörleri ve interferonlar gibi İnaktif enzim

2- Enzim Bağlı Reseptörler Reseptör tipleri 2- Enzim Bağlı Reseptörler sitokin reseptörler, büyüme hormonu reseptörleri ve interferonlar gibi Aktif enzim

2- Enzim Bağlı Reseptörler Reseptör tipleri 2- Enzim Bağlı Reseptörler 6 grubu vardır (subfamilya) Reseptör Tirosin Kinazlar Tirosin Kinaz Associated Reseptörler Reseptör-benzeri Tirosin Fosfatazlar Reseptör Serin/Treonin Kinazlar Reseptör Guanilil Siklazlar Histidin-Kinaz Associated Reseptörler

3- Iyon-kanalına bağlı reseptörler Reseptör tipleri 3- Iyon-kanalına bağlı reseptörler neurotransmitter-geçitli iyon kanalları İyonlar

3- Iyon-kanalına bağlı reseptörler Reseptör tipleri 3- Iyon-kanalına bağlı reseptörler neurotransmitter-geçitli iyon kanalları

3- Iyon-kanalına bağlı reseptörler Reseptör tipleri 3- Iyon-kanalına bağlı reseptörler neurotransmitter-geçitli iyon kanalları

Fig. 7.5a (TEArt) 3- Iyon-kanalı bağlı reseptörler Sinyal İyonlar

G-protein- bağlanma yeri Reseptör tipleri 4- G-protein- bağlı reseptörler epinefrine, serotonin ve glukagon reseptörleri Enzim NH2 G protein Ligand bağlanma yeri COOH G-protein- bağlanma yeri

4- G-protein- bağlı reseptörler Reseptör tipleri 4- G-protein- bağlı reseptörler epinefrine, serotonin ve glukagon reseptörleri Enzim

4- G-protein- bağlı reseptörler Reseptör tipleri 4- G-protein- bağlı reseptörler epinefrine, serotonin ve glukagon reseptörleri Enzim Aktif G protein

4- G-protein- bağlı reseptörler Reseptör tipleri 4- G-protein- bağlı reseptörler epinefrine, serotonin ve glukagon reseptörleri enzim

4- G-protein- bağlı reseptörler Reseptör tipleri 4- G-protein- bağlı reseptörler epinefrine, serotonin ve glukagon reseptörleri Aktif enzim

G-protein bağlı receptor Fig. 7.5c (TEArt) 4- G-protein bağlı reseptörler G protein Aktif G protein Aktif Enzim ya da İyon Kanalı İnaktif Enzim ya da iyon kanalı G-protein bağlı receptor

İlke (Prensip) Bunlar hücredeki düğme-anahtarlardır Sinyal Transdüksiyonunda Geri Dönüşümlü Fosforilasyon Önemli Bir Rol Oynar • Hücre içi sinyal iletim pathway’leri protein kinaz’lar ve protein fosfataz’ların oluşturduğu ve yönlendirdiği fosforilasyon cascade’lerdir. Bunlar hücredeki düğme-anahtarlardır

Kinazlar & Fosfatazlar Protein kinazlar proteinleri fosforile ederler. Kinaz Protein ADP P Protein ATP

Kinazlar & Fosfatazlar Protein kinazlar proteinleri fosforile ederler. Protein fosfatazlar proteinleri defosforile ederler. Kinaz Protein ADP P Protein ATP Protein P Fosfataz Protein P

• İnsanlarda 500’den fazla protein kinaz ve 100’den fazla protein tirosin fosfataz bulunur. • Evrimsel açıdan iyi korunmuşlardır ve amino asit dizilimleri ve protein işlevleri tanımlanmıştır. protein kinazlar 1-Ser/Thr spesifik protein kinazlar 2-Tyr spesifik protein kinazlar 3-Histidin spesifik protein kinazlar (Lys ve Arg den de yapan enzimler vardır) 4-Aspartat veya glutamat spesifik protein kinazlar

Deneysel Protein Kinaz (İn vitro) • Protein kinaz • Substrat • ATP (radyoaktif ATP kullanılabilir, [32P]-g-ATP) • Mg2+ • Tampon Metod

Aktiviteleri protein kinazlar tarafından düzenlenen moleküller Enzimler : sinyal transdüksiyon enzimleri veya ara metabolizma enzimleri Adaptör Proteinler Sinyal Proteinleri Transkripsiyon Faktörleri İyon Kanalları Transmembran Reseptörler Ribozomal Proteinler (S6) Yapısal Proteinler Transport Proteinleri

(A) Ekstrasellüler bölge Reseptörler (A) Ekstrasellüler bölge N - Ligand bağlanır. Yüzlerce amino asit uzunluğunda ve çeşitli yapısal dizi motifleri taşır.Ör. Ig benzeri domainler,lösince zengin domainler. Çoğu reseptör PTK’lar N- ve O- bağlı olarak modifiye haldedir. C

(B) Transmembrane bölge Reseptörler (B) Transmembrane bölge N Reseptör PTK’ların tümü tek bir transmembran bölge taşır. Transmembran bölgeyi birkaç bazik amino asit izler. C

juxtamembrane bölgeyi oluşturur. Reseptörler (C) Sitoplazmik bölge N juxtamembrane bölgeyi oluşturur. C

juxtamembrane bölgeyi oluşturur. Reseptörler (C) Sitoplazmik bölge N juxtamembrane bölgeyi oluşturur. Bunu protein kinaz catalitik domain izler (PTK), C

- juxtamembrane bölgeyi oluşturur. Reseptörler (C) Sitoplazmik bölge N - juxtamembrane bölgeyi oluşturur. Bunu protein kinaz catalitik domain izler (PTK), Sonra C- terminal bölgesi gelir. C

- Protein kinaz katalitik domaini iyi korunmuş ~250 aa uzunluğundadır. Reseptörler (C) Sitoplazmik bölge N - Protein kinaz katalitik domaini iyi korunmuş ~250 aa uzunluğundadır. C

- Protein kinaz katalitik domaini iyi korunmuş ~250 aa uzunluğundadır. Reseptörler (C) Sitoplazmik bölge N - Protein kinaz katalitik domaini iyi korunmuş ~250 aa uzunluğundadır. C- terminal bölgesi tirozin fosforilasyonunun en çok meydana geldiği yerdir. Ancak katalitik bölgede de tirozin fosforilasyon yeri vardır, burası kinaz aktivitesi için gereklidir. C

(1) Ligand extrasellular domaine bağlanır Reseptörler Reseptör Protein Tirozin Kinaz Sinyal Transdüksiyonunu Başlatır (1) Ligand extrasellular domaine bağlanır (2) Reseptor oligomerizasyonu olur (3) Tirosine otofosforilasyona uğrar

(1) Ligand extrasellular domaine bağlanır Reseptörler Reseptör Protein Tirozin Kinaz Sinyal Transdüksiyonunu Başlatır (1) Ligand extrasellular domaine bağlanır (2) Reseptor oligomerizasyonu olur (3) Tirosine otofosforilasyona uğrar

(1) Ligand extrasellular domaine bağlanır Reseptörler Reseptör Protein Tirozin Kinaz Sinyal Transdüksiyonunu Başlatır (1) Ligand extrasellular domaine bağlanır (2) Reseptor oligomerizasyonu olur (3) Tirosine otofosforilasyona uğrar P P P P

Otofosforilasyonun iki sonucu vardır: Reseptörler Otofosforilasyonun iki sonucu vardır: (1) PTK’nın katalitik aktivitesini aktive eder. (2) Konformasyonel değişiklik geçirerek sitoplazmik sinyal ileticilere bağlanılmasını sağlar. Sinyal iletimi P P Kinaz Aktif Diğer Proteinleri bağlar P P

(I) Ligandın bağlanması reseptor oligomerizasyonuna neden olur Reseptörler (I) Ligandın bağlanması reseptor oligomerizasyonuna neden olur

Reseptörler (I) Ligandın bağlanması reseptor oligomerizasyonuna neden olur • Ligand bağlanması geri-dönüşümlü, özgül ( spesifik) ve yüksek afinite’lidir.

Reseptörler (I) Ligandın bağlanması reseptor oligomerizasyonuna neden olur • Ligand bağlanması geri-dönüşümlü, özgül ( spesifik) ve yüksek afinite’lidir.

