Cz3 Szlaki sygnaÅ owe - chem.pg.edu.pl

Część III: Przekazywanie sygnałów

1

MATERIAŁY POMOCNICZE PROJEKTOWANIE NOWYCH LEKÓW

prof. dr hab. inż. Jan Mazerski

PRZEKAZYWANIE SYGNAŁÓW

Cechą charakterystyczną układów żywych jest zdolność do zachowywania wewnętrznej

homeostazy układu (komórki, organizmu) w zmieniającym się otoczeniu. Nawet najprostsza

komórka zawiera dziesiątki systemów, których współdziałanie niezbędne jest dla utrzymania

homeostazy komórki. Sytuacja komplikuje się jeszcze dodatkowo w przypadku organizmów

wielokomórkowych, w których zapewniona być musi koordynacja działania:

- poszczególnych komórek w ramach tkanek

- poszczególnych tkanek w ramach narządów i układów

- poszczególnych układów w ramach całego organizmu.

Utrzymywanie współdziałania poszczególnych systemów wymaga wymiany informacji pomiędzy

nimi.

... Nadajnik Odbiornik

Nośnik sygnału

Efektor

Wzmacniacz

Zgodnie z teorią przekazu informacji każdy układ sygnalizacyjny musi składać się z:

nadajnika sygnału

czynnika przenoszącego sygnał

odbiornika i wzmacniacza sygnału

efektora, czyli systemu reagującego na obecność lub brak sygnału.

OOddbbiióórr ssyyggnnaałłóóww zzeewwnnąąttrrzzkkoommóórrkkoowwyycchh

Niezbędnym warunkiem zachowania homeostazy jest odizolowanie się komórki od

otaczającego ją środowiska. Funkcję tą spełnia przede wszystkim błona komórkowa stanowiąca

barierę transportową dla prawie wszystkich składników środowiska. Jednakże całkowita izolacja

komórki od otoczenia nie jest możliwa. Komórka pobiera ze środowiska składniki odżywcze

niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania i rozwoju i usuwa do środowiska zbędne i często

szkodliwe produkty przemiany materii.


2

Z punktu widzenia optymalnej strategii przetrwania w zmieniającym się środowisku

komórka powinna mieć możliwość uzyskiwania informacji o stanie tego środowiska. Informacja ta

powinna mieć charakter wyprzedzający (ostrzegawczy), czyli pojawić się w komórce wcześniej niż

stan środowiska wpłynie (zwykle niekorzystnie) na stan samej komórki.

Cząsteczka sygnałowa

Większość informacji o stanie środowiska odbieranych przez

pojedynczą komórkę ma charakter chemiczny: nośnikiem sygnału jest

stężenie określonego związku chemicznego pełniącego rolę cząsteczki

sygnałowej. Jest przy tym charakterystyczne,

że zdecydowana większość znanych

cząsteczek sygnałowych nie wnika do

wnętrza komórki. Wyjątkiem są hormony sterydowe, które na drodze

biernej dyfuzji przenikają przez błonę komórkową i docierają do jądra

wpływając na profil ekspresji genów.

Receptory błonowe

Na powierzchni komórki znajdują się białka pełniące funkcję receptora sygnału. Po

związaniu cząsteczki sygnałowej (liganda) receptor zmienia swoją strukturę III- i IV-rzędową,

również po wewnętrznej stronie błony.

Błona


Receptor

Błona

Receptor

W ten sposób, poprzez zmianę konformacji białka transbłonowego, do wnętrza komórki

przekazywana jest informacja o pojawieniu się cząsteczki sygnałowej. Receptory błonowe mają

duże powinowactwo do ligandu i mogą reagować na stężenia nanomolowe (10-9 mola/L).


Hormon sterydowy


3

Wzmacniacze sygnału

Jednakże aby komórka zareagowała na pobudzenie receptora sygnał musi ulec wzmocnieniu

(multiplikacji). Receptor stanowi zwykle część kompleksu białkowego w skład którego wchodzi

ponadto układ wzmacniający sygnał. Wzmocnienie sygnału polega na wygenerowaniu odpowiednio

dużej liczby cząsteczek lub jonów stanowiących wtórną cząsteczkę sygnałową.

Znanych jest wiele wtórnych cząsteczek sygnałowych i wiele sposobów ich wytwarzania w

odpowiedzi na zmianę konformacyjną białka receptorowego. Układy wzmacniające można z

grubsza zaliczyć do jednej z dwóch klas:

wzmacniaczy enzymatycznych, lub

wzmacniaczy kanałowych.

Zasada działania wzmacniaczy enzymatycznych polega na uaktywnieniu enzymu lub układu

enzymatycznego na skutek zmiany konformacji wewnątrzkomórkowej domeny białka

receptorowego. Uaktywniony enzym wytwarza szereg wtórnych cząsteczek sygnałowych w

odpowiedzi na związanie z receptorem pojedynczej zewnątrzkomórkowej cząsteczki sygnałowej.

Błona


Wtórna cząsteczka sygnałowa

Receptor Wzmacniacz

enzymatyczny

Błona


Receptor

Wzmacniacz kanałowy

Wtórna cząsteczka sygnałowa

Receptory błonowe korzystające ze wzmacniaczy kanałowych są w istocie kanałami jonowymi

bramkowanymi zewnątrzkomórkową cząsteczką sygnałową. Związanie jednej lub kilku cząsteczek

sygnałowych wywołuje otwarcie kanału i napływ określonych jonów, np. Ca2+, do wnętrza

komórki. W przypadku wzmacniaczy kanałowych stopień wzmocnienia jest zwykle bardzo duży,

gdyż wtórną cząsteczką sygnałową są w tym przypadku jony napływające do komórki.

Wygaszenie sygnału

Związanie cząsteczki sygnałowej z receptorem uruchamia szlak przekazu sygnału. Jednakże,

aby komórka mogła reagować na aktualny stan środowiska sygnał z receptora musi zostać

wygaszony. W przeciwnym razie komórka utraci zdolność reagowania na nowe sygnały. Proces

sygnalizacyjny, którego nie udało się zakończyć we właściwy sposób, może być przyczyną wielu

poważnych chorób, w tym nowotworów.


4

Wygaszanie sygnału odbywać się może na trzech poziomach:

1. receptora

2. wzmacniacza

3. wtórnej cząsteczki sygnałowej

Ad.1:

Ponieważ oddziaływanie liganda z receptorem ma charakter równowagowy, więc spadek

stężenia liganda w otoczeniu powoduje jego oddysocjowanie od receptora. W efekcie w receptorze

dochodzi do zmian konformacyjnych przywracających geometrię początkową. Prowadzi to do

zatrzymania pracy wzmacniacza i zaprzestania wytwarzania wtórnej cząsteczki sygnałowej.

Dysocjacja

Fosforylacja

Kinaza receptorowa

Ad.2:

W przypadku niektórych szlaków sygnalizacyjnych wykryto mechanizm wygaszania sygnału

poprzez oddziaływanie na efektywność pracy wzmacniacza. Ten mechanizm regulacyjny zapobiega

nadmiernemu gromadzeniu się wtórnych cząsteczek sygnałowych w przypadku długotrwałego

działania ligandu.

Ad.3:

Przerwanie procesu sygnalizacyjnego na poziomie receptora lub wzmacniacza nie jest

równoznaczne z wygaśnięciem sygnału: w dalszym ciągu w komórce obecne jest duże stężenie

wtórnej cząsteczki sygnałowej. Dlatego każdy proces sygnalizacyjny musi być wyposażony w

mechanizm wygaszania działający na poziomie wtórnej cząsteczki sygnałowej. Wtórne cząsteczki

sygnałowe wytwarzane przez wzmacniacz enzymatyczny są zwykle rozkładane przez inny układ

enzymatyczny działający niezależnie od procesu sygnalizacyjnego. Wtórne cząsteczki sygnałowe o

charakterze jonów są usuwane z komórki na zewnątrz lub gromadzone w odpowiednich organellach

komórkowych do ponownego wykorzystania.


5

RReecceeppttoorryy 77TTMM

Największą rodzinę receptorów błonowych stanowią tzw. receptory o siedmiu helisach

transbłonowych, czyli receptory7TM. Białka należące do tej rodziny odpowiedzialne są za

przekazywanie sygnałów zapoczątkowanych przez tak zróżnicowane sygnały jak:

hormony,

neurotransmitery,

bodźce zapachowe i smakowe, oraz

fotony.

Znanych jest kilka tysięcy takich receptorów. Prawie 50% stosowanych leków działa na receptory

tej klasy.

Tak jak wskazuje ich nazwa receptory 7TM zawierają siedem

helis przebijających biwarstwę lipidową błony. Receptory te

nazywane są też receptorami wężykowatymi (serpentynowymi), gdyż

łańcuch polipeptydowy wije się jak wąż w poprzek błony.

Pierwszym białkiem z tej rodziny, dla którego określono strukturę 3D była rodopsyna – białko

odgrywające kluczową rolę w procesie widzenia. Wszystkie poznane dotychczas receptory tej klasy

mają bardzo podobny schemat budowy różniąc się jedynie w szczegółach. Nadrodzinę receptorów

7TM dzieli się na klasy ze względu na budowę cząsteczki sygnałowej.

Wyróżniamy więc receptory:

adrenergiczne

dopaminowe

histaminowe

opioidowe

serotoninowe

muskarynowe

melotaninowe

i szereg innych. Każdy z typów receptorów dzieli się jeszcze na szereg podklas ze względu na efekt

biologiczny jaki wywołuje jego aktywacja. Działanie receptora 7TM omówimy na przykładzie

receptora -adrenergicznego (-AR) i receptora 1-adrenergicznego (1-AR).

Związanie liganda przez receptor 7TM wywołuje zmiany konformacyjne w pętlach

cytoplazmatycznych i na C-końcu łańcucha peptydowego. Szczegóły tych zmian nie są jeszcze w

pełni poznane.

Miejsce wiązania liganda


6

Białko G

Z receptorem 7TM związane jest od strony cytoplazmatycznej białko

zwane białkiem G. Jego nazwa pochodzi od tego, że z białkiem tym wiążą się

nukleotydy guanylowe GDP i GTP. Białko G w stanie nieaktywnym jest

heterotrimerem zbudowanym z podjednostek , i . Podjednostka jest

GTPazą i w stanie nieaktywnym związany jest z nią nukleotyd GDP.

Podjednostki i są zakotwiczone w błonie komórkowej poprzez kowalencyjnie

związane z nimi kwasy tłuszczowe.

Stwierdzono, że białko G występować może w wielu izoformach. Obecnie znamy 20

podjednostek , 6 podjednostek i 12 podjednostek . Poznano też strukturę krystalograficzną

niektórych białek G lub ich podjednostek. Wydaje się, że największe znaczenie dla specyficzności

przekazu sygnału ma rodzaj podjednostki . Ma ona wpływ zarówno na typ receptora z którym

wiąże się dane białko G jak i na rodzaj białka enzymatycznego odbierającego i przekazującego dalej

sygnał. Dlatego białka G dzieli się na klasy właśnie ze względu na rodzaj podjednostki . Poniższa

tabela przedstawia główne rodziny białek G.

Podjednostka

Typ receptora Pierwotna cząsteczka

sygnałowa (ligand) Efekt komórkowy

Gs adrenergiczny adrenalina i noradrenalina,

hormony tarczycy,

glukagon,

substancje zapachowe

stymulacja cyklazy adenylanowej, wzrost poziomu cAMP

Gi 2 adrenergiczny acetylocholina,

aminy adrenergiczne,

neuroprzekaźniki

inhibicja cyklazy adenylanowej

Gt rodopsyna foton stymulacja fosfodiesterazy cGMP

Gq 1 adrenergiczny acetylocholina,

aminy adrenergiczne,

neuroprzekaźniki

aktywacja fosfolipazy C, wzrost poziomu IP3 i wewnątrz-komórkowego stężenia jonów Ca2+

G12 trombina,

peptydy chemotaktyczne,

interleukiny

regulacja wzrostu komórki, rozwój embrionalny, aktywacja wymiany Na+/H+, aktywacja fosfolipazy D, apoptoza


7

Zmiany konformacyjne w cytoplazmatycznej domenie receptora 7TM powodują aktywację

białka G. Kompleks ligand-receptor oddziałuje z podjednostką katalizując wymianę GDP na

pochodzący z roztworu GTP. Podjednostka związana z GTP odłącza się od dimeru tworząc

odpowiedniego typu białko G.

Pojawienie się w komórce białka G jest równoznaczne z przekazem informacji, że receptor

związał się z pierwotną cząsteczką sygnałową. Przez długi czas uważano, że dimer nie odgrywa

żadnej roli w przekazywaniu sygnału. Obecnie wykazano, że może on wpływać na aktywność

enzymów wytwarzających wtórne cząsteczki sygnałowe. Wpływ ten może być bardzo

zróżnicowany w zależności od konkretnego zestawu izoform. Wydaje się, że pewne zestawy

izoform podjednostek i są nieaktywne, niektóre wpływają na aktywność innego enzymu niż

białko G, a jeszcze inne na ten sam enzym.

GTPGTP +

Aktywacja

Pojedynczy kompleks ligand-receptor może wywołać wymianę nukleotydów i dysocjację setek

heterotrimerów białka G. Zatem już na tym etapie dochodzi do wzmocnienia sygnału.

Receptor -adrenergiczny (-AR)

Jest to poza rodopsyną najlepiej poznany receptor 7TM. Jego

podstawową cząsteczką sygnałową jest adrenalina. Białko G wiążące się

z tym receptorem zawiera podjednostkę typu s. Po aktywacji receptora uwalniane jest więc białko

Gs. Białko Gs stymuluje działanie kolejnego enzymu: cyklazy adenylanowej. Enzym ten

przekształca ATP w cAMP. Białko Gs i cyklaza adenylanowa są związane z

błoną podczas gdy cAMP może przemieszczać się po całej komórce przekazując

sygnał zapoczątkowany związaniem adrenaliny. Tak więc wtórną cząsteczką

sygnałową jest w tym układzie cAMP, a nie białko Gs.

O A

OH

O

P OO

OH


8

ATP cAMPATP cAMP

Na etapie cyklazy adenylanowej dochodzi do ponownego wzmocnienia sygnału: jedna

zaktywowana cząsteczka AC może wyprodukować w zasadzie dowolną liczbę cząsteczek cAMP.

Na szczęście w układ ten wbudowany jest wyłącznik czasowy. Białko Gs ma aktywność GTPazy i

po pewnym czasie hydrolizuje związany z nią GTP do GDP.

Cyklaza adenylanowa

Białko Gs zawierające GDP nie ma już powinowactwa do cyklazy i odłącza się od niej. Cyklaza

pozbawiona białka Gs podlega zmianom konformacyjnym, które powodują przejście w stan

nieaktywny i utratę aktywności enzymatycznej. Białko Gs(GDP) wiąże się z dimerem

odtwarzając kompletne białko G. Wiąże się ono następnie z receptorem -AR i komórka gotowa

jest na odbiór kolejnego sygnału. Przedstawione powyżej losy białka G noszą nazwę cyklu białka G.

Cyklaza adenylanowa

W komórkach występuje kilkanaście odmian cyklazy adenylanowej. Wszystkie one są

białkami błonowymi zawierającymi 12 helis transbłonowych i dwie duże domeny


9

cytoplazmatyczne. Poszczególne izoformy AC różnią się efektywnością katalityczną i wrażliwością

na czynniki modulujące tą efektywność. Występuje ponadto duże zróżnicowanie tkankowe

zawartości poszczególnych izoform cyklazy adenylanowej. Umożliwia to zróżnicowaną odpowiedź

poszczególnych tkanek na pojawienie się tego samego liganda.

CAMP jako wtórna cząsteczka sygnałowa

Wywołany aktywnością enzymatyczną AC wzrost tężenia cAMP wywołuje w komórce

wiele różnorodnych zmian. Rodzaj i zakres tych zmian zależy przede wszystkim od typu komórki

(nabłonkowa, mięśniowa, nerwowa, itd.), ale również od aktualnego stanu komórki (etap cyklu

komórkowego) oraz aktywności innych szlaków sygnałowych. Do typowych zmian wywołanych

podwyższeniem wewnątrzkomórkowego stężenia cAMP należą np.:

przyspieszenie rozpadu substancji zapasowych

zwiększenie wydzielania soków żołądkowych

zmniejszenie agregacji płytek krwi

zmiana stopnia fosforylacji białek cytoszkieletu

otwarcie niektórych kanałów jonowych

i wiele innych. Jest przy tym charakterystyczne, że większość zmian (poza otwarciem kanałów

jonowych) związana jest z fosforylacją określonych białek. Rodziną enzymów, których aktywność

bezpośrednio zależy od poziomu cAMP okazały się kinazy białkowe typu A (PKA). Kinazy te są

więc ostatnim, efektorowym etapem szlaku sygnałowego zapoczątkowanego związaniem się

ligandu z receptorem -AR.

Kinazy białkowe typu A (PKA)

Poszczególne enzymy z tej klasy fosforylują grupy hydroksylowe w łańcuchach bocznych

seryny i treoniny wybranych białek. Specyficzność substratowa PKA nie jest zbyt duża, więc

regulacja aktywności tych enzymów odbywa się m.in. przy pomocy tzw. białek kotwiczących PKA

określanych terminem AKAP (ang. A Kinase Anchoring Proteins). Różne typy białek kotwiczących

są przypisane do określonych kompartmentów komórki. AKAP mają zdolność wiązania się z PKA

bez zmiany aktywności tej ostatniej. Można przypuszczać, że fosforylacji będą ulegały przede

wszystkim białka znajdujące się w bezpośrednim sąsiedztwie AKAP, a tym samym i PKA.

Ufosforylowanie białek będących substratami PKA zmienia ich aktywność enzymatyczną

lub powinowactwo do innych białek. Zmiana ta ma przy tym charakter trwały: jest wynikiem

utworzenia wiązania kowalencyjnego a nie równowagowych oddziaływań fizykochemicznych. Z

punktu widzenia zasad teorii sterowania nie jest to rozwiązanie poprawne, gdyż uniemożliwia


10

powrót do stanu wyjściowego. Tym samym układ nie byłby w stanie reagować poprawnie na

kolejne sygnały docierające szlakiem sygnałowym. Układy żywe nie mogą sobie pozwolić na taką

sytuację, gdyż grozi ona śmiercią komórki. W przypadku efektu działania kinaz białkowych A rolę

strażnika przywracającego (a przynajmniej starającego się przywrócić) stan początkowy pełnią

fosfatazy białkowe. Enzymy te odcinają hydrolitycznie grupy fosforanowe wprowadzone przez

kinazy.

Fosfatazy te są na tyle wydajne, że w przypadku braku aktywności szlaku sygałowego w krótkim

czasie przywracają niski stopień fosforylacji. Zależność wielkości efektu

końcowego pobudzenia receptora od wydajności dwóch przeciwstawnych

reakcji enzymatycznych (fosforylacja defosforylacja) jest bardzo

korzystna z punktu widzenia teorii sterowania. Regulowany układ znajduje

się bowiem w stanie równowagi chwiejnej (jak waga szalkowa) i podobnie

jak ona jest bardzo wrażliwy na niewielkie nawet zmiany „obciążenia” po

każdej ze stron.

Wygaszanie sygnału na poziomie cAMP

Jeżeli dany szlak sygnałowy ma służyć do regulacji układu (np. komórki) w czasie

rzeczywistym, to musi dysponować mechanizmami wygaszania sygnału na każdym etapie szlaku

sygnałowego pomiędzy receptorem i efektorem. Dotyczy to również wtórnej cząsteczki sygnałowej,

w tym przypadku cAMP.

ATP cAMP + PPi 5’-AMPAC PDE

ATP cAMP + PPi 5’-AMPAC PDE

Za rozkład cAMP odpowiedzialne są w komórce fosfodiesterazy cyklicznych nukleotydów, PDE.

Enzymy te hydrolizują cykliczny 3’,5’-adenozynomonofosforam do 5’-

adenozyno monofosforanu. Aktualny poziom cAMP zależy więc od szybkości

dwóch przeciwstawnych procesów: cyklizacji i hydrolizy. Jest to kolejny

przykład zastosowania w układzie regulacji zasad równowagi chwiejnej.

Chociaż formalnie na aktualne stężenie cAMP ma wpływ szybkość obu konkurencyjnych reakcji, to

jednak w większości znanych przypadków wykorzystania cyklicznych nukleotydów jako wtórnych

cząsteczek sygnałowych decydującą rolę odgrywa szybkość biosyntezy. Jedynie w przypadku szlaku

sygnałowego rodopsyny za szybkie zmiany poziomu cGMP odpowiada PDE bezpośrednio zależny

od poziomu pobudzenia receptora (natężenia światła).


11

Receptor 1-adrenergiczny (1-AR)

Jest to receptor pobudzający, który po związaniu liganda wywołuje nagłe zwiększenie

stężenia jonów wapniowych w cytoplazmie. Receptory 1-AR biorą udział w regulacji wielu funkcji

fizjologicznych, takich jak ciśnienie tętnicze krwi, skurcz mięśni gładkich, pobieranie pokarmów

czy poprawa nastróju. Ten ostatni efekt związany jest z faktem, że receptory te występują w dużych

ilościach w większości rejonów mózgu.

Receptor 1-AR pobudzany być może przez wiele ligandów. Znajdują się wśród nich aminy

adrenergiczne (adrenalina, noradrenalina), ale również acetylocholina i niektóre inne

neuroprzekaźniki. Białka G związane z tym receptorem mają podjednostkę należącą do typu q.

Powstające po aktywacji receptora białko Gq, w odróżnieniu od białka Gs, oddziałuje z dwoma

białkami wzmacniającymi sygnał:

z fosfolipazą C (PLC) w wyniku czego uruchomiona zostaje tzw. kaskada fosfoinozytolowa,

oraz z

błonowym kanałem wapniowym uruchamiającym napływ Ca2+ do cytoplazmy.

Kaskada fosfoinozytolowa

Substratami fosfolipazy C są fosfoinozytydy o różnym stopniu ufosforylowania:

fosfatydyloinozytol (PI), fosfatydyloinozytylo(4)fosforan (PIP) oraz fosfatydyloinozytylo(4,5)bis-

fosforan (PIP2).

O

OO

O

OP

O

O

O

OH

OH

OH OH

OH

-

PI

O

OO

O

OP

O

O

O

OH

O

OH OH

OHPO3

2-

PIP

O

OO

O

OP

O

O

O

OH

O

OH OH

OPO3

PO3

2-

2-

PIP2

W wyniku hydrolizy wszