M.Cooper, R.Hausman - Stanica - Molekularni pristup, 3. izdanje, Ostalo' predlog Biologia Molecolare. University of Zagreb
tena_zovko
tena_zovko29 October 2017

M.Cooper, R.Hausman - Stanica - Molekularni pristup, 3. izdanje, Ostalo' predlog Biologia Molecolare. University of Zagreb

PDF (9 MB)
52 strane
40broj poseta
Opis
Molekularna biologija, poglavlje 13, stanicno signaliziranje
20 poeni
poeni preuzimanja potrebni da se preuzme
ovaj dokument
preuzmi dokument
pregled3 strane / 52

ovo je samo pregled

3 shown on 52 pages

preuzmi dokument

ovo je samo pregled

3 shown on 52 pages

preuzmi dokument

ovo je samo pregled

3 shown on 52 pages

preuzmi dokument

ovo je samo pregled

3 shown on 52 pages

preuzmi dokument
13-pogl.indd

Dio IV

Stani~na regulacija

13 Stani~no signaliziranje

14 Stani~ni ciklus

15 Rak

Poglavlje13Stani~no signaliziranje

Signalne molekule i njihovi receptori 541

Djelovanje stani~nih povr{inskih receptora 550

Putevi unutarstani~noga prijenosa signala 558

Prijenos signala i citoskelet 571

Signaliziranje u razvoju i diferencijaciji 575

Regulacija programirane stani~ne smrti 579

KLJU^NI POKUS: Src protein-tirozin-kinaza 554

MOLEKULARNA MEDICINA: Karcinom: Prijenos signala i onkogen ras 572

S VE STA NI CE PRI MA JU SIG NA LE I OD GO VA RA JU NA SIG NA LE iz svo ga oko li {a. ^ak i naj jed nos tav ni je bak te ri je za pa ̀ a ju i pli va ju pre ma vi so kim kon cen tra ci ja- ma hra nid be nih tva ri, kao {to su glu ko za ili ami no ki se li ne. Mno gi jed no-

sta ni~ ni eu ka rio ti ta ko |er od go va ra ju na sig nal ne mo le ku le {to ih iz lu ~u ju dru- ge sta ni ce, {to omo gu }u je me |us ta ni~ nu ko mu ni ka ci ju. Prim je ri ce, spa ri va nje sta ni ca kvas ca sig na li zi ra no je s po mo }u pep ti da ko je jed na sta ni ca iz lu ~u je, a ve ̀ u se za re cep to re na pov r {i ni dru ge sta ni ce. Me |u tim, ko mu ni ka ci ja iz me |u sta ni ca do se ̀ e naj vi {u ra zi nu so fis ti ci ra nos ti u vi {es ta ni~ nim or ga niz mi ma. Dok su sta ni ce pro ka rio ta i jed nos ta ni~ nih eu ka rio ta u ve li koj mje ri au to nom ne, po- na {a nje po je di ne sta ni ce vi {es ta ni~ nih bilj aka i `i vo ti nja mo ra se pa` lji vo nad zi- ra ti ka ko bi se za do vo lji le pot re be or ga niz ma u cje li ni. To se pos ti ̀ e s po mo }u raz li ~i tih sig nal nih mo le ku la ko je se iz lu ~u ju ili iz la ̀ u na pov r {i ni jed ne sta ni ce i ve ̀ u za re cep to re iz lo ̀ e ne na pov r {i ni dru gih sta ni ca. Ta ko se in teg ri ra ju i koor di ni ra ju broj ne po je di na~ ne sta ni ce ko je gra de or ga niz me ta ko slo ̀ e ne, kao {to su to ljud ska bi }a.

Ve za nje mno gih sig nal nih mo le ku la za spe ci fi~ ne re cep to re za po ~i nje niz unu tar sta ni~ nih prom je na, ko je nad zi ru go to vo sve vi do ve sta ni~ no ga po na {a- nja, kao {to su me ta bo li zam, kre ta nje, pro li fe ra ci ja, pre ̀ iv lje nje i di fe ren ci ja ci ja. Ra zu mi je va nje mo le ku lar no ga me ha niz ma, ko ji je od go vo ran za pu te ve sta ni- ~no ga sig na li zi ra nja, ta ko je pos ta lo glav no pod ru~ je is tra ̀ i va nja u suv re me noj sta ni~ noj bio lo gi ji. Za ni ma nje za to pod ru~ je do dat no je po ve }a no zbog ~i nje ni- ce da su broj ne vr ste ra ka pos lje di ca pre ki da nja sig nal nih pu te va ko ji nad zi ru nor mal nu sta ni~ nu pro li fe ra ci ju i pre ̀ iv lje nje. Ob r nu to, mno ge sa da{ nje spo- zna je o me ha niz mi ma sta ni~ no ga sig na li zi ra nja do bi ve ne su ti je kom prou ~a va- nja sta ni ca ra ka, {to je o~i ti prim jer plod no ga pro ̀ i ma nja iz me |u me di ci ne i ba- zi~ nih is tra ̀ i va nja u sta ni~ noj i mo le ku lar noj bio lo gi ji.

Sig nal ne mo le ku le i nji ho vi re cep to ri Broj ni raz li ~i ti ob li ci mo le ku la pre no se in for ma ci je iz me |u sta ni ca vi {es ta ni~ nih or ga ni za ma. Ia ko se sve ove mo le ku le po na {a ju kao li gan di, ko ji se ve ̀ u za re- cep to re iz lo ̀ e ne na pov r {i ni cilj nih sta ni ca, pos to je znat ne raz li ke u struk tu ri i fun kci ji raz li ~i tih vr sta mo le ku la ko je dje lu ju kao pri je nos ni ci po ru ka. Struk tur- no, sig nal ne mo le ku le ko je ko ris te bilj ke i `i vo ti nje po svo joj se slo ̀ e nos ti ras-

542 Poglavlje 13

(A) endokrino signaliziranje

cirkulacijski sustav

(B) parakrino signaliziranje

izravno signaliziranje dviju stanica

(C) autokrino signaliziranje

ciljna stanica

signaliziranje izlu~enim molekulama

Sli ka 13-1. Ob li ci sig na li zi ra nja iz me |u dvi ju sta ni ca. Sig na li zi ra nje iz me |u sta ni ca mo ̀ e se od vi ja ti pu tem iz rav no ga do di ra dvi ju sta ni ca ili pu tem iz lu ~e nih sig nal nih mo le ku la. (A) U en dok ri nom sig na li zi ra nju hor mo ni se pre no se cir ku la ci jom, ka ko bi dje lo va li na uda lje ne cilj ne sta ni ce. (B) U pa rak ri nom sig na li zi ra nju, sta ni ca ot pu{ ta mo le ku lu ko ja dje lu je lo kal no na sus jed ne cilj ne sta ni- ce. (C) U au tok ri nom sig na li zi ra nju sta ni ca stva ra sig nal nu mo le ku lu ko ja dje lu je na tu is tu sta ni cu.

pros ti ru od jed nos tav nih pli no va do pro tei na. Ne ke od ovih mo le ku la pre- no se sig na le na ve li ke uda lje nos ti, dok dru ge dje lu ju lo kal no ka ko bi pre ni je le in for ma ci ju iz me |u sus jed nih sta ni ca. Do dat no, sig nal ne se mo le- ku le raz li ku ju po na ~i nu dje lo va nja na cilj ne sta ni ce. Ne ke sig nal ne mo le ku- le mo gu pro }i kroz sta ni~ nu mem bra nu i ve za ti se za unu tar sta ni~ ne re cep- to re u ci top laz mi ili jez gri, dok se ve }i na ve ̀ e za re cep to re iz lo ̀ e ne na pov r {i ni cilj ne sta ni ce. Od jelj ci ko ji sli je de opi su ju glav ne vr ste sig nal nih mo le ku la i re cep to ra, te nji ho vo me |ud je lo va nje. Po tom }e mo se us re do to- ~i ti na me ha niz me dje lo va nja re cep to ra smje{ te nih na pov r {i ni sta ni ce u re- gu la ci ji sta ni~ no ga po na {a nja.

Ob li ci sig na li zi ra nja iz me |u dvi ju sta ni ca Sta ni~ no sig na li zi ra nje mo ̀ e bi ti pos lje di ca iz rav no ga me |ud je lo va nja sta- ni ce sa sus jed nom sta ni com ili dje lo va nja iz lu ~e nih sig nal nih mo le ku la (sl. 13-1). Sig na li zi ra nje iz rav nim me |ud je lo va njem dvi ju sta ni ca (ili sta ni ce i ma trik sa) ima klju~ nu ulo gu u nad zi ra nju sta ni~ no ga po na {a nja u `i vo tinj- skim tki vi ma. Prim je ri ce, in teg ri ni i kad he ri ni (ko je smo opi sa li u pret hod- nom pog lav lju) dje lu ju ne sa mo kao mo le ku le sta ni~ no ga pria nja nja, ve} ta ko |er i kao sig nal ne mo le ku le ko je nad zi ru sta ni~ nu pro li fe ra ci ju i pre ̀ i- vlje nje u od go vo ru na do dir dvi ju sta ni ca ili sta ni ce i mat rik sa. [to vi {e, sta- ni ce ima ju raz li ~i te pov r {in ske re cep to re ko ji me |u sob no dje lu ju sa sig nal- nim mo le ku la ma na pov r {i ni sus jed nih sta ni ca. Sig na li zi ra nje pu tem tak va iz rav no ga do di ra dvi ju sta ni ca ima klju~ nu ulo gu u nad zi ra nju broj nih me- |ud je lo va nja raz li ~i tih sta ni ca ti je kom em brio nal no ga raz vo ja, kao i u od r- `a va nju od ras lih tki va.

Broj ni ob li ci sig na li zi ra nja s po mo }u iz lu ~e nih mo le ku la ~es to se di je le u tri op }e ni te vr ste, a pod je la se zas ni va na uda lje nos ti ko ju pre mo{ }u ju sig- na li. U en dok ri nom sig na li zi ra nju, spe ci ja li zi ra ne en dok ri ne sta ni ce iz lu ~u- ju sig nal ne mo le ku le (hor mo ne), ko je se pre no se cir ku la ci jom, ka ko bi dje lo- va le na cilj ne sta ni ce na uda lje nim mjes ti ma u ti je lu. Kla si ~an je prim jer ste roid ni hor mon es tro gen, ko ji stva ra ju ova ri ji, a po ti ~e raz voj i od r ̀ a va- nje `en sko ga rep ro duk tiv no ga sus ta va, kao i se kun dar nih spol nih oso bi na. U `i vo ti nja, en dok ri ne `li jez de, kao {to su hi po fi za, ti reoid na, pa ra ti reoid- na, gu{ te ra ~a, nad bub re` ne i spol ne `li jez de, stva ra ju vi {e od 50 raz li ~i tih hor mo na.

Za raz li ku od hor mo na, ne ke sig nal ne mo le ku le dje lu ju lo kal no na po na- {a nje sus jed nih sta ni ca. U pa rak ri nom sig na li zi ra nju, mo le ku la ko ju ot pu- {ta jed na sta ni ca dje lu je na sus jed nu cilj nu sta ni cu. Prim jer je dje lo va nje neu rot ran smi to ra ko ji pre no si sig nal u si nap si iz me |u `iv ~a nih sta ni ca. Ko- na~ no, ne ke sta ni ce od go va ra ju na sig nal ne mo le ku le ko je sa me stva ra ju. Je dan va ̀ an prim jer au tok ri nog sig na li zi ra nja je od go vor sta ni ca imu no lo- {ko ga sus ta va kra lje` nja ka na stra ne an ti ge ne. Od re |e ne vr ste lim fo ci ta T od go va ra ju na po ti caj an ti ge ni ma ta ko da stva ra ju fak tor ras ta, ko ji po ti ~e nji ho vu pro li fe ra ci ju te ta ko po ve }a va broj T-lim fo ci ta ko ji od go va ra na pod- ra ̀ aj i po ja ~a va imu nood go vor. Tre ba nag la si ti da nep ra vil no au tok ri no sig- na li zi ra nje ~es to pri do no si ne kon tro li ra nom ras tu sta ni ca ra ka (vi di 15. po-

Stani~no signaliziranje 543

C

CH2OH

CH2

CH2

CH3 CH3

CH3

H3C

OH

C

CH3

O

I I

I I

C

C

H

O

progesteron

aldosteron (mineralokortikoid)

testosteron estradiol (estrogen)

kortizol (glukokortikoid)

vitamin D3 retinoi~na kiselina

tireoidni hormon

OH OH

OH

OH

OH

O

OHO

C

CH2OH

OO

C

O O

OCH3

O

OH

HO

H

H3N +

COO–

Sli ka 13-2. Struk tu ra ste roid nih hor mo na, ti reoid no ga hor mo na, vi ta mi na D3 i re ti noi~ ne ki se li ne. Ste roi di su spol ni hor mo ni (tes to ste ron, es tro gen i pro ges te ron), glu ko kor ti koi di i mi ne ra lo kor ti koi di.

glav lje), pri ~e mu sta ni ce ra ka stva ra ju fak tor ras ta, a na fak tor i sa me od go- va ra ju ta ko da nep re kid no i ne kon tro li ra no po ti ~u vlas ti tu pro li fe ra ci ju.

Ste roid ni hor mo ni i su per po ro di ca re cep to ra u jez gri Ve} smo za mi je ti li da sve sig nal ne mo le ku le dje lu ju ta ko da se ve ̀ u za re- cep to re ko ji su iz ra ̀ e ni na cilj nim sta ni ca ma. Re cep to ri su ~es to smje{ te ni na pov r {i ni cilj nih sta ni ca, ali ne ki re cep to ri su unu tar sta ni~ ni pro tei ni, ko ji su smje{ te ni u ci top laz mi ili jez gri. Ti unu tar sta ni~ ni re cep to ri od go va ra ju na ma le, hid ro fob ne, sig nal ne mo le ku le ko je mo gu di fun di ra ti kroz sta ni- ~nu mem bra nu. Ste roid ni hor mo ni su kla si ~an prim jer ove sku pi ne sig nal- nih mo le ku la, ko ja ta ko |er uk lju ~u je ti reoid ni hor mon, vi ta min D3 i re ti- noi~ nu ki se li nu (sl. 13-2).

Svi se ste roid ni hor mo ni (uk lju ~u ju }i tes tos te ron, es tro gen, pro ges te ron, kor ti kos te roi de i ek di son) sin te ti zi ra ju iz ko les te ro la. Tes tos te ron, estro gen i pro ges te ron su spol ni ste roi di ko je stva ra ju spol ne `li jez de. Kor ti kos te roi- de stva ra ju nad bub re` ne `li jez de, a uk lju ~u ju glu ko kor ti koi de, ko ji dje lu- ju na raz li ~i te sta ni ce jer po ti ~u stva ra nje glu ko ze, i mi ne ra lo kor ti koi de, ko ji dje lu ju na bub reg jer nad zi ru rav no te ̀ u so li i vo de. Ek di son je hor- mon u ku ka ca ko ji ima klju~ nu ulo gu u raz vo ju jer po ti ~e me ta mor fo zu li- ~in ke u od ras lo ga kuk ca. Bra si nos te roi di su ste roid ni hor mo ni spe ci fi~ ni za bilj ke, a nad zi ru broj ne raz voj ne pro ce se kao {to su ra st i di fe ren ci ja ci ja.

Ia ko struk tur no i fun kcio nal no raz li ~i ti od ste roi da, ti reoid ni hor mon, vi- ta min D3 i re ti noi~ na ki se li na dje lu ju is tim me ha niz mom u cilj nim sta ni ca- ma. Ti reoid ni hor mon sin te ti zi ra se iz ti ro zi na u ti reoid noj `li jez di, te ima va` nu ulo gu u raz vo ju i nad zo ru nad me ta bo liz mom. Vi ta min D3 nad zi re

544 Poglavlje 13

transkripcija

receptorski dimer

estrogen stani~na membrana

jezgra

koaktivator

HAT

Hsp90

inaktivni estrogenski

receptor

Sli ka 13-3. Dje lo va nje es tro ge na. Es tro gen di fun di ra kroz sta ni~ nu mem- bra nu i ve ̀ e se za svoj re cep tor u jez gri. U od sut nos ti hor mo na, es tro gen ski je re cep tor ve zan za Hsp90. Ve za nje es tro ge na od va ja re cep tor od Hsp90 i omo gu }u je ob li ko va nje re cep tor skih di me ra, ko ji se ve ̀ u za DNA, spa ja ju s koak ti va to ri ma ko ji pos je du ju ak tiv no st his to n-a ce ti l-tran sfe ra ze (HAT) i po ti ~u tran skrip ci ju cilj nih ge na.

me ta bo li zam Ca2+ i ko{ ta ni ra st. Re ti noi~ na ki se li na i sli~ ni spo je vi (re ti noi- di), ko ji se sin te ti zi ra ju iz vi ta mi na A, ima ju va` nu ulo gu u raz vo ju kra lje`- nja ka.

Zbog svo je hid ro fob nos ti, ste roid ni hor mo ni, ti reoid ni hor mon, vi ta min D3 i re ti noi~ na ki se li na mo gu u}i u sta ni cu di fu zi jom kroz sta ni~ nu mem- bra nu. Kad se jed nom na |u u sta ni ci, ve ̀ u se za unu tar sta ni~ ne re cep to re u cilj nim sta ni ca ma ko je od go va ra ju na pod ra ̀ aj hor mo nom. Ovi re cep to ri pri pa da ju po ro di ci pro tei na, ko ja je poz na ta kao super po ro di ca re cep to ra u jez gri. To su tran skrip cij ski fak to ri ko ji ima ju od go va ra ju }e do me ne za ve za nje li gan da, vezanje DNA i ak ti va ci ju tran skrip ci je. Ve za nje li gan da nad zi re nji ho vu fun kci ju kao ak ti va to ra ili rep re so ra cilj nih ge na, ta ko da ste roid ni hor mo ni i sli~ ne mo le ku le iz rav no nad zi ru gen sku ek spre si ju.

Vezanje li gan da ima raz li ~i te u~in ke na raz li ~i te re cep to re. Ne ki pri pad ni- ci su per po ro di ce ste roid nih re cep to ra ne mo gu se ve za ti za DNA u od sut- nos ti hor mo na. Prim je ri ce, es tro gen ski se re cep tor ve ̀ e za {a pe ro ne Hsp90 u od sut nos ti hor mo na (sl. 13-3). Ve za nje es tro ge na po ti ~e kon for ma cij sku prom je nu re cep to ra, uk la nja Hsp90, te po ti ~e nas ta nak re cep tor skih di me- ra, ko ji se ve ̀ u za re gu la cij ske sljedove DNA i ak ti vi ra ju tran skrip ci ju cilj- nih ge na. U dru gim slu ~a je vi ma, re cep to ri se ve ̀ u za DNA bez ob zi ra na pri sut no st ili od sut no st hor mo na, a ve za nje hor mo na mi je nja ak tiv no st re- cep to ra kao mo le ku le ko ja nad zi re tran skrip ci ju. Prim je ri ce, u od sut nos ti hor mo na, re cep tor za ti reoid ni hor mon po ve zan je s ko rep re sor skim kom- plek som i one mo gu }u je tran skrip ci ju cilj nih ge na (sl. 13-4). Ve za nje hor mo- na po ti ~e kon for ma cij sku prom je nu, ko ja uz ro ku je me |ud je lo va nje re cep-

Stani~no signaliziranje 545

dodatak hormona

odsutnost hormona

onemogu}ena transkripcija

aktivirana transkripcija

koaktivator

HAT

receptor za tireoidni hormon

HDACkorepresor

Sli ka 13-4. Re gu la ci ja ge na s po mo }u re cep to ra za ti reoid ni hor mon. Re cep tor za ti reoid ni hor mon ve zan je za DNA u pri sut nos ti, kao i u od sut no- sti hor mo na. Me |u tim, ve za nje hor mo- na mi je nja dje lo va nje re cep to ra, ko ji, um jes to rep re so ra, pos ta je ak ti va tor tran skrip ci je cilj nih ge na. U od sut nos ti hor mo na, re cep tor se spa ja s ko rep re so- ri ma ko ji ima ju ak tiv no st his to n-dea ce- ti la ze (HDAC). U pri sut nos ti hor mo na, re cep tor se spa ja s koak ti va to ri ma ko ji ima ju ak tiv no st his to n-a ce ti l-tran sfe ra- ze (HAT).

to ra i koak ti va to ra, a ne ko rep re so ra, te do vo di do ak ti va ci je tran skrip ci je ge na na ko je dje lu je ti reoid ni hor mon.

Du {i kov ok sid i ug lji kov mo nok sid Du{ikov ok sid (NO), jed nos tav ni plin, glav na je pa rak ri na sig nal na mo le ku- la u `iv ~a nom, imu no lo{ kom i cir ku la cij skom sus ta vu. Po put ste roid nih hor mo na, NO mo ̀ e di fun di ra ti iz rav no kroz mem bra nu svo jih cilj nih sta ni- ca. Me |u tim, mo le ku lar na os no va dje lo va nja NO raz li ku je se od dje lo va- nja ste roi da jer NO, um jes to ve za nja za re cep tor ko ji nad zi re tran skrip ci ju, mi je nja ak tiv no st unut ras ta ni~ nih cilj nih en zi ma.

NO se sin te ti zi ra iz ami no ki se li ne ar gi ni na dje lo va njem en zi ma sin ta ze du {i ko va ok si da (sl. 13-5). Sin te ti zi ra ni NO di fun di ra iz van sta ni ce i mo ̀ e dje lo va ti lo kal no na sus jed ne sta ni ce. Nje go vo je dje lo va nje og ra ni ~e no na tak ve lo kal ne u~in ke jer je NO izu zet no nes ta bi lan, s po lu vi je kom od sve ga ne ko li ko se kun da. Glav ni unu tar sta ni~ ni cilj NO je gva ni l-cik la za. NO se ve ̀ e za he m-sku pi nu na ak tiv nom mjes ta tog en zi ma, te po ti ~e sin te zu dru- go ga glas ni ka – cik li~ ko ga GMP (o nje mu se ras prav lja da lje u ovom pog la- vlju). [to vi {e, NO mo ̀ e iz rav no pro mi je ni ti ne ke cilj ne pro tei ne ta ko da nit ro zi li ra cis tein ske os tat ke. Dob ro opi sa ni prim jer u~in ka NO je st sig na li- zi ra nje ko je do vo di do di la ta ci je kr vnih `i la. Pr vi je ko rak u tom pro ce su ot- pu{ ta nje neu rot ran smi to ra, kao {to je ace til ko lin, iz zav r {e ta ka `iv ~a nih sta- ni ca u sti jen ka ma kr vnih `i la. Ti neu rot ran smi to ri dje lu ju na en do tel ne sta- ni ce ta ko da po ti ~u sin te zu NO. Po tom NO di fun di ra u sus jed ne glat ke mi- {i} ne sta ni ce, gdje po ti ~e gva ni l-cik la zu, {to uz ro ku je nas ta nak cik li~ ko ga GMP ko ji po ti ~e re lak sa ci ju mi {i} nih sta ni ca i {i ri kr vne `i le. Prim je ri ce, NO je od go vo ran za sig na li zi ra nje ko je uz ro ku je {i re nje kr vnih `i la pe ni sa, {to uz ro ku je erek ci ju. Ta ko |er je za nim lji vo na po me nu ti da se me di cin ska upo- ra ba nit rog li ce ri na u li je ~e nju sr ~a ne bo les ti zas ni va na nje go vom pret va ra-

546 Poglavlje 13

arginin citrulin

du{ikov oksid

+

+

+

COO–

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2

C C

HH3N + H3N

COO–

CH2

CH2

CH2

NH

NH2

C H

+ H2N

N

O2

O

O

NADP+

NOS

Sli ka 13-5. Sin te za du {i ko va ok si da. En zim sin ta za du {i ko va ok si da (NOS, pre ma en gl. nit ric oxid syntha se) ka ta li zi ra stva ra nje du {i ko va ok- si da iz ar gi ni na.

acetilkolin

glicin

CH3 CH2 CH2 (CH3)3

CH2

O

O

O–

C

C

O

O

O–

O–

C

O

O–C

C +

H3N

CH

CH

CH2 CH2

CH2

+ H3N

+ NH3HO

HO

OH

N+

glutamat

noradrenalin

CH2CH2 +

NH3HO

HO

dopamin

CH CH2 CH3 +

NH2HO

HO

OH

H

adrenalin

CH2CH2

CH2CH2 CH2

+ NH3

CH2CH2 +

NH3

+ H3N

HO

serotonin

histamin

g-aminomasla~na kiselina (GABA)

N

CHC

NH

CH

N

O

Sli ka 13-6. Struk tu ra ti pi~ nih neu rot ran smi to ra Neu rot ran smi to ri su hid ro fil ne mo le ku le ko je se ve ̀ u za re cep to re na pov r {i ni sta ni ce.

nju u NO, ko ji di la ti ra ko ro nar ne kr vne `i le i po ve }a va pro tok kr vi pre ma sr cu.

Ug lji kov mo nok sid (CO), jo{ je dan jed nos tav ni plin, ta ko |er dje lu je kao sig nal na mo le ku la u `iv ~a nom sus ta vu. CO je vr lo sli ~an NO i ~i ni se da isto ta ko dje lu je kao neu rot ran smi tor i pos red nik u di la ta ci ji kr vnih `i la. Sin te za CO u `iv ~a nim sta ni ca ma, po put sin te ze NO, po tak nu ta je neu ro- trans mi to ri ma. [to vi {e, CO mo ̀ e po ti ca ti gva ni l-cik la zu, ko ja bi mog la pred sta vlja ti glav ni fi zio lo{ ki cilj CO-sig na li zi ra nja.

Neu rot ran smi to ri Neu rot ran smi to ri pre no se sig na le iz me |u `iv ~a nih sta ni ca ili od `iv ~a nih sta ni ca do dru gih vr sta cilj nih sta ni ca (kao {to su mi {i} ne sta ni ce). To je sku- pi na raz li ~i tih ma lih, hid ro fil nih mo le ku la, ko ja uk lju ~u je ace til ko lin, do pa- min, ad re na lin, se ro to nin, his ta min, glu ta mat, gli cin i g-aminomasla~nu ki- se li nu (GABA, pre ma en gl. g-ami nobutyric acid) (sli ka 13-6). Sig nal za ot pu{ ta nje neu rot ran smi to ra je pris ti za nje ak cij sko ga po ten ci ja la na `iv ~a- ni zav r {e tak (vi di sli ku 12.22). Neu rot ran smi to ri po tom di fun di ra ju kroz si- nap ti~ ku pu ko ti nu i ve ̀ u se za re cep to re na pov r {i ni cilj nih sta ni ca. Uo ~i te da ne ki neu rot ran smi to ri mo gu dje lo va ti i kao hor mo ni. Prim je ri ce, ad re na- lin dje lu je kao neu rot ran smi tor i kao hor mon iz nad bub re` nih `li jez da, ko- ji si gna li zi ra raz grad nju gli ko ge na u mi {i} nim sta ni ca ma.