• PDGF A ve B zincirlerinin homo ya da heterodimeri olabilir. Reseptörler Örnek: PDGF (platelet-derived growth faktör) (trombosit kökenli büyüme faktörü) • PDGF A ve B zincirlerinin homo ya da heterodimeri olabilir. B B A A A B

• PDGF A ve B zincirlerinin homo ya da heterodimeri olabilir. . Reseptörler Örnek: PDGF (platelet-derived growth faktör) (trombosit kökenli büyüme faktörü) • PDGF A ve B zincirlerinin homo ya da heterodimeri olabilir. . • PDGF A zinciri sadece a PDGF reseptörüne, B zinciri hem  hem de  reseptörlerine bağlanabilir. PDGF-AA ancak  reseptör homodimerini, ve PDGF-AB ancak  - ve - reseptör oluşumunu indükleyebilirler. B B A A A B B B A A B A B B a a a a a b a a a b b b

• Farklı komposisyonları farklı hücresel yanıtların oluşmasını sağlar. Reseptörler Örnek: PDGF (platelet-derived growth faktör) (trombosit kökenli büyüme faktörü) • Farklı komposisyonları farklı hücresel yanıtların oluşmasını sağlar. B B A A B A B B a a a a a b a a a b b b

EGF (epidermal growth faktör) • Ligand’lar monomerik Reseptörler Örnek: EGF (epidermal growth faktör) • Ligand’lar monomerik • Reseptörler homo ve heterodimerik Protein kinaz aktif Konformasyon değişimi Protein kinaz inaktif P P P P P P Reseptör oligomerizasyonu Otofosforiasyon (Transfosforilasyon)

- Fosforilasyon loop’larınca negatif feed-back Sönümlenme - Defosforilasyon Reseptörün alınması (endositoz vb) - Fosforilasyon loop’larınca negatif feed-back Fosfataz P P P P P P P P P P P P P Defosforilasyon Endositoz (-) feedback

Reseptörlerin Sitoplazmik Proteinlerle Etkileşimleri Protein Tirozin Kinaz (PTK) aracılığı ile sinyal iletiminde bir sonraki adım sitoplazmik proteinlerle etkileşimdir. Protein-Protein Etkileşim Modülleri burada önem kazanır. 1- Src Homoloji Proteini 2 (SH 2) domaini 2- Src Homoloji Proteini 3 (SH 3) domaini • Bu protein modülleri sinyal transdüksiyon yollarındaki (pathway) özgül etkileşimleri yönlendirirler. P P SH2 SH3 Grb2 P P

1- Src Homoloji 2 (SH 2) domaini • SH 2 domaini fosfotirozinli motifleri tanır. • ~100 aa uzunluğundad. • İlk Src ailesi proteinler ile homolojileri bulunmuştur. SH 2, PTK reseptöründeki otofosforile fosfotirozine dizi özgül olarak bağlanır.

2- Src Homoloji 3 (SH 3) domaini SH 3 modülleri prolince-zengin dizileri tanır ve bağlanır. ~60 aa uzunluğundadır.

SRC Ailesi ile Sinyal Transdüksiyonu İlk Tavuk Fibrosarcom serbest hücrelerinde tanımlandı. Sonra transformasyona neden olan bir viral onkogen olduğu bulundu. v-src Proto- onkogenlerin ve sinyal transdüksiyon pathway’lerin keşfedilmelerine yol açmıştır. Hala normal hücrelerdeki işlevleri tam olarak açıklanamamıştır. Hücre zarına bağlı olarak lokalize olurlar

SRC Ailesinin bilinen 8 üyesi vardır: LCK BLK HCK FGR YES LYN FYN

(a) miristilasyon dizisi (b) unique bölge (c) SH 3 domain SRC Dizileri: (a) miristilasyon dizisi (b) unique bölge (c) SH 3 domain (d) SH 2 domain (e) katalitik domain (f) regülatör bölge miristilasyon Y Y Unique SH 3 SH 2 Protein kinaz Membran

