Hoofdstuk 16: Celsignalering

Basisprincipes

• Signaalpaden: De meeste signaleringssystemen gebruiken dezelfde basispaden, die iets verschillende functies vervullen.
• Terminologie:
  • Ligand: Een stof die aan eiwitten bindt (bijvoorbeeld signaalmoleculen).
  • Receptor: Een eiwitstructuur op/in de cel waaraan liganden zich binden.
  • Kinases & Fosfatasen: Enzymen die respectievelijk fosfaatgroepen toevoegen/verwijderen van doelmoleculen.

Genetische Inzichten

• Mensen hebben ongeveer 21.000 genen, voornamelijk coderen deze voor eiwitten, wat leidt tot meer dan 100.000 eiwitten door alternatieve splicing en andere mechanismen.

Reactie van de Cel op Omgeving

• Cellen reageren op omgevingssignalen: voedselmoleculen, afvalstoffen, toxines, etc.
• Receptoren op het celoppervlak of binnenin de cellen ontvangen deze signalen, waardoor het celgedrag verandert.

Vormen van Signalering

• Signalen kunnen eiwitten, peptiden, aminozuren, nucleotiden, steroïden, vetzuurderivaten, gassen zijn.

Signaaltransductie

• Conversie van signalen van de ene vorm naar de andere (bijv. geluid van radiogolven).
• Van belang in zowel meercellige als eencellige organismen.

Communicatietypes

• Endocrien: Langeafstand, stabiele signalen (bijv. hormonen zoals adrenaline, insuline).
• Paracrien: Korteafstand, lokale signalen.
• Synaptisch: Kortstondig, over synapsen.
• Contact-afhankelijk: Signalen op het celoppervlak die aangrenzende cellen beïnvloeden.
• Autocrien: Zelfbeïnvloedende signalen.

Voorbeelden en Mechanismen

• Voorbeelden: Hormonen (adrenaline, insuline), groeifactoren (EGF, PDGF), neurotransmitters (acetylcholine, GABA).
• Verschillende Invloeden: Hetzelfde signaal kan verschillende effecten hebben op verschillende cellen (bijv. acetylcholine in het hart, klieren, spieren).
• Overlevingssignalen: Stellen normale celwerking, -deling, -differentiatie, of apoptose bij afwezigheid van signalen veilig.

Snelheid en Locatie van Reacties

• Snelle & Langzame Mechanismen: Snelle biochemische veranderingen versus langzame genactivatie.
• Signaalonderschepping: Op het oppervlak (grote/geladen moleculen) of binnenin (lipide/gas signalen).

Signaalpaden

• Cortisol: Voorbeeld van een lipidesignaal dat werkt via een nucleaire receptor.
• Stikstofmonoxide: Gas signaalvoorbeeld, ontspant gladde spiercellen, beïnvloedt bloedstroom.

Receptortypes

• Ion Kanaal-Gekoppelde Receptoren: Laten ionenstroom toe.
• G-Proteïne Gekoppelde Receptoren (GPCRs): Interageren met G-eiwitten (alfa, beta, gamma eenheden) voor signaaltransductie.
• Enzym-Gekoppelde Receptoren: Receptoren verbonden aan enzymactiviteit.

G-Proteïne Gekoppelde Receptoren (GPCRs)

• Mechanisme: Ligandbinding aan receptor zorgt voor veranderingen in G-eiwit, activeert het door GDP te wisselen voor GTP.
• Paden: Activeren ionkanalen, produceren secundaire boodschappers (bijv. cyclisch AMP).
• Ziekte Betrokkenheid: Cholera, pertussis die G-eiwittoestanden beïnvloeden.

Secundaire Boodschappers

• Cyclisch AMP, IP3, DAG: Belangrijk in signaalcascade, versterken en overbrengen van signalen.
• Biochemische Paden: ATP naar cyclisch AMP, beïnvloedt hartslag, glycogeenafbraak, etc.

Enzym-Gekoppelde Receptoren

• Activatieproces: Dimerisatie en autofosforylering bij signaalbinding.
• Ras Eiwitpad: Klein G-eiwit betrokken bij downstream signalering en MAP kinase pad.

Complexe Wisselwerking

• Cellulaire Signaleringsnetwerken: Meerdere paden en interacties, leidend tot diverse cellulaire reacties.
• Kankeronderzoek: Inzichten in ontwarde signaleringspaden.

Conclusie

• Cellulaire Complexiteit: Cellen gebruiken een biochemisch microcomputersysteem voor signaalintegratie en reactie.
• Feedbackmechanismen: Positieve/negatieve feedback in paden.
• Integratie op Cellulair Niveau: Cellen bezitten duizenden receptoren, leidend tot complexe besluitvormingsprocessen voor cellulaire reacties.