Bu du }i da su neu rot ran smi to ri hid ro fil ne mo le ku le, ne mo gu pro }i kroz sta ni~ nu mem bra nu svo jih cilj nih sta ni ca. Sto ga, raz li ~i to od ste roid nih hor- mo na i NO ili CO, neu rot ran smi to ri dje lu ju ta ko da se ve ̀ u za re cep to re na sta ni~ noj pov r {i ni. Mno gi re cep to ri za neu rot ran smi to re ujed no su i ion ski ka na li, kao {to je to re cep tor za ace til ko lin, ko ji smo opi sa li u pret hod nom pog lav lju (vi di sli ku 12-23). Ve za nje neu rot ran smi to ra za te re cep to re po ti- ~e kon for ma cij ske prom je ne, {to ot va ra ion ske ka na le i iz rav no uz ro ku je pro mje ne ion sko ga pro to ka u cilj noj sta ni ci. Dru gi re cep to ri za neu rot rans- mi to re po ve za ni su s G-pro tei ni ma − glav nom sku pi nom sig nal nih mo le ku- la (opi su je se da lje u ovom pog lav lju), ko ji po ve zu ju re cep to re na sta ni~ noj pov r {i ni s raz li ~i tim unu tar sta ni~ nim od go vo ri ma. Kod re cep to ra za neu ro- tran smi to re, prid ru ̀ e ni G-pro tei ni ~es to dje lu ju ta ko da neiz rav no nad zi ru ak tiv no st ion sko ga ka na la.

Pep tid ni hor mo ni i fak to ri ras ta Naj raz li ~i ti je sig nal ne mo le ku le u `i vo ti nja je su pep ti di, ko ji se ve li ~i nom raz li ku ju od pep ti da sa sve ga ne ko li ko ami no ki se li na do onih ko ji sad r ̀ a va-

Stani~no signaliziranje 547

ju vi {e od sto ti ne. Ova sku pi na sig nal nih mo le ku la uk lju ~u je pep tid ne hor- mo ne, neu ro pep ti de i raz li ~i te po li pep tid ne fak to re ras ta (ta blica 13-1). Poz- na ti prim je ri pep tid nih hor mo na je su in zu lin, glu ka gon i hor mo ni ko je stva ra hi po fi za (hor mon ras ta, fo li ku los ti mu la cij ski hor mon, pro lak tin i dru gi).

Ne ke `iv ~a ne sta ni ce iz lu ~u ju neu ro pep ti de, um jes to ma lih mo le ku la neu rot ran smi to ra ko je smo opi sa li u pret hod nom od sje~ ku. Ne ki od ovih pep ti da, kao {to su en ke fa li ni i en dor fi ni, ne dje lu ju sa mo kao neu rot rans- mi to ri u si nap sa ma, ve} i kao neu ro hor mo ni ko ji ima ju u~in ke na uda lje ne sta ni ce. En ke fa li ni i en dor fi ni dob ro su prou ~e ni jer dje lu ju kao pri rod ni anal ge ti ci ko ji sma nju ju od go vor na bol u sre di{ nje mu `iv ~a no me sus ta vu. Ti su pri rod ni spo je vi ot kri ve ni ti je kom prou ~a va nja ovis nos ti o dro ga ma, a ve ̀ u se za is te re cep to re kao i mor fij na pov r {i ni sta ni ca u moz gu.

Po li pep tid ni fak to ri ras ta uk lju ~u ju raz li ~i te vr ste sig nal nih mo le ku la ko- je nad zi ru ra st i di fe ren ci ja ci ju ani mal nih sta ni ca. Pr vi ta kav fak tor (NGF, pre ma en gl. ner ve growth fac tor, fak tor ras ta neu ro na) ot kri la je Ri ta Le vy- Mon tal ci ni 1950. go di ne. NGF je ~lan po ro di ce po li pep ti da (naz va nih neu- rot ro fi ni) ko ji nad zi ru raz voj i pre ̀ iv lje nje neu ro na. Ti je kom prou ~a va nja NGF-a, Stan ley Co hen je pos ve slu ~aj no ot krio neo vis ni fak tor (naz van EGF, pre ma en gl. epi der mal growth fac tor, epi der mal ni fak tor ras ta) ko ji po- ti ~e pro li fe ra ci ju sta ni ca. EGF, po li pep tid sas tav ljen od 53 ami no ki se li ne (sl. 13-7), pos lu ̀ io je kao pro to tip ve li kog bro ja fak to ra ras ta, ko ji ima ju klju- ~nu ulo gu u nad zo ru nad pro li fe ra ci jom `i vo tinj skih sta ni ca, ka ko ti je kom em brio nal no ga raz vo ja, ta ko i u od ras lom or ga niz mu.

Signalna molekula Veli~inaa U~incib

Peptidni hormoni

inzulin A = 21, B = 30 regulacija unosa glukoze; poticanje proliferacije stanica glukagon 29 poticanje sinteze glukoze hormon rasta 191 op}enito poticanje rasta folikulostimulacijski a = 92, b = 118 poticanje rasta oocita hormon (FSH) i folikula ovarija prolaktin 198 poticanje stvaranja mlijeka Neuropeptidi i neurohormoni

tvar P 11 prijenos u osjetnoj sinapsi oksitocin 9 poticanje kontrakcije glatkog mi{i}a vazopressin 9 poticanje reapsorpcije vode u bubregu enkefalin 5 analgezija b-endorfin 31 analgezija Faktori rasta

faktor rasta neurona (NGF) 118 diferencijacija i pre`ivljenje neurona epidermalni faktor rasta 53 proliferacija razli~itih vrsta stanica (EGF) trombocitni faktor rasta A = 125, B = 109 proliferacija fibroblasta i drugih (PDGF) vrsta stanica interleukin-2 133 proliferacija limfocita T eritropoetin 166 razvoj crvenih krvnih zrnaca

a Ve li ~i na oz na ~u je broj ami no ki se li na. Ne ki hor mo ni i fak to ri ras ta gra |e ni su od dvaju raz li ~i tih po li- peptidnih lana ca {to je oz na ~e no kao A i B ili a i b. b Ve }i na na ve de nih hor mo na i fak to ra ras ta ima i dru ge u~in ke osim ov dje nab ro je nih u~i na ka.

Tablica 13-1. Tipi~ni peptidni hormoni, neuropeptidi i faktori rasta

548 Poglavlje 13

Val

Val

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Thr

Thr

Ser

Ser

Ser

Tyr

Ser

Ser Ser Gly

Gly

Gly

Gly

Gly

Gly

Pro

ProCys

Cys

Cys

Cys

Cys

Cys Gln Arg

Arg

Arg

Arg

Trp Trp

Asp

Asp Asp

Asp

Asn

10

20

30 40

50

Asn Asn

Leu

Leu

Leu Leu

Ile Ile

Glu

Glu

Met

His

N

C

Sli ka 13-7. Struk tu ra epi der mal no- ga fak to ra ras ta (EGF). EGF je jed no lan ~a ni po li pep tid gra |en od 53 ami no ki se li ne. Oz na ~e ne su di sul- fid ne ve ze iz me |u cis tein skih os ta ta ka. (Pre ma G. Car pen ter i S. Choen, 1979. Ann. Rev. Bioc hem. 48:193.)

Do bar prim jer u~in ka fak to ra ras ta je st dje lo va nje trom bo cit no ga fak to ra ras ta (PDGF, pre ma en gl. pla te le t-deri ved growth fac tor) ti je kom ci je lje nja ra- ne. PDGF je poh ra njen u kr vnim plo ~i ca ma i ot pu{ ta se ti je kom pro ce sa zgru {a va nja kr vi na mjes tu ra ne. On po tom po ti ~e pro li fe ra ci ju fib rob las ta u ne pos red noj bli zi ni ug ru{ ka, te na taj na ~in pri do no si ob nav lja nju o{ te }e- no ga tki va. Pri pad ni ci dru ge ve li ke sku pi ne po li pep tid nih fak to ra ras ta (naz va nih ci to ki ni) nad zi ru raz voj i di fe ren ci ja ci ju kr vnih sta ni ca, te ak tiv- no st lim fo ci ta ti je kom imu nood go vo ra. Dru gi po li pep tid ni fak to ri ras ta (fak- to ri ras ta usid re ni u mem bra ni) os ta ju po ve za ni sa sta ni~ nom mem bra nom um jes to da se ot pu{ ta ju u iz van sta ni~ nu te ku }i nu, sto ga spe ci fi~ no dje lu ju kao sig nal ne mo le ku le ti je kom iz rav nih me |ud je lo va nja dvi ju sta ni ca.

Pep tid ni hor mo ni, neu ro pep ti di i fak to ri ras ta ne mo gu pro }i kroz sta ni- ~nu mem bra nu svo jih cilj nih sta ni ca, ta ko da dje lu ju ve za njem za re cep to- re na pov r {i ni sta ni ce, {to se opi su je da lje u ovom pog lav lju. Kao {to se mo- `e o~e ki va ti od kri ti~ ne ulo ge po li pep tid nih fak to ra ras ta ko ji nad zi ru sta- ni~ nu pro li fe ra ci ju, nep ra vil nos ti u sig na li zi ra nju fak to ra ras ta os no va su za raz li ~i te bo les ti, uk lju ~u ju }i mno ge vr ste ra ka. Prim je ri ce, nep ra vil na eks- pre si ja blis ko ga srod ni ka re cep to ra za EGF va ̀ an je ~imbenik u raz vo ju mno gih kar ci no ma doj ke i jaj ni ka u lju di.

Ei ko za noi di Vi {e vr sta li pi da slu ̀ i kao sig nal ne mo le ku le ko je, raz li ~i to od ste roid nih hor mo na, dje lu ju ta ko da se ve ̀ u za re cep to re na pov r {i ni sta ni ce. Naj va- `ni je od ovih mo le ku la je su pri pad ni ci vr ste li pi da ko je na zi va mo eiko za- noi di ma, {to uk lju ~u je pros tag lan di ne, pros ta cik lin, trom bok sa ne i leu ko- trie ne (sl. 13-8). Ei ko za noi di se br zo raz gra |u ju i zbog to ga dje lu ju lo kal no u au tok ri nim ili pa rak ri nim sig nal nim pu te vi ma. Oni po ti ~u raz nov r sne od- go vo re u svo jim cilj nim sta ni ca ma, kao {to su ag re ga ci ja kr vnih plo ~i ca, upa la i kon trak ci ja glat kih mi {i }a.

Svi se ei ko za noi di stva ra ju iz ara hi don ske ki se li ne, ko ja nas ta je iz fos fo li- pi da. Pr vi ko rak pu ta ko ji vo di pre ma sin te zi prostag lan di na ili trom bok sa- na jest pret vor ba ara hi don ske ki se li ne u pros tag lan din H2. Za nim lji vo je da je cilj ni en zim ko ji ka ta li zi ra ovu reak ci ju (cik look si ge na za), cilj dje lo va nja as pi ri na i dru gih nes te roid nih pro tuu pal nih li je ko va. As pi rin sma nju je upa- lu i bol s po mo }u ko ~e nja sin te ze pros tag lan di na, a ko ~e njem sin te ze trom- bok sa na, as pi rin sma nju je ag re ga ci ju kr vnih plo ~i ca i zgru {a va nje kr vi.

Stani~no signaliziranje 549

arahidonska kiselina

leukotrieni

leukotrien B4

prostaglandin H2

drugi prostaglandini prostaciklin tromboksani

prostaglandin A2

tromboksan A2

fosfolipidi

PLA2

COO–

COO–

COO–

CH3

CH3

OH OH

OH

OH OH

COO–

OH

COO–

OH O

O

O

O

O

–OOC

O

prostaciklin

Sli ka 13-8. Sin te za i struk tu ra ei ko za noi da. Ei ko za noi di uk lju ~u ju pros tag lan di ne, pros ta cik lin, trom bok sa ne i leu kot rie ne. Oni se sin te ti zi ra ju iz ara hi don ske ki se li- ne, ko ja nas ta je hid ro li zom fos fo li pi da dje lo va njem fos fo li pa ze A2 (PLA2). Me- ta bo li zam ara hi don ske ki se li ne mo ̀ e se od vi ja ti na dva na ~i na. Je dan put uz ro- ku je sin te zu pros tag lan di na, pros ta cik li- na i trom bok sa na, dok dru gi do vo di do sin te ze leu kot rie na.

Zbog to ga dje lo va nja, ma le dnev ne do ze as pi ri na ~es to se pre pi su ju za pre- ven ci ju mo` da nog uda ra ili in far kta mio kar da. [to vi {e, po ka za no je da as pi- rin i nes te roid ni pro tuu pal ni li je ko vi sma nju ju u~es ta lo st ra ka de be lo ga cri- je va (ko lo na) ka ko u `i vo tinj skim mo de li ma ta ko i u lju di, o~i to ti me {to ko- ~e sin te zu pros tag lan di na ko ji po ti ~u pro li fe ra ci ju i pro mi ~u raz voj ra ka.

Bilj ni hor mo ni Ra st i raz voj bi lja ka nad zi re sku pi na ma lih mo le ku la, ko je se zo vu bilj ni hor mo ni. Ra zi na ovih mo le ku la u bi lja ka ti pi~ no se mi je nja pod ut je ca jem fak to ra iz oko li {a, kao {to su svjet lo ili in fek ci ja, ta ko da se od go vo ri tki va u raz li ~i tim di je lo vi ma bilj ke us kla |u ju sa sig na li ma iz oko li ne.

Bilj ni su hor mo ni kla si~ no po di je lje ni u pet ve li kih sku pi na: auk si ni, gi- be re li ni, ci to ki ni ni, ap sci zin ska ki se li na i eti len (sl. 13-9), ia ko je ne dav no ot kri ve no ne ko li ko do dat nih bilj nih hor mo na (kao {to su bilj ni ste roid ni hor mo ni). Pr vi ot kri ve ni bilj ni hor mon je auk sin, pri ~e mu je ra ne po ku se ko ji su do ve li do nje go va ot kri }a iz veo Char les Da rwin dav ne 1880. go di ne. Je dan od u~i na ka auk si na je st da za po ~i nje iz du ̀ i va nje bilj ne sta ni ce os la- blji va njem sta ni~ ne sti jen ke (vi di sli ku 12-50). Do dat no, auk si ni nad zi ru mno ge dru ge vi do ve raz vo ja bi lja ka, kao {to su dio ba sta ni ce i di fe ren ci ja ci- ja. Dru gi bilj ni hor mo ni is to ta ko ima ju mno gos tru ke u~in ke na cilj na tki va, uk lju ~u ju }i iz du ̀ i va nje stab lji ke (gi be re li ni), doz ri je va nje vo }a (eti len), dio- bu sta ni ce (ci to ki ni ni) i za po ~i nja nje raz dob lja mi ro va nja (ap sci zin ska ki se li- na).

550 Poglavlje 13

zeatin (citokinin)

apscizinska kiselinaetilen

giberelinska kiselina (giberelin)

indol-3-octena kiselina (auksin)

H

H

H

CH3

H3C HOOC

CH3

CH

COOH

CH3

CH3H3C CH2

C C

CO

O

C C H

O

H

HO OHH

H H

H H

H H

H

H

H

H H

C C N H

C H

HN

HN

HC

OH

N H

N H

N

CH2OH

CH2COOH

CH2

Sli ka 13-9. Struk tu ra bilj nih hor mo na.

Sig nal ni pu te vi, ko je pok re }u ovi hor mo ni u bi lja ka, ko ris te se raz li ~i tim me ha niz mi ma ko ji su sa ~u va ni u `i vo tinj skim sta ni ca ma, kao i ne kim ele- men ti ma ko ji su je din stve ni za bilj ke. Prim je ri ce, je dan dob ro poz na ti put, ko ji je ras vi jet ljen ge ne ti~ kom ana li zom Ara bi dop sis tha lia na, sig na li zi ra od- go vor bilj ke na eti len. Di je lo vi ovo ga pu ta uk lju ~u ju re cep tor za eti len na pov r {i ni bilj ne sta ni ce, pro tei n-ki na zu ko ja je srod na pro tei n-ki na za ma Raf u `i vo tinj skim sta ni ca ma i no vi fak tor tran skrip ci je ko ji nad zi re ek spre si ju ge na na ko je dje lu je eti len.

Dje lo va nje sta ni~ nih pov r {in skih re cep to ra Kao {to je ve} opi sa no, ve }i na li gan da od go vor nih za sig na li zi ra nje iz me |u dvi ju sta ni ca (po put neu rot ran smi to ra, pep tid nih hor mo na i fak to ra ras ta) ve ̀ e se za re cep to re na pov r {i ni cilj ne sta ni ce. Zbog to ga je glav ni iza zov u ra zu mi je va nju sig na li zi ra nja iz me |u dvi ju sta ni ca ot kri va nje me ha ni za ma ko ji ma re cep to ri na pov r {i ni sta ni ce pre no se sig na le za po ~e te ve za njem li- gan da. Kao {to je ras prav lje no u 12. pog lav lju, ne ki re cep to ri za neu ro trans- mi to re ujed no su ion ski ka na li ko ji ta ko iz rav no nad zi ru prot je ca nje io na kroz sta ni~ nu mem bra nu. Dru gi re cep to ri na pov r {i ni sta ni ce, kao {to su re- cep to ri za pep tid ne hor mo ne i fak to re ras ta, dje lu ju ta ko da nad zi ru dje lo- va nje unu tar sta ni~ nih pro tei na. Ti pro tei ni po tom pre no se sig na le od re cep- to ra do ni za do dat nih unu tar sta ni~ nih ci lje va, {to ~esto uk lju ~u je tran skrip cij ske fak to re. Ta ko li ga nd, ko ji se ve zao za re cep tor na pov r {i ni sta ni ce, za po ~i nje sli jed unu tar sta ni~ nih prom je na, a sig nal na pos ljet ku do- pi re do jez gre cilj ne sta ni ce i do vo di do prog ra mi ra nih prom je na u gen skoj ek spre si ji. Naj pri je }e mo opi sa ti dje lo va nje glav nih sku pi na re cep to ra na pov r {i ni sta ni ce, dok se o niz vod nim pu te vi ma unu tar sta ni~ no ga sig na li zi- ra nja tih re cep to ra ras prav lja u slje de }em od sje~ ku ovo ga pog lav lja.

Stani~no signaliziranje 551

N

C

izvan stanice

ugljikohidrat

unutar stanice

Sli ka 13-10. Struk tu ra re cep to ra po ve za nih s G-pro tei ni ma. Oso bi na re cep to ra po ve za nih s G-pro tei ni ma je se dam tran smem bran skih a-uz voj- ni ca.

cAMP

receptor

G-protein

hormon

stani~na membrana

bg a

adenil-ciklaza

Sli ka 13-11. Ak ti va ci ja ade ni l-cik la ze hor mo nom. Ve za nje hor mo na po ti ~e me |ud je lo va- nje re cep to ra i G-pro tei na. Po tom se ak ti vi ra na α-podjedinica G-pro tei na od va ja od re cep to ra i sti mu li ra ade ni l- -cik la zu, ko ja ka ta li zi ra pret vor bu ATP u cA MP.

Re cep to ri po ve za ni s G-pro tei ni ma Naj ve }a po ro di ca re cep to ra na pov r {i ni sta ni ce pre no si sig na le do unu tar- sta ni~ nih ci lje va pos red stvom pro tei na ko ji ve ̀ u gva ni n-nuk leo tid, na zva- nih G-pro tei ni ma. Iden ti fi ci ra no je vi {e od ti su }u re cep to ra po ve za nih s G-pro tei ni ma, uk lju ~u ju }i re cep to re za ei ko za noi de, mno ge neu rot rans mi- to re, neu ro pep ti de i pep tid ne hor mo ne. Do dat no, po ro di ca re cep to ra po ve- za nih s G-pro tei ni ma uk lju ~u je ve li ki broj re cep to ra ko ji su od go vor ni za mi ris, vid i okus.

Receptori po ve za ni s G-pro tei ni ma struk tur no su i fun kcio nal no srod ni pro tei ni, ~i ja je oso bi na se dam mem bran skih α-uzvojnica ko je pro la ze kroz mem bra nu (sl. 13-10). Ve za nje li gan da za iz van sta ni~ nu do me nu re cep to ra za po ~i nje kon for ma cij sku prom je nu, ko ja omo gu }u je ve za nje ci to sol ne do- me ne re cep to ra za G-pro tein po ve zan s unut ra{ njom stra nom sta ni~ ne mem bra ne. Ovo me |ud je lo va nje ak ti vi ra G-pro tein, ko ji se po tom od va ja od re cep to ra i pre no si sig nal do unu tar sta ni~ no ga ci lja, ko ji mo ̀ e bi ti en- zim ili ion ski ka nal.

G-pro tein je ot kri ven ti je kom prou ~a va nja hor mo na (kao {to je ad re na- lin) ko ji nad zi ru sin te zu cik li~ kog A MP (cA MP) u cilj nim sta ni ca ma. Kao {to se ras prav lja da lje u ovom pog lav lju, cA MP je va ̀ an dru gi glas nik ko ji pos re du je sta ni~ ne od go vo re na raz li ~i te hor mo ne. Go di ne 1970., Mar tin Rod be ll i su rad ni ci za pa zi li su da je GTP pot re ban za hor mon sku sti mu la ci- ju ade ni l-cik la ze (en zi ma ko ji je od go vo ran za stva ra nje cA MP-a). Ovo za- pa ̀ a nje je do ve lo do ot kri }a da je pro tein ko ji ve ̀ e gva ni n-nuk leo tid (na- zvan G-pro tein) pos red nik u ak ti va ci ji ade ni l-cik la ze (sl. 13-11). Od ta da je pro na |e no mno go G-pro tei na, ko ji dje lu ju kao fi zio lo{ ki pre ki da ~i ko ji re- gu li ra ju dje lo va nje raz li ~i tih unu tar sta ni~ nih ci lje va u od go vo ru na iz van- sta ni~ ne sig na le.

G-pro tei ni se sas to je od tri pod je di ni ce, oz na ~e ne kao a, b i g (sl. 13-12). ^es to se na zi va ju he te rot ri mer ni G-pro tei ni, ka ko bi se raz li ko va li od dru- gih pro tei na ko ji ve ̀ u gva ni n-nuk leo tid, kao {to su to pro tei ni Ras o ko ji ma se ras prav lja da lje u ovom pog lav lju. Gva ni n-nuk leo ti di, ko ji nad zi ru ak tiv- no st G-pro tei na, ve ̀ u se na a-pod je di ni cu. U mi ro va nju, a-pod je di ni ca ve- za na je za GDP u kom plek su s b- i g-pod je di ni ca ma. Ve za nje hor mo na uz ro- ku je kon for ma cij sku prom je nu re cep to ra, ta ko da do la zi do me |ud je lo va-

552 Poglavlje 13

receptor

G-protein (inaktivno stanje)

receptor

(inaktivno stanje)

izmjena nukleotida

hidroliza GTP

U inaktivnom stanju, a-podjedinica je vezana

s b i g.

receptora i G-proteina, te stimulira otpu{tanje GDP u zamjenu za GTP.

hormon

GDP

ciljni proteini

P i

Aktivirana a-podjedinica koja ve`e GTP i bg-kompleks odvajaju se od receptora i djeluju na ciljne proteine.

Aktivnost a-podjedinice zavr{ava

a-podjedinica koja ve`e GDP ponovno se spaja s bg-kompleksom.

bg a

bg a

GDP

GDP

Sli ka 13-12. Re gu la ci ja G-pro tei na.

nja ci to sol ne do me ne re cep to ra s G-pro tei nom, te se po ti ~e ot pu{ ta nje ve za- no ga GDP u zam je nu za GTP. Ak ti vi ra na pod je di ni ca a, za ko ju je ve zan GTP, di so ci ra od b- i g-pod je di ni ca, ko je os ta ju po ve za ne i dje lu ju kao bg- kom ple ks. Po tom ak tiv na a-pod je di ni ca, za ko ju je ve zan GTP, i bg-kom ple- ks dje lu ju na svo je ci lje ve ka ko bi izaz va li unu tar sta ni~ ni od go vor. Ak tiv- nost a-pod je di ni ce pres ta je hid ro li zom ve za no ga GTP, te se inak tiv na α- pod je di ni ca (uz ko ju je sa da ve zan GDP) po no vo spa ja s bg-kompleksom, ka ko bi cik lus mo gao po ~e ti iz po ~et ka.

Ge nom si sa va ca ko di ra naj ma nje 20 raz li ~i tih a-pod je di ni ca, 6 b-pod je di- ni ca i 11 g-podjedinica. Raz li ~i ti G-pro tei ni po ve za ni su s raz li ~i tim re cep to- ri ma, ta ko da G-pro tei ni po ve zu ju re cep to re s raz li ~i tim unu tar sta ni~ nim ci- lje vi ma. Prim je ri ce, G-pro tein ko ji je po ve zan s re cep to rom za ad re na lin na- zi va mo Gs bu du }i da nje go va a-pod je di ni ca sti mu li ra ade ni l-cik la zu (vi di sli ku 13-11). a- i bg-pod je di ni ce dru gih G-pro tei na dje lu ju sup rot no, ti me {to in hi bi ra ju ade ni l-cik la zu ili nad zi ru ak tiv no st dru gih cilj nih en zi ma.

Osim to ga {to nad zi ru cilj ne en zi me, a- i bg-podjedinice ne kih G-pro tei- na iz rav no nad zi ru ion ske ka na le. Do bar je prim jer dje lo va nje neu rot rans- mi to ra ace til ko li na na sr ~a ni mi {i}, ko je se raz li ku je od nje go vo ga dje lo va- nja na `iv ~a no vlak no ili ske let ni mi {i}. Niko tin ski ace til ko lin ski re cep tor na `iv ~a nom vlak nu i ske let nom mi {i }u je st ion ski ka nal nad zi ran li gan- dom (vi di sli ku 12-23). Sta ni ce sr ~a no ga mi {i }a ima ju raz li ~it ace til ko lin ski re cep tor, ko ji je po ve zan s G-pro tei nom. Taj se G-pro tein oz na ~u je kao Gi bu du }i da nje go va a-pod je di ni ca in hi bi ra ade ni l-cik la zu. Do dat no, bg-pod-

Stani~no signaliziranje 553

N

N N

NN

N

CC

receptor za PDGF

domena nalik na Ig

domene bogate cisteinom

izvan stanice

citosol

tirozin- kinazna domena

stani~na membrana

a-podjedinica

b-podje-

receptor za inzulinreceptor za EGF

CCCC

S S S

S S

S

Sli ka 13-13. Us troj stvo re cep tor- skih pro tei n-ti ro zi n-ki na za. Po je di ni re cep tor sas to ji se od iz van- sta ni~ ne do me ne na N-kra ju za ve za- nje li gan da, jed ne tran smem bran ske α-uzvojnice i unu tar sta ni~ ne do me ne na C-kra ju s pro tei n-ti ro zi n-ki naz nom ak tiv no{ }u. Pri ka za na je struk tu ra tri- ju raz li ~i te pot po ro di ce re cep tor skih pro tei n-ti ro zi n-ki na za. Re cep tor za EGF i re cep tor za in zu lin ima ju iz van- sta ni~ ne do me ne bo ga te cis tei nom, dok re cep tor za PDGF ima do me nu na lik na imu nog lo bu lin (Ig). Re cep tor za PDGF zna ~a jan je po to me {to ima ki naz nu do- me nu pre ki nu tu umet kom od prib li` no sto ti nu ami no ki se li na, ko je ni su srod ne s oni ma u ve }i ni os ta lih pro tei n-ti ro zi n- ki naz nih do me na. Re cep tor za in zu lin je, pak, neo bi ~an po to me {to je di mer, gra |en od dvaju pa rova po li pep tid nih la na ca (oz na ~e nih a i b).

je di ni ca Gi pro tei na iz rav no ot va ra ka lij ske ka na le u sta ni~ noj mem bra ni, {to uz ro ku je us po ra va nje kon trak ci je sr ~a no ga mi {i }a.

Re cep tor ske pro tei n-ti ro zi n-ki na ze Raz li ~i to od re cep to ra po ve za nih s G-pro tei ni ma, dru gi re cep to ri na sta ni- ~noj pov r {i ni iz rav no su po ve za ni s unu tar sta ni~ nim en zi mi ma. Naj ve }a po ro di ca tak vih re cep to ra po ve za nih s en zi mi ma su recep tor ske pro tei n-ti- ro zi n-ki na ze, ko je fos fo ri li ra ju pro tein ske sup stra te na ti ro zi nu. Ova po ro- di ca uk lju ~u je re cep to re za ve }i nu po li pep tid nih fak to ra ras ta, te je sto ga fos fo ri la ci ja pro tei na na ti ro zi nu po seb no dob ro prou ~e na kao me ha ni zam sig na li zi ra nja uk lju ~en u nad zor ras ta i di fe ren ci ja ci je `i vo tinj skih sta ni ca. Pr vu pro tei n-ti ro zi n-ki na zu ot kri li su To ny Hun ter i Bar to lo mew Sef ton ti je- kom prou ~a va nja on ko ge nih pro tei na `i vo tinj skih tu mor skih vi ru sa, i to Rou so va sar kom sko ga vi ru sa, 1980. go di ne. Stan ley Co hen i su rad ni ci ot kri- li su da E GF-re cep tor dje lu je kao pro tei n-ti ro zi n-ki na za, {to je pot vr di lo da je fos fo ri la ci ja pro tei na na ti ro zi nu klju~ ni me ha ni zam sig na li zi ra nja u od- go vo ru na pod ra ̀ i va nje sta ni ce fak to rom ras ta.

Ljud ski ge nom ko di ra 58 re cep tor skih pro tei n-ti ro zi n-ki na za, uk lju ~u ju- }i re cep to re za EGF, NGF, PDGF, in zu lin i mno ge dru ge fak to re ras ta. Svi ti re cep to ri ima ju za jed ni~ ko struk tur no us troj stvo: iz van sta ni~ nu do me nu na N-kra ju ko ja ve ̀ e li ga nd, jed nu α-uzvojnicu ko ja se pro te ̀ e kroz mem- bra nu i ci to sol nu do me nu na C-kra ju ko ja ima pro tei n-ti ro zi n-ki naz nu ak- tiv nost (sl. 13-13). Ve }i na re cep tor skih pro tei n-ti ro zi n-ki na za sas to ji se od jed no ga po li pep ti da, ia ko su in zu lin ski re cep tor i nje mu sli~ ni re cep to ri, di- me ri ko je ~i ne dva po li pep tid na lan ca. Ve za nje li gan da (npr. fak to ra ras ta) za iz van sta ni~ nu do me nu tih re cep to ra ak ti vi ra nji ho vu ci to sol nu ki naz nu do me nu, te uz ro ku je fos fo ri la ci ju i sa mo ga re cep to ra i unu tar sta ni~ nih cilj- nih pro tei na, pre ko ko jih se {i ri sig nal, ko ji je za po ~eo ve za njem fak to ra ras ta.

554 Poglavlje 13

Src pro tein-ti ro zi n-ki na za

Transforming Gene Product of Rous Sarcoma Virus Phosphorylates Tyrosine

Tony Hunter i Bartholomew M. Sefton The Salk Institute, San Diego, CA Proceedings of the National Academy of Science, USA, 1980, Volume 77, stranice 1311–1315

KLJU^NI POKUS

Bartholomew Sefton

Tony Hunter

Ser(P)

Tyr(P)

Thr(P)

Od re |i va nje fos fo ti ro zi na u imu nog lo bu li- nu fos fo ri li ra nom s po mo }u Sr c. Imu no pre- ci pi tat, ko ji sad r ̀ a va RSV Src in ku bi ran je s ¢32P£-ATP. Po tom je imu nog lo bu lin izo li ran i hid ro li zi ran. Upo ra bom elek tro fo re ze i tan- kos loj ne kro ma tog ra fi je od vo je ne su ami no- ki se li ne iz hid ro li za ta. Po lo ̀ aj ami no ki se li na obi lje ̀ e nih s 32P od re |en je ta ko da je plo ~a za tan kos loj nu kro ma tog ra fi ju iz lo ̀ e na ren- tgen skom fil mu. Is pre ki da ne cr te oz na ~u ju po lo ̀ a je neo bi lje ̀ e nih fos foa mi no ki se li na ko je su uk lju ~e ne kao bi lje zi. Uo ~i te da je fos fo ti ro zin glav na ami no ki se li na ko ja je obi lje ̀ e na s 32P.

Kontekst

Na kon izo la ci je 1911. go di ne, Rou sov sar kom ski vi rus (RSV) pos tao je pr vi vi rus za ko ji je op }e ni to prih va }e no da uz ro ku je tu mo re u `i vo ti nja (vi di od lo mak Mo le ku lar na me di ci na u 1. pog lav lju). RSV se po ka zao priv la~ nim mo de lom za prou ~a va nje raz vo ja ra ka zbog ne ko li ko oso bi na. Ma li ge no m RSV po bu dio je na du da je mo gu }e iden ti fi ci ra ti vi rus ni gen ko ji je od go- vo ran za po ti ca nje ne kon tro li ra ne pro- li fe ra ci je, {to je oso bi na sta ni ca ra ka. Ovaj je cilj pos tig nut 1970. go di ne, kad je ot kri ve no da je je dan gen RSV (naz- van src, pre ma en gl. sarcoma) nu`an za po ti ca nje rasta tu mo ra. Na da lje, gen ko ji je sro dan ge nu src pro na |en je ta ko |er u nor mal nom ge no mu raz li ~i- tih kra lje` nja ka, uk lju ~u ju }i i ljud ski. Bu du }i da je vi rus ni Sr c-pro tein od go- vo ran za ne kon tro li ra nu pro li fe ra ci ju sta ni ca ra ka, ~i ni lo se da bi ra zu mi- je va nje dje lo va nja pro tei na Src da lo klju~ ni uvid u mo le ku lar nu os no vu in duk ci je ra ka i re gu la ci ju nor mal ne pro li fe ra ci je sta ni ca.

Go di ne 1977., Ray Erik son i su rad- ni ci, iden ti fi ci ra li su pro tein Src imu- nop re ci pi ta ci jom (vi di sl. 3-30) s po mo }u pro tu ti je la do bi ve nih iz `i vo- ti nja ko je su ima le tu mo re po tak nu te RSV. Ub r zo na kon to ga, ot kri ve no je da in ku ba ci ja Sr c-i mu nop re ci pi ta ta s ra dioak tiv nim ATP uz ro ku je fos fo ri- la ci ju imu nog lo bu lin skih mo le ku la. Sto ga je zak lju ~e no da je Src pro tei n- -ki na za, {to je jas no upu ti lo na ulo gu fos fo ri la ci je pro tei na u nad zo ru nad pro li fe ra ci jom sta ni ca.

Sve do ta da prou ~a va ne pro tei n- -ki na ze fos fo ri li ra le su se rin ili treo nin,

te su fos fo ri li ra ni se rin i treo nin bi le je di ne fos foa mi no ki se li ne pro na |e ne u `i vo tinj skim sta ni ca ma. Me |u tim, Wal ter Ec khar dt i To ny Hun ter su go di ne 1979. za pa zi li da su on ko ge ni pro tei ni dru gih ̀ i vo tinj skih tu mor skih vi ru sa (po lio ma vi ru si) fos fo ri li ra ni na ti ro zi nu. Sto ga su Hun ter i Sef ton is pi ta li mo gu} no st da Src mo ̀ e fos fo- ri li ra ti ti ro zin um jes to se rin/treonina u svo jim pro tein skim sup stra ti ma. Nji- ho vi su po ku si po ka za li da Src dois ta dje lu je kao pro tei n-ti ro zi n-ki na za, a da nas se zna da ta ak tiv no st ima glav nu ulo gu u sta ni~ nim sig nal nim pu te vi ma.

Eksperimenti

Hun ter i Sef ton ot kri li su ami no ki- se li nu ko ju fos fo ri li ra Src ta ko da su in ku bi ra li Sr c-i mu nop re ci pi ta te s 32P-oz na ~e nim ATP. Zbog to ga se ra dioak tiv no obi lje ̀ i la ona ami no ki- se li na u pro tein skom sup stra tu (u ovom slu ~a ju, imu nog lo bu li nu), ko ja je fos fo ri li ra na s po mo }u Sr c. Po tom je imu nog lo bu lin izo li ran i hid ro li zi ran, ka ko bi se do bi le po je di ne ami no ki se- li ne i ana li zi ra le me to da ma elek tro fo- re ze i kro ma tog ra fi je, ko je su od vo ji le fos fo ti ro zin, fos fo se rin i fos fot reo nin (vi di sli ku). Ra dioak tiv na ami no ki se- li na od re |e na u ovim po ku si ma bio je fos fo ti ro zin, {to je upu }i va lo da Src spe ci fi~ no fos fo ri li ra ti ro zin.

Slje de }i su po ku si po ka za li da nor mal ni sta ni~ ni Sr c-pro tein, kao i vi rus ni Src, dje lu je kao pro tei n-ti ro- zi n-ki na za u imu nop re ci pi ta cij skom ese ju. Hun ter i Sef ton do dat no su pro {i ri li ove in vit ro po ku se, ti me {to su po ka za li da je fos fo ti ro zin pri su tan u pro tei ni ma ko ji su izo li ra ni iz ci je lih sta ni ca. U nor mal nim sta ni ca ma, fos- fo ti ro zin ~i ni sa mo 0,03% od ukup ne ko li ~i ne fos fo ri li ra nih ami no ki se li na (os ta lo ~i ne fos fo se rin i fos fot reo nin), {to ob ja{ nja va za{ to je pro mak la de tek-

Stani~no signaliziranje 555

tirozin-kinazna domena

stani~na membrana

stani~na membrana

dimerizacija receptora

N N

C C

N N

C C

faktor rasta

stani~na membrana

N N

C C

faktor rasta

autofosforilacija

P

Sli ka 13-14. Di me ri za ci ja i au to- fosfo ri la ci ja pro tei n-ti ro zi n-kina- znoga re cep to ra. Ve za nje fak to ra ras ta po ti ~e di me ri za ci ju re cep to ra, {to uz ro ku je au to fos fo ri la ci ju re cep to ra, pri ~e mu se dva po li pep tid na lan ca uza jam no fos fo ri li ra ju.

Prvi ko rak u sig na li zi ra nju ko je pos re du ju re cep tor ske pro tei n-ti ro zi n-ki- na ze jest di me ri za ci ja re cep to ra u od go vo ru na ve za nje li gan da (sl. 13-14). Ne ki fak to ri ras ta, kao {to su PDGF i NGF, sa mi po se bi su di me ri, ko ji se sa- sto je od dvaju is tov jet nih po li pep tid nih lan aca, pa ti fak to ri ras ta iz rav no po ti ~u di me ri za ci ju is to dob nim ve za njem za dvi je sus jed ne mo le ku le re cep- to ra. Dru gi fak to ri ras ta (kao EGF) je su mo no me ri, ali do vo de do di me ri za- ci je re cep to ra jer uz ro ku ju kon for ma cij ske prom je ne ko je po ti ~u me |ud je- lo va nje dva ju pro tei na iz me |u raz li ~i tih re cep tor skih po li pep ti da.

Di me ri za ci ja, ko ja je po tak nu ta li gan dom, uz ro ku je au to fos fo ri la ci ju re- cep to ra jer se dva po li pep tid na lan ca uza jam no fos fo ri li ra ju (vi di sli ku 13- 14). Tak va fos fo ri la ci ja ima dvi je klju~ ne ulo ge u sig na li zi ra nju tim re cep to- ri ma. Pr vo, fos fo ri la ci ja ti ro zi na unu tar ka ta li ti~ ke do me ne po ve }a va ak tiv- no st pro tei n-ki na ze. Dru go, fos fo ri la ci ja ti ro zi na iz van ka ta li ti~ ke do me ne ob li ku je spe ci fi~ no vez no mjes to za do dat ne pro tei ne ko ji pre no se unu tar- sta ni~ ne sig na le niz vod no od ak ti vi ra nih re cep to ra.

Niz vod ne sig nal ne mo le ku le po ve za ne su s re cep tor skom pro tei n-ti ro- zi n-ki na zom s po mo }u pro tein skih do me na ko je ve ̀ u spe ci fi~ ne pep ti de

ci ja fos fo ti ro zi na u pret hod nim mje re- nji ma. Me |u tim, ko li ~i na fos fo ti ro zi na prib li` no je de set pu ta ve }a u sta ni- ca ma in fi ci ra nim s RSV, {to upu }u je na zak lju ~ak da je po ve }a na ak tiv no st pro tei n-ti ro zi n-ki na ze vi rus nog Sr c- pro tei na od go vor na za nje go vu spo- sob no st da po tak ne ne kon tro li ra nu pro li fe ra ci ju.

Utjecaj

Ot kri }e da je Src pro tei n-ti ro zi n- ki na za is to dob no je ut vr di lo pos to ja-

nje no ve pro tei n-ki naz ne ak tiv nos ti i po ve za lo tu ak tiv no st s nad zo rom nad sta ni~ nom pro li fe ra ci jom. Na kon ot kri }a Hun te ra i Sef to na, po ka za no je da mno gi dru gi vi rus ni pro tei ni ta ko- |er dje lu ju kao pro tei n-ti ro zi n-ki na ze, a to je uop }i lo ve zu iz me |u pro tei n- ti ro zin fos fo ri la ci je i ne kon tro li ra ne pro li fe ra ci je sta ni ca ra ka. Stan ley Co hen i su rad ni ci, pro na{ li su da je E GF-re cep tor pro tei n-ti ro zi n-ki na za, {to je iz rav no po ve za lo fos fo ri la ci ju pro tei na na ti ro zi nu s nad zo rom nor-

mal ne pro li fe ra ci je sta ni ca. Dalj njim su prou ~a va nji ma od re |e ni broj ni do dat ni re cep to ri i ne re cep tor ske pro- tei n-ti ro zi n-ki na ze, ko je pri pa da ju raz- li ~i tim sig nal nim pu te vi ma u sta ni ci. Prou ~a va nje me ha ni za ma, ko ji ma vi ru si uz ro ku ju rak u pi li }a, do ve lo je do ot kri }a do tad ne poz na tih en zim- skih ak tiv nos ti ko je ig ra ju sre di{ nju ulo gu u sig nal nim pu te vi ma, a ko je nad zi ru ra st `i vo tinj skih sta ni ca, pre- `iv lje nje i di fe ren ci ja ci ju.

556 Poglavlje 13

P

stani~na membrana

P

SH2-domena

P

N N

C C

faktor rasta

P

P

P

nizvodna signalna molekula

SH2-domena

nizvodna signalna molekula

Sli ka 13-15. Spa ja nje niz vod nih sig nal nih mo le ku la s re cep tor skim pro tei n-ti ro zi n-ki na za ma. SH2-domene ve ̀ u se za spe ci fi~ ne pep ti- de ak ti vi ra nih re cep to ra ko ji sad r ̀ a va ju fos fo ti ro zin.

Sli ka 13-16. Kom ple ks SH2-do me ne i pep ti da s fos fo ti ro zi nom. Po li pep tid ni la nac Src sa SH2 do me nom pri ka zan je crve nom bo jom pri ~e mu je nje go va pov r {i na oz na ~e na ze le nim to~ ka ma. Lju bi ~as te kug li ce oz na ~u ju `li jeb na pov r {i ni. Tri ami no ki se lin ska os tat ka ko ja ve ̀ u fos fo ti- ro zin pri ka za na su pla vom bo jom. Pep tid ko ji sad r ̀ a va fos fo ti ro zin pri ka zan je kao mo del ko ji is pu nja va pros tor. @u te kug li ce oz na ~u ju ato me kos tu ra, a bi je le ato me bo- ~nih la na ca, dok je fos fat na sku pi na pri ka za na cr ve nom bo jom. (Iz: G. Wak sman i 13 os ta lih au to ra, 1992. Na tu re 358:646.)

ko ji sad r ̀ a va ju fos fo ti ro zin (sl. 13-15). Pr ve su tak ve opi sa ne do me ne na- zva ne SH2-do me ne (SH2, pre ma en gl. Src homo lo gy 2) bu du }i da su pr vot- no za pa ̀ e ne u pro tei n-ti ro zi n-ki na za ma ko je su srod ne on ko ge nom pro tei- nu Src iz Rou so va sar kom sko ga vi ru sa. SH2-do me na sas to ji se od prib li` no sto ti nu ami no ki se li na i ve ̀ e spe ci fi~ ne krat ke pep tid ne sljedove ko je sad r- `a va ju fos fo ti ro zin (sl. 13-16). Dru gi se pro tei ni ve ̀ u za pep ti de ko ji sad r ̀ a- va ju fos fo ti ro zin pu tem PTB-do me na (PTB, pre ma en gl. phos photyro si ne- bin di ng, ve za nje fos fo ti ro zi na). Po ve zi va nje pro tei na ko ji sad r ̀ a va ju SH2 ili PTB s ak ti vi ra nim re cep tor skim pro tei n-ti ro zi n-ki na za ma mo ̀ e ima ti ne ko- li ko u~i na ka. Pro tei ni se lo ka li zi ra ju na sta ni~ nu mem bra nu, po ve zu ju se s dru gim pro tei ni ma, po ti ~e se nji ho va fos fo ri la ci ja i po ve }a va en zim ska ak- tiv no st. Ta ko po ve zi va nje tih pro tei na s au to fos fo ri li ra nim re cep to ri ma

Stani~no signaliziranje 557

stani~na membrana

nereceptorska tirozin-kinaza

PP

stani~na membrana

receptor

uzajamna fosforilacija nereceptorskih kinaza

citokin

P PP

P

stani~na membrana

fosforilacija receptora

Sli ka 13-17. Sig na li zi ra nje re cep to ri ma za ci to ki ne. Ve za nje li gan da po ti ~e di me ri za ci ju re cep to ra i do vo di do ak ti va ci je prid ru ̀ e nih ne re cep tor skih pro tei n-ti ro zi n-ki na za, {to je pos lje di ca uza jam ne fos fo ri la ci je. Ak ti vi- ra ne ki na ze po tom fos fo ri li ra ju ti ro zin ske os tat ke re cep to ra i ob li ku ju fos fo ti ro zin ska vez na mjes ta za niz vod ne sig nal ne mo le ku le.

pred stav lja pr vi ko rak u unu tar sta ni~ nom pri je no su sig na la ko ji je za po ~eo ve za njem fak to ra ras ta za pov r {i nu sta ni ce.

Re cep to ri za ci to ki ne i ne re cep tor ske pro tei n-ti ro zi n-ki na ze Mno gi re cep to ri ne ma ju vlas ti tu en zim sku ak tiv no st, ve} dje lu ju ta ko da

po ti ~u unu tar sta ni~ ne pro tei n-ti ro zi n-ki na ze s ko ji ma su po ve za ni s po mo- }u ne ko va len tnih ve za. Ova po ro di ca re cep to ra (naz va na super po ro di com re cep to ra za ci to ki ne) uk lju ~u je re cep to re za ci to ki ne (prim je ri ce, in ter leu- ki n-2 i erit ro poe tin) i za ne ke po li pep tid ne hor mo ne (npr. hor mon ras ta). Po put re cep tor skih pro tei n-ti ro zi n-ki na za, re cep to ri za ci to ki ne sad r ̀ a va ju iz van sta ni~ ne do me ne za ve za nje li gan da na N-kra ju, jed nu tran smem- bran sku a-uzvojnicu i ci to sol ne do me ne na C-kra ju. Me |u tim, ci to sol ne do me ne re cep to ra za ci to ki ne li {e ne su sva ke ka ta li ti~ ke ak tiv nos ti. Um je- sto to ga, re cep to ri za ci to ki ne dje lu ju zdru ̀ e no s nere cep tor skim pro tei n- ti ro zi n-ki na za ma, ko je se ak ti vi ra ju u od go vo ru na ve za nje li gan da.

Smat ra se da je pr vi ko rak u sig na li zi ra nju re cep to ri ma za ci to ki ne di me- ri za ci ja re cep to ra u od go vo ru na ve za nje li gan da, te uza jam na fos fo ri la ci ja prid ru ̀ e nih ne re cep tor skih pro tei n-ti ro zi n-ki na za. (sl. 13-17). Ak ti vi ra ne ki na ze po tom fos fo ri li ra ju re cep tor i ta ko stva ra ju fos fo ti ro zin ska vez na mjes ta za no va ~e nje niz vod nih sig nal nih mo le ku la ko je sad r ̀ a va ju SH2-do- me ne. Kom bi na ci je re cep to ra za ci to ki ne za jed no s prid ru ̀ e nim ne re cep- tor skim protein-tirozin-ki na za ma dje lu ju is tov jet no kao re cep tor ske pro- tei n-ti ro zi n-ki na ze o ko ji ma smo ras prav lja li u pret hod nom od lom ku.

Ki na ze zdru ̀ e ne s re cep to ri ma za ci to ki ne pri pa da ju po ro di ci Ja nu s-ki- na za ili JAK, ko ja se sas to ji od ~e ti riju srod nih ne re cep tor skih pro tei n-ti ro- zi n-ki na za. ^i ni se da su pri pad ni ci JA K-po ro di ce uvi jek nu` ni za sig na li zi- ra nje po tak nu to re cep to ri ma za ci to ki ne, te da po ro di ca JA K-ki na za ima klju~ nu ulo gu u po ve zi va nju tih re cep to ra s ti ro zin skom fos fo ri la ci jom unu- tar sta ni~ nih ci lje va.

Dru ge ne re cep tor ske pro tei n-ti ro zi n-ki na ze pri pa da ju po ro di ci Src ko ja se sas to ji od Sr c i osam srod nih pro tei na. Kao {to smo ve} spo me nu li, Src je ot kri ven kao on ko ge ni pro tein Rou so va sar kom sko ga vi ru sa i kao pr vi pro- tein ko ji pos je du je pro tei n-ti ro zi n-ki naz nu ak tiv no st, te je ta ko odig rao va`- nu ulo gu u po ku si ma ko ji su do ve li do na {e ga da na{ nje ga ra zu mi je va nja sta ni~ no ga sig na li zi ra nja. Pri pad ni ci Sr c-po ro di ce ima ju klju~ ne ulo ge u sig- na li zi ra nju niz vod no od re cep tor skih pro tei n-ti ro zi n-ki na za, od an ti gen- skih re cep to ra na lim fo ci ti ma B i T, te od in teg rin skih re cep to ra na mjes ti ma pri~vr {}i va nja sta ni ca za iz van sta ni~ ni mat ri ks.

Re cep to ri po ve za ni s dru gim en zim skim ak tiv nos ti ma Ia ko ve li ka ve }i na re cep to ra po ve za nih s en zi mi ma po ti ~e pro tei n-ti ro zin- sku fos fo ri la ci ju, ne ki su re cep to ri po ve za ni s en zi mi ma ko ji ima ju dru ga ~i- ju ak tiv no st. Ti re cep to ri uk lju ~u ju pro tei n-ti ro zi n-fos fa ta ze, pro tei n-se rin/ treonin-kinaze i gva ni l-cik la ze.

Pro tei n-ti ro zi n-fos fa ta ze uk la nja ju fos fat nu sku pi nu s fos fo ti ro zin skih os ta ta ka, te ta ko od r ̀ a va ju rav no te ̀ u u~in ku pro tei n-ti ro zi n-ki na za. U mno gim slu ~a je vi ma, pro tei n-ti ro zi n-fos fa ta ze ima ju ne ga tiv nu nad zor nu

558 Poglavlje 13

ulo gu u sta ni~ nim sig nal nim pu te vi ma jer zav r {a va ju sig na le ko ji za po ~i- nju fos fo ri la ci jom pro tei na na ti ro zi nu. Me |u tim, ne ke su pro tein ske ti ro- zi n-fos fa ta ze re cep to ri na sta ni~ noj pov r {i ni ~i ja en zim ska ak tiv no st ima po zi tiv nu ulo gu u sta ni~ nom sig na li zi ra nju. Do bar prim jer je re cep tor, na- zvan CD45, ko ji je iz ra ̀ en na pov r {i ni lim fo ci ta T i B. Na kon an ti gen skog pod ra ̀ a ja, CD45 de fos fo ri li ra spe ci fi~ ni fos fo ti ro zin ko ji ko~i en zim sku ak- tiv no st pri pad ni ka po ro di ce Src. Ta ko pro tein ska ti ro zi n-fos fa ta za CD45 po- ti ~e (a {to je po ma lo pa ra dok sal no) ne re cep tor ske pro tei n-ti ro zi n-ki na ze.

Re cep to ri za tran sfor mi ra ju }i fak tor ras ta b (TGF-b, pre ma en gl. tran sfor- mi ng growth fac tor b) i srod ne po li pep ti de je su pro tei n-ki na ze ko je, um jes to ti ro zi na, fos fo ri li ra ju se rin ske ili treo nin ske os tat ke na svo jim pro tein skim sup stra ti ma. TGF-b je pro to tip po ro di ce po li pep tid nih fak to ra ras ta ko ji nad- zi ru pro li fe ra ci ju i di fe ren ci ja ci ju raz li ~i tih sta ni ca, op }e ni to ta ko da ko ~e pro li fe ra ci ju cilj nih sta ni ca. Klo ni ra nje pr vo ga re cep to ra za jed an od ~la- nova po ro di ce TGF-b go di ne 1991. po ka za lo je da je re cep tor pro to tip je din- stve ne po ro di ce re cep to ra s ci to sol nom pro tei n-se rin/treonin-kinaznom do- me nom. Ota da je ot kri ve no da su re cep to ri za do dat ne ~la no ve TGF-b-po- rodice ta ko |er pro tei n-se rin/treonin-kinaze. Ve za nje li gan da za ove re cep to- re uz ro ku je spa ja nje dva ju raz li ~i tih po li pep tid nih la na ca ko je ko di ra ju raz li- ~i ti pri pad ni ci po ro di ce TGF-b-re cep to ra. Ta ko se ob li ku ju he te ro di me ri u ko ji ma jed na re cep tor ska ki na za fos fo ri li ra dru gu. Po tom ak ti vi ra ni TGF-b- receptori fos fo ri li ra ju pri pad ni ke po ro di ce tran skrip cij skih fak to ra naz va nih SMAD, ko ji se prem je{ ta ju u jez gru i po ti ~u ek spre si ju cilj nih ge na.

Ne ki pep tid ni li gan di ve ̀ u se za re cep to re ~i je su ci to sol ne do me ne gva- ni l-cik la ze, ko je ka ta li zi ra ju nas ta nak cik li~ ko ga GMP. Kao {to je ra ni je ras- prav lje no, du {i kov ok sid ta ko |er po ti ~e gva ni l-cik la zu, no du {i kov ok sid dje lu je na unu tar sta ni~ ni en zim, a ne na tran smem bran ski re cep tor. Re cep- tor ske gva ni l-cik la ze ima ju iz van sta ni~ nu do me nu za ve za nje li gan da, jed- nu tran smem bran sku a-uz voj ni cu i ci to sol nu do me nu s ka ta li ti~ kom ak tiv- no{ }u. Ve za nje li gan da po ti ~e ak tiv no st cik la ze i uz ro ku je stva ra nje cGMP- a, dru go ga glas ni ka o ~i jim se unu tar sta ni~ nim u~in ci ma ras prav lja u slje de- }em od lom ku ovo ga pog lav lja.

Dru gi re cep to ri ve ̀ u ci top laz mat ske pro tei ne s do dat nom bio ke mij skom ak tiv no{ }u. Prim je ri ce, ci to kin, fak tor tumorske nekroze (TNF, pre ma en gl. tumor nec ro sis fac tor) uz ro ku je sta ni~ nu smrt, {to je je dan od na ~i na ka ko se mo gu uk lo ni ti o{ te }e ne ili ne po ̀ elj ne sta ni ce iz tki va (kao {to se ras prav lja da lje u ovom pog lav lju). Re cep to ri za TNF i srod ne mo le ku le ko je sig na li zi- ra ju smrt, po ve za ni su sa spe ci fi~ nim pro tea za ma, a ak ti vi ra ju se u od go vo- ru na ve za nje li gan da. Ak ti va ci ja tih pro tea za po ve za nih s re cep to ri ma za- po ~i nje ak ti va ci ju dodat nih niz vod nih pro tea za, a to u ko na~ ni ci uz ro ku je raz grad nju raz li ~i tih unu tar sta ni~ nih pro tei na i smrt sta ni ce.

Pu te vi unu tar sta ni~ no ga pri je no sa sig na la Ve }i na re cep to ra na pov r {i ni sta ni ce po ti ~e unu tar sta ni~ ne cilj ne en zi me, ko ji mo gu bi ti di rek tno ili in di rek tno po ve za ni s re cep to ri ma pre ko G-pro- tei na. Ovi unu tar sta ni~ ni en zi mi slu ̀ e kao niz vod ni sig nal ni ele men ti {to pre no se i po ja ~a va ju sig nal ko ji je za po ~eo ve za njem li gan da. U ve }i ni slu- ~a je va, la nac reak ci ja pre no si sig na le od pov r {i ne sta ni ce do raz li ~i tih unu- tar sta ni~ nih ci lje va i taj se pro ces na zi va unu tar sta ni~ ni pri je nos sig na la. Ci lje vi ovak vih sig nal nih pu te va ~es to uk lju ~u ju tran skrip cij ske fak to re ko- ji nad zi ru ek spre si ju ge na. Unu tar sta ni~ ni sig nal ni pu te vi ta ko po ve zu ju pov r {i nu sta ni ce s jez grom i uz ro ku ju prom je ne u gen skoj ek spre si ji u od- go vo ru na iz van sta ni~ ni pod ra ̀ aj.

Stani~no signaliziranje 559

–O CH2 O

H

HO

H

OH

adenin

ATP cikli~ki AMP

adenil- -ciklaza

cAMP- -fosfodiesteraza

HH

CH2 O

H H

OH

adenin

HH

O

O

O

P

–O O

O

P

O

–O OP

O

–O O

AMP

CH2 O

H H

OHOH

adenin

HH

O

P –O O

O–

O–

P

Sli ka 13-18. Sin te za i raz grad nja cA MP. Cik li~ ki AMP nas ta je iz ATP dje lo va- njem ade ni l-cik la ze, a raz gra |u je se do A MP dje lo va njem cA MP-fos fo dies- te ra ze.

cAMP

cAMP

cAMP

R R

C C

R R

C C

inaktivna

aktivna

cAMP

cAMP

cAMP cAMP

cAMP

Sli ka 13-19. Re gu la ci ja pro tei n-ki na ze A. Inak tiv ni ob lik pro tei n-ki na ze A sas to ji se od dvi ju re gu la cij skih (R) i dvi ju ka ta li ti- ~kih (C) pod je di ni ca. Ve za nje cA MP za re gu la cij ske pod je di ni ce po ti ~e kon for ma cij- sku prom je nu, ko ja uz ro ku je od va ja nje i en zim sku ak ti va ci ju ka ta li ti~ kih pod je di ni- ca.

cA MP-put: dru gi glas ni ci i fos fo ri la ci ja pro tei na Unu tar sta ni~ no sig na li zi ra nje je pr vot no raz ja{ nje no prou ~a va njem dje lo- va nja hor mo na kao {to je ad re na lin, ko ji sig na li zi ra raz grad nju gli ko ge na na glu ko zu {to pret ho di mi {i} noj ak tiv nos ti. Go di ne 1958., Ea rl Sut her la nd ot krio je da je u~i nak ad re na li na pos re do van po ve }a njem unu tar sta ni~ ne kon cen tra ci je cik li~ kog A MP (cAMP), {to je do ve lo do kon cep ta da je cAMP dru gi glas nik u hor mon skom sig na li zi ra nju (pri ~e mu je pr vi gla- snik sam hor mon). Cik li~ ki AMP nas ta je iz ATP dje lo va njem ade ni l-cik la ze i raz gra |u je se do A MP dje lo va njem cA MP-fos fo dies te ra ze (sl. 13-18). Kao {to je ve} opi sa no, re cep tor za ad re na lin po ve zan je s ade ni l-cik la zom pu- tem G-pro tei na ko ji po ti ~e en zim sku ak tiv no st, te ta ko po ve }a va unu tar sta- ni~ nu kon cen tra ci ju cA MP (vi di sli ku 13-11).

Ka ko cA MP sig na li zi ra raz grad nju gli ko ge na? Taj, i ve }i na dru gih u~i na- ka, cA MP u `i vo tinj skim sta ni ca ma pos re do van je dje lo va njem pro tei n-ki- na ze ovis ne o cA MP ili pro tei n-ki na ze A, en zi ma ko ji su 1968. go di ne ot kri- li Do nal Wal sh i Ed Kre bs. Inak tiv ni ob lik pro tei n-ki na ze A je st tet ra mer, ko ji se sas to ji od dvi ju ka ta li ti~ kih i dvi ju re gu la cij skih pod je di ni ca (sl. 13- 19). Cik li~ ki AMP se ve ̀ e za re gu la cij ske pod je di ni ce i od va ja ih od ka ta li ti- ~kih pod je di ni ca. Slo bod ne su ka ta li ti~ ke pod je di ni ce ta da en zim ski ak tiv- ne, te mo gu fos fo ri li ra ti se rin ske os tat ke na cilj nim pro tei ni ma.

U nad zo ru nad me ta bo liz mom gli ko ge na, pro tei n-ki na za A fos fo ri li ra dva klju~ na cilj na en zi ma (sl. 13-20). Pr vi je dru ga pro tei n-ki na za, fos fo ri la- za-ki na za, ko ja se fos fo ri li ra i ak ti vi ra s po mo }u pro tei n-ki na ze A. Fos fo ri la- za-ki na za po tom fos fo ri li ra i ak ti vi ra gli ko ge n-fos fo ri la zu, ko ja ka ta li zi ra raz grad nju gli ko ge na do glu ko za-1-fos fa ta. Do dat no, pro tei n-ki na za A fos- fo ri li ra en zim gli ko ge n-sin ta zu, ko ji ka ta li zi ra sin te zu gli ko ge na. Me |u tim, u ovom slu ~a ju, fos fo ri la ci ja in hi bi ra en zim sku ak tiv no st. Po ra st ra zi ne cA- MP i ak ti va ci ja pro tei n-ki na ze A ta ko one mo gu }u ju dalj nju sin te zu gli ko ge- na, dok is tov re me no po ti ~u nje go vu raz grad nju.

La nac reak ci ja ko ji vo di od re cep to ra za ad re na lin do gli ko ge n-fos fo ri la- ze pred stav lja do bar prim jer po ja ~a va nja sig na la ti je kom unu tar sta ni~ no ga pri je no sa sig na la. Sva ka mo le ku la ad re na li na ak ti vi ra sa mo je dan re cep tor. Me |u tim, sva ki re cep tor mo ̀ e ak ti vi ra ti do sto ti nu mo le ku la Gs, a sva ka mo le ku la Gs po tom sti mu li ra en zim sku ak tiv no st ade ni l-cik la ze, ko ja mo ̀ e ka ta li zi ra ti sin te zu mno go mo le ku la cA MP. Po ja ~a va nje sig na la da lje se na- stav lja jer po je di na mo le ku la pro tei n-ki na ze A fos fo ri li ra mno go mo le ku la

560 Poglavlje 13

inaktivna

fosforilaza-kinaza

glikogen-fosforilaza

inaktivnaADP ADP

P

inaktivna

glikogen glukoza-1-fosfat

ADP

Sli ka 13-20. Re gu la ci ja me ta bo li- zma gli ko ge na s po mo }u pro tei n- -ki na ze A. Pro tei n-ki na za A fos fo ri li ra gli ko ge n-sin- ta zu i fos fo ri la za-ki na zu. Ta fos fo ri la ci ja ko ~i gli ko ge n-sin ta zu (ko ja ka ta li zi ra sin te zu gli ko ge na), a po ti ~e fos fo ri la za- -ki na zu. Po tom fos fo ri la za-ki na za fos- fo ri li ra i ak ti vi ra gli ko ge n-fos fo ri la zu, ko ja ka ta li zi ra raz grad nju gli ko ge na do glu ko za-1-fos fa ta.

fos fo ri la za-ki na ze, a one po tom fos fo ri li ra ju mno go mo le ku la gli ko ge n-fos- fo ri la ze. Ve za nje hor mo na za ma len broj re cep to ra ta ko do vo di do ak ti va ci- je mno go ve }eg bro ja unu tar sta ni~ nih cilj nih en zi ma.

U broj nim ̀ i vo tinj skim sta ni ca ma, po ra st ra zi ne cA MP ak ti vi ra tran skrip- ci ju spe ci fi~ nih cilj nih ge na ko ji sad r ̀ a va ju re gu la cij ske sljedove naz va ne ele men ti od go vo ra na cA MP ili CRE (pre ma en gl. cAMP res pon se ele me nt) (sl. 13-21). U ovom slu ~a ju, sig nal se pre no si iz ci top laz me u jez gru pos red- stvom ka ta li ti~ ke pod je di ni ce pro tei n-ki na ze A, ko ja mo ̀ e u}i u jez gru na- kon od va ja nja od re gu la cij ske pod je di ni ce. Unu tar jez gre, pro tei n-ki na za A fos fo ri li ra tran skrip cij ski fak tor naz van CREB (pre ma en gl. CRE-bin di ng pro- tein, pro tein ko ji ve ̀ e CRE), te do vo di do ak ti va ci je ge na ko je po ti ~e cA MP. Tak va re gu la ci ja gen ske ek spre si je s po mo }u cA MP-a ima va` nu ulo gu u nad zo ru nad pro li fe ra ci jom, pre ̀ iv lje njem i di fe ren ci ja ci jom raz li ~i tih ani- mal nih sta ni ca.

Va` no je uo ~i ti da pro tei n-ki na ze, kao {to je pro tei n-ki na za A, ne dje lu ju iz dvo je no unu tar sta ni ce. Nap ro tiv, fos fo ri la ci ja pro tei na br zo pres ta je zbog u~in ka pro tei n-fos fa ta za. Ne ke su pro tei n-fos fa ta ze tran smem bran ski re cep to ri, kao {to smo ras pra vi li u pret hod nom od sje~ ku. Broj ne dru ge fos- fa ta ze su ci to sol ni en zi mi ko ji uk la nja ju fos fat ne sku pi ne s fos fo ri li ra no ga ti ro zi na ili se rin/treonina u pro tein skim sup stra ti ma. Ulo ga je tih pro tei n- fos fa ta za da zav r {e od go vor ko ji je za po ~et re cep tor skom ak ti va ci jom pro- tei n-ki na za. Prim je ri ce, se rin u pro tei nu ko ji fos fo ri li ra pro tei n-ki na za A obi~ no se de fos fo ri li ra dje lo va njem fos fa ta ze naz va ne pro tei n-fos fa ta za 1 (sl. 13-22). Sto ga je ra zi na fos fo ri la ci je sup stra ta pro tei n-ki na ze A (kao {to

Stani~no signaliziranje 561

transkripcija

jezgra

cAMP

PP CREB

CRE

CREB

C C

protein-kinaza A

citosol

C C

R R

ADP

Sli ka 13-21. Gen ska ek spre si ja ko ju in du ci ra cA MP. Slo bod na ka ta li ti~ ka pod je di ni ca pro tei n-ki na ze A prem je{ ta se u jez gru i fos fo ri li ra tran skrip cij ski fak tor CREB (pro tein ko ji ve ̀ e CRE), te po ti ~e ek spre si ju ge na po tak- nu tih cA MP.

protein-kinaza A

protein-fosfataza 1

inaktivan ADP

P i

aktivan

Sli ka 13-22. Re gu la ci ja pro tein ske fos fo ri la ci je s po mo }u pro tei n-ki- na ze A i pro tei n-fos fa ta ze 1. Pro tei n-ki na za A fos fo ri li ra, a pro tei n- fos fa ta za 1 de fos fo ri li ra cilj ne pro tei ne.

su fos fo ri la za-ki na za i CREB) od re |e na rav no te ̀ om iz me |u unu tar sta ni~- no ga dje lo va nja pro tei n-ki na ze A i u~in ka pro tei n-fos fa ta ze.

Ia ko je ve }i na u~i na ka cA MP pos re do va na pro tei n-ki na zom A, cA MP ta- ko |er mo ̀ e iz rav no nad zi ra ti ion ske ka na le, neo vis no o fos fo ri la ci ji pro tei- na. Na taj na ~in, cA MP dje lu je kao dru gi glas nik u os je tu mi ri sa. Mno gi re- cep to ri za pre poz na va nje mi ri sa u sen zor nim neu ro ni ma no sa je su re cep to- ri po ve za ni s G-pro tei ni ma ko ji sti mu li ra ju ade ni l-cik la zu i do vo de do po- ras ta ra zi ne unu tar sta ni~ no ga cA MP. Um jes to sti mu li ra nja pro tei n-ki na ze A, cA MP u ovom sus ta vu iz rav no ot va ra Na+-ka na le u sta ni~ noj mem bra- ni, te do vo di do de po la ri za ci je mem bra ne i za po ~i nja nja `iv ~a no ga im pul- sa.

Cik li~ ki GMP Cik li~ ki GMP (cGMP) ta ko |er je va ̀ an dru gi glas nik u `ivotinjskim sta ni- ca ma, ia ko nje go vu ulo gu ne ra zu mi je mo ta ko dob ro kao ulo gu cA MP. Cik- li~ ki GMP nas ta je iz GTP dje lo va njem gva ni l-cik la ze, a raz gra |u je se do GMP dje lo va njem fos fo dies te ra ze. Kao {to je ras prav lje no pri je u ovom pog lav lju, du {i kov ok sid, ug lji kov mo nok sid i pep tid ni li gan di ak ti vi ra ju gva ni l-cik la ze. Sti mu la ci ja gva ni l-cik la za uz ro ku je po ra st ra zi ne cGMP, ko ji po tom pos re du je bio lo{ ke od go vo re, kao {to je {i re nje kr vnih `i la. Dje lo va- nje cGMP ~es to je pos re do va no ak ti va ci jom pro tei n-ki na ze ovis ne o cGMP, ia ko cGMP mo ̀ e dje lo va ti i kao nad zor nik dru gih ci lje va, uk lju ~u ju }i ion- ske ka na le.

Naj bo lje je oka rak te ri zi ra na ulo ga cGMP u oku kra lje` nja ka, gdje dje lu- je kao dru gi glas nik od go vo ran za pret vor bu vid nih sig na la, kao {to je svjet- lo st, u `iv ~a ne im pul se. Fo to re cep tor u {ta pi }i ma re ti ne je re cep tor po ve zan s G-pro tei nom i zo ve se ro dop sin (sl. 13-23). Ro dop sin se ak ti vi ra u od go vo- ru na ap sor pci ju svjet la s po mo }u ma le, prid ru ̀ e ne mo le ku le 11-cis-re ti na- la, ko ja se izo me ri za ci jom pret vo ri u tra ns-retinal, a to uz ro ku je kon for ma- cij sku prom je nu pro tei na ro dop si na. Ro dop sin za tim ak ti vi ra G-pro tein tran sdu cin, a a-pod je di ni ca tran sdu ci na po ti ~e ak tiv no st cGMP-fos fo dies- te ra ze, {to do vo di do sni ̀ e nja unu tar sta ni~ ne ra zi ne cGMP-a. Ta prom je na ra zi ne cGMP u {ta pi }u re ti ne pre vo di se u `iv ~a ni im pu ls iz rav nim dje lo va-

562 Poglavlje 13

a

cGMP

transducin

fosfodiesteraza

stani~na membrana

rodopsin

retinal

GMP

svjetlo

bg a

GDP

Sli ka 13-23. Ulo ga cGMP u fo to re cep ci ji. Ap sor pci ja svjet la s po mo }u re ti na la ak- ti vi ra re cep tor ro dop sin, ko ji je po ve zan s G-pro tei nom. Po tom α-podjedinica trans du ci na po ti ~e cGMP-fos fo dies te ra- zu, {to uz ro ku je sma nje nje unu tar sta- ni~ ne ra zi ne cGMP.

Sli ka 13-24. Hid ro li za PIP2. Fos fo li pa za C (PLC) ka ta li zi ra hid ro li zu fos fa ti di l-i no zi to l-4,5-bisfosfata (PIP2), ko jom nas ta je dia ci l-gli ce rol (DAG) i ino zi to l-tri fos fat (IP3). Dia ci l-gli ce rol ak- ti vi ra ~la no ve po ro di ce pro tei n-ki na ze C, a IP3 sig na li zi ra ot pu{ ta nje Ca

2+ iz unu tar sta ni~ nih sprem ni ka.

njem cGMP na ion ske ka na le u sta ni~ noj mem bra ni, sli~ no dje lo va nju cA- MP u os je tu mi ri sa.

Fos fo li pi di i Ca2+

Je dan od naj ra {i re ni jih pu te va unu tar sta ni~ no ga sig na li zi ra nja zas ni va se na upo ra bi dru gih glas ni ka ko ji pot je ~u od mem bran sko ga fos fo li pi da fos- fa ti di l-i no zi to l-4,5-bisfosfata (PIP2). PIP2 ~i ni ma len dio sta ni~ ne mem bra- ne, a smje{ ten je u unu tra{njem slo ju fos fo li pid no ga dvos lo ja (vi di sliku 12-2). Raz li ~i ti hor mo ni i fak to ri ras ta po ti ~u hid ro li zu PIP2 ak ti va ci jom fos- fo li pa ze C. U toj reak ci ji nas ta ju dva raz li ~i ta dru ga glas ni ka: dia ci l-gli ce- rol i ino zi to l-1,4,5-trifosfat (IP3) (slika 13-24). Dia ci l-gli ce rol i IP3 sti mu li ra ju raz li ~i te niz vod ne sig nal ne pu te ve (pro tei n-ki na zu C, od nos no mo bi li za ci- ju Ca2+), ta ko da hid ro li za PIP2 po bu |u je dvi je kas ka de unu tar sta ni~ no ga sig na li zi ra nja.

Zna ~aj no je da hid ro li za PIP2 za po ~i nje niz vod no od re cep to ra po ve za- nih s G-pro tei nom, ali i niz vod no od pro tei n-ti ro zi n-ki na za. To se zbi va za-

unutra{nji sloj stani~ ne membrane

DAG

IP3

P

P

P

mobilizacija Ca2+

protein-kinaza C

PLC PIP2

P

P

P HO

Stani~no signaliziranje 563

P

stani~na membrana

2 DAG

IP3

OH

ADP

P

PP

faktor rasta

P

P

SH2-domena

PLC-g

Sli ka 13-25. Ak ti va ci ja fos fo li pa ze s po mo }u pro tei n-ti ro zi n-ki na za. Fos fo li pa za C-g (PLC-g) ve ̀ e se za ak ti vi- ra nu re cep tor sku pro tei n-ti ro zi n-ki na zu pu tem svo je SH2-do me ne. Fos fo ri la ci ja ti ro zi na po ve }a va ak tiv no st PLC-g i po- ti ~e hid ro li zu PIP2.

HO

HO

O

O

O

O

O

C

H3C

H3C CH3 CH3

CH2OH

C

Sli ka 13-26. Struk tu ra for bo l-es te ra. For bo l-es te ri po ti ~u pro tei n-ki na zu C ti me {to dje lu ju kao ana lo zi dia ci l-gli ce ro la.

to {to je dan ob lik fos fo li pa ze C (PLC-b) sti mu li ra ju G-pro tei ni, dok dru gi ob lik (PLC-g) sad r ̀ a va SH2-do me ne ko je pos re du ju nje zi no po ve zi va nje s ak ti vi ra nim receptorskim pro tei n-ti ro zi n-ki na za ma (sl. 13-25). Ovo me |u- dje lo va nje priv la ~i PLC-g na sta ni~ nu mem bra nu i uz ro ku je fos fo ri la ci ju ti- ro zi na, {to po ve }a va nje zi nu ka ta li ti~ ku ak tiv no st.

Dia ci l-gli ce rol ko ji nas ta je hid ro li zom PIP2, ak ti vi ra pro tei n-se rin/ treonin-kinaze ko je pri pa da ju po ro di ci pro tei n-ki na za C, od ko jih mno ge ima ju va` ne ulo ge u nad zo ru nad sta ni~ nim ras tom i di fe ren ci ja ci jom. U~i- nak for bo l-es te ra dob ro oc r ta va ulo gu pro tei n-ki na ze C (sl. 13-26). For bo l- es te ri su op se` no prou ~a va ni jer po ti ~u ra st tu mo ra u `i vo ti nja, a taj se u~i- nak zas ni va na spo sob nos ti for bo l-es te ra da po ti ~u pro tei n-ki na zu C ti me {to dje lu ju kao ana lo zi dia ci l-gli ce ro la. Pro tei n-ki na za C po tom ak ti vi ra dru- ge unu tar sta ni~ ne ci lje ve, uk lju ~u ju }i tran skrip cij ske fak to re, te do vo di do prom je na u gen skoj ek spre si ji i sti mu la ci je sta ni~ ne pro li fe ra ci je.

Dok dia ci l-gli ce rol os ta je po ve zan sa sta ni~ nom mem bra nom, IP3, dru ga mo le ku la ko ja nas ta je hid ro li zom PIP2, jest ma li, po lar ni dru gi glas nik ko ji se ot pu{ ta u ci to sol, gdje dje lu je ta ko da po ti ~e ot pu{ ta nje Ca2+ iz unu tar- sta ni~ nih sprem ni ka (sl. 13-27). Kao {to je opi sa no u 12. pog lav lju, ci top la- zmat ska se kon cen tra ci ja Ca2+ od r ̀ a va na kraj nje nis koj ra zi ni (oko 0,1 mM) s po mo }u Ca2+-cr pki ko je ak tiv no iz ba cu ju Ca2+ iz van sta ni ce. Ca2+ se ne pre no si sa mo kroz sta ni~ nu mem bra nu, ve} se uba cu je u en dop laz mat ski re ti kul ko ji slu ̀ i kao unu tar sta ni~ ni sprem nik Ca2+. IP3 dje lu je ta ko da ot- pu {ta Ca2+ iz en dop laz mat sko ga re ti ku la, na kon {to se ve ̀ e za re cep to re ko ji su Ca2+-ka na li re gu li ra ni li gan dom. Zbog to ga dje lo va nja, unu tar sta- ni~ na ra zi na Ca2+ ras te na prib li` no 1 mM, {to ut je ~e na ak tiv no st raz li ~i tih

komentari (0)

nema postavljenih komentara

budi prvi koji ce napisati!

ovo je samo pregled

3 shown on 52 pages

preuzmi dokument