(a)- Miristilasyon Dizisi SRC (a)- Miristilasyon Dizisi • N-ucu ikinci pozisyondaki glisini ile hücre zarı bileşeni, 14 karbonlu yağ asit zinciri miristik asite eklenir. • Ko-translasyonel sentezle yapılır. SRC’nin 1-7 aa’leri ile yine miristilli olan Piruvat Kinaz’ın N-ucuna eklenebilir. Gli2 → Ala2 mutasyonu miristilasyonu önler. Hücre zarında stabilizasyonu için gereklidir, fakat zorunlu değildir. Piruvat Kinaza eklenebilir. Miristilasyon Y Y Unique SH 3 SH 2 Protein kinaz Membran

• Dizisi, ailenin her üyesinde farklıdır. SRC (b) Unique Bölge • Bu bölge, SRC protein kinazların substratları olan özgül hücresel proteinler ile etkileşimlerini sağlar. • Dizisi, ailenin her üyesinde farklıdır. Y Y Unique SH 3 SH 2 Protein kinaz Membran

Otofosforilasyon yeri SRC (c) Katalitik Domain • ATP’deki g- fosfatın tirosine aktarılmasını katalizler. Otofosforilasyon yeri (Tyr416) kinaz aktivitesini artırır. Otofosforilasyon yeri Y Y Unique SH 3 SH 2 Protein kinaz Membran

Aktivitesini düzenler. SRC (d) Regülatör domain Aktivitesini düzenler. • C-terminal 16-19 dizisi tirosin fosforilasyon yeridir(Tyr527). Tyr527’nin fosforilasyonu kinaz aktivitesini inhibe eder. Myristylation Y Y Unique SH3 SH2 Protein kinase Membrane

SRC • v-src, v-yes, and v-fgr viral onkogen ürünlerinde C- terminal ucu kısalmıştır ve Tyr527 yoktur. Bu viral onkogen ürünler normal proteinden daha fazla katalitik aktiviteye sahiptirler. Ayrıca; Try527mutasyonları  kinaz aktivitesini artırır. P Y Y + Unique SH 3 SH 2 Protein kinaz P Y +++ Unique SH 3 SH 2 Protein kinaz P Y F +++ Unique SH 3 SH 2 Protein kinaz Mutasyon Kinaz Aktivitesi

SRC • Fosfataz ile Tyr527’in defosforilasyonu kinaz aktivitesini artırır. Kinaz Aktivitesi P Y Y + Unique SH 3 SH 2 Protein kinaz Fosfataz P Y Y +++ Unique SH 3 SH 2 Protein kinaz

Tyr527, SRC’nin kendisi tarafından fosforile edilemez. - ATP bağlama yerindeki bir mutasyon enzimi inaktive eder. ATP bağlanma yeri P K Y Y Unique SH 3 SH 2 Protein kinaz P R Y Y Unique SH 3 SH 2 Protein kinaz

SRC Moleküliçi Etkileşim P İNAKTİF P AKTİF Unique SH 3 SH 2 Unique Y P Unique SH 3 SH 2 İNAKTİF P Y Y Unique SH 3 SH 2 Protein kinaz AKTİF

SRC Ailesinin İşlevleri • Her farklı üyenin ekspresyon modeli de farklıdır. • Ekspresyon modeli bazı işlevleri için kanıtlar verir.

SRC Ailesinin İşlevleri SRC’nin olası substratları • SRC’nin aktive olmuş formlarınca transformasyon; çok sayıda hücresel proteinin, SRC’nin substratlarıdan bazılarının ve onkogenik kapasitesi için kritik önemi olanların tirozin fosforilasyonu ile aynı zamanda olur.

SRC Ailesinin İşlevleri SRC’nin olası substratları Sinyal Transdüksiyonuna Katılan Proteinler Hücre İskelet Proteinleri

SRC Ailesinin İşlevleri PDGF sinyal iletiminde Src  SRC, YES ve FYN b B b B b B Src Y579 Y581 Gene ekspresyonu Hücre döngüsünde ilerleyiş

SRC Ailesinin İşlevleri Heamopoietik Sinyal Transdüksiyonunda SRC Ailesi • Hücre yüzey proteinleri üzerinden (CD 4, CD 8 gibi) bir çok sinyal transdüksiyon yolununda görev alır. Anti-CD 4 antibadileri ile birlikte CD 4’leri çapraz bağlar. • Sinyallerin değerlendirmeye alınmasını sağlar. FYN, T hücre sinyal iletiminde önemlidir.