Prof. Dr. Hamdi ÖĞÜŞ hamdiogus@gmail.com Yakın Doğu Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyokimya Anabilim Dalı, LeJoşa, KKTC
Reseptör Enzimler Bu reseptörler plazma zarının dış yüzünde ligand-bağlayan bir bölge içerirler. Sitozolik tara?a ise bir enzim ak@f merkezi bulunur. Bu iki bölge zarı geçen tek bir transheliks segment ile bağlıdır. Reseptör enzimlerin çoğu reseptör Rrozin kinazdır (RTK).
RESEPTÖR TİROZİN KİNAZLAR
Çeşitli Reseptör Tirozin Kinazlar (RTK) Bütün reseptör @rozin kinazlar evrim sürecinde bir başka reseptörden kaynak almışfr. Bu nedenle benzer bölgeler içerirler.
İnsülin reseptörü Rrozine-özgü bir protein kinazdır
RTK ile akrve edilen başlıca sinyal ilerm yolları MAPK (Mitojenle ak@ve olan protein kinaz) zinciri PI-3K (Fosfoinositol 3-kinaz, bir lipid kinaz) PKB (Protein kinase B) yolağı PLC Src PKC yolağı (Reseptör-dışı @rozin kinaz)
RTK ile akrve edilen başlıca sinyal ilerm yolları Fosfo@rozin etkileşme bölgeleri olan sitoplazmik proteinler reseptördeki fosfo@rozin gruplarına bağlanırlar, ak@ve olurlar ve bir sinyal başlafrlar.
Gen Ekspresyonunun İnsülinle Düzenlenmesi IRS-1 İnsulin Reseptör Substratı-1 - İnsülinin hedef proteinidir. - İnsülin reseptöründen diğer hedeflere haber taşır. Üç protein kinaz, herbiri bir sonrakini fosforile ederek ak@ve eden bir zincir (cascade) oluşturur. Raf-1 : Bir MAPKKK @pi MEK : Map-Erk Kinase (Bir MAPKK @pi) ERK : Extracellular regulated kinase (Bir MAPK @pi)
Gen Ekspresyonunun İnsülinle Düzenlenmesi İnsülin reseptörü insülini bağlar ve karboksil ucundaki @rozinleri otofosforilasyon yoluyla fosforile eder. İnsülin reseptörü IRS-1 i Tyr yan gruplarından fosforile eder. Grb2 nin SH2 bölgesi IRS-1 in fosfo@rozin kısmına bağlanır. Sos, önce Grb ye, daha sonra da zara bağlı olan Ras proteinine bağlanır: GDP ayrılır ve GTP Ras a bağlanır. Ak@ve olan Ras Raf-1 e bağlanır ve ak@ve eder.
Gen Ekspresyonunun İnsülinle Düzenlenmesi Raf-1, MEK i, üzerindeki iki Ser yan grubunda fosforile eder. MEK de ERK i üzerindeki Tyr ve Thr yan gruplarından fosforile ederek ak@ve eder. ERK nükleusa göçer ve Elk1 gibi nükleer transkripsiyon faktörlerini fosforile ederek ak@ve eder. Forforillenmiş Elk SRF ye bağlanarak hücre bölünmesi için gerekli genlerin transkripsiyon ve translasyonunu uyarır.
Hücre döngüsünde MAPK zinciri
MAPK zinciri (Mitojenle uyarılan protein kinazlar) Mitojen sinyalleri, hücreye hücre dışından bölünmeyle ilgili sinyallerdir. MAPKKK (MAPKK kinase, Raf-1) MAPKK üzerindeki Ser ve Thr yan gruplarını fosforile eder. MAPKK (MAPK kinase, MEK) MAPK üzerindeki hem Ser ve Thr hem de Tyr yan gruplarını fosforile eder. MAPK (ERK): Transkripsiyon faktörleri vb. üzerindeki Ser ve Thr yan gruplarını fosforile eder. Raf- 1 MEK ERK
MAPK zinciri (Mitojenle uyarılan protein kinazlar)
PI-3K ð PIP3 ð PKB Aktivasyonu İnsülin PIP 2 PIP 3 PI3-kinaz Reseptör )rozin kinaz PIP2 Fosfa@dilinositoldifosfat PIP3 Fosfa@dilinositoltrifosfat PI3K Fosfa@dilinositol-3-kinaz PDK1 Fosfa@dilinositol bağımlı kinaz 1 PKB Protein kinaz B GSK3 Glikojen sentaz kinaz 3 GS Glikojen sentaz IRS-1, çizimi basitleş.rmek için gösterilmedi PDK1 PKB PDK1 PKB nin PDK1 tara^ndan fosforilasyonu ve ak@vasyonu GSK3 PKB PKB PKB P GSK3 PKB UDP-glukoz + Glikojen n Glikojen n+1 + PP i GS P GS İnak@f formlar
PI-3K ð PIP3 ð PKB Aktivasyonu Uyarının sona erdirilmesi Substratların defosforilasyonu, fosfoprotein fosfatazlar [örn. fosfo@rozin fosfatazlar (PTP) ve bir lipid fosfataz (PTEN)] tara^ndan gerçekleş@rilir. PIP3-özgül fosfatazlar (PTEN) PIP3 ün 3C konumundaki fosfaf koparır ve PIP2 oluşturur ve böylece arfk PKB için bir bağlanma yeri olamaz ve ak@vasyon zinciri kopar. PI3K PIP 2 PIP 3 Büyüme ve sağkalım sinyalleri Çeşitli kanser @plerinde, tümör hücrelerinde PTEN de bir defekt vardır ve çok yüksek PIP3 düzeyine ve PKB ak@vitesine rastlanır. Sonuçta, sürekli bir hücre bölünme sinyali tümörün büyümesine yol açar.
Küçük G proteinleri (yalnızca bir altbirim) Küçük G proteinleri beş grup alfnda toplanan 154 üyeli bir ailedir. GTP bağlama özellikleri vardır. Tek altbirimleri vardır. İşlevsellikleri bağlı olan nükleo@din GTP (ak@f) ya da GDP olmasıyla belirlenir ve sıkı bir kontrol alfndadır. Diğer proteinlerle birlikte kompleksler yaparak önemli biyolojik olaylarda görev alırlar. 1. Ras Protoonkojendir. Gelişme ve farklılaşmada etkilidirler. 2. Arf Kesecik trafiğinde görev alırlar. 3. Rab Kesecik trafiğinde görev alırlar. 4. Rho Hücre iskele@ (ak@n) oluşmasında görev yaparlar. 5. Ran Nükleer porlardan çekirdeğe giriş/çıkışlarda görevlidirler.
Ras Küçük G proteini (yalnızca bir altbirim) Guanin nükleord değiş-tokuş faktörü (GEF) Ras-GDP İnakRf AkRf Ras-GTP GTPaz akrve edici proteinler (GAP)
GUANİLİL SİKLAZ İki farklı izozim Zarsal guanilil siklaz tek bir polipep@dden oluşur ve GTP den cgmp sentezler. cgmp, protein kinaz G yi (PKG) ak@ve eder. Bu enzim de substraf olan proteinleri Ser ya da Thr yan gruplarından fosforile eder. Çözünür ve sitozolik olan diğer guanilil siklaz izozimi ise NO tara^ndan ak@ve edilir.
GUANİLİL SİKLAZ İki farklı izozim Sinyalin sona erdirilmesi : cgmp fosfodiesteraz (cgmp-pde) cgmp yi inak@f 5 -GMP ye çevirir. Penis kan damarlarında bulunan PDE izoformu (PDE5) bir inhibitör olan sildenafil (Viagra) ile inhibe edilebilir. İlaca bağlı olarak cgmp düzeyindeki yükselme erek@l disfonksiyonların tedavisinde kullanılmaktadır.
Enzim akrvitesi olmayan reseptörler Bu reseptörler, ligandlarına bağlandıklarında dimerize olurlar ve çözünük bir @rozin kinaz olan JAK ı (Janus kinaz) ak@ve eder. Ak@f JAK önce reseptörü fosforile eder. Daha sonra da bir transkripsiyon faktörü olan STAT ı fosforile eder. Ak@ve olan STAT reseptörden ayrılır ve hücre çekirdeğine göç ederek DNA ya bağlanır ve transkripsiyonda yerini alır. STAT; bir transkripsiyon faktörü ailesi (signal transducer and activator of transcription).
Nükleer reseptörler Ökaryo@k, DNA-bağlayan transkripsiyon faktörleridir. Gen ekspresyonunu liganda bağlı bir biçimde düzenlerler. Büyüme, gelişme, farklılaşma, metabolizma ve üreme gibi birçok işlevi düzenlerler.
Nükleer reseptörler Steroid hormon reseptörleri - GR : Glukokor@koid reseptörü - MR : Mineralokor@koid reseptörü - PR : Progesteron reseptörü - AR : Androjen reseptörü - ER : Östrojen reseptörü Ligandı bilinmeyen diğer reseptörler - T 3 R : Tiroid hormon reseptörü - VDR : Vitamin D reseptörü - RAR : Re@noik asit (all-trans) reseptörü - RXR : Re@noik asit (9-cis) reseptörü - PPAR : Peroksizom-proliferatörle ak@ve edilmiş reseptör Öksüz (Orphan) Reseptörler : Ligandı bilinmiyor, fakat DNA ya bağlanır ve transkripsiyonu etkilerler.
NÜKLEER RESEPTÖRLER NASIL ÇALIŞIR?
Nükleer reseptörler DBD, DNA bağlayıcı bölge (DNA binding domain) DBD, Ligand bağlayıcı bölge (ligand binding domain)
Hormona duyarlı elemanlar (hormone responsive elements)
KAYNAKLAR Lehninger Principles of Biochemistry Fourth edi@on David L. Nelson, Michael M. Cox (Ed.s) 2005, W.H. Freeman and Company Signal Transduc@on Fourth edi@on Bas@en D. Gomperts, Ijsbrand M. Kramer, Peter E.R. Tatham (Ed.s) 2004, Elsevier Academic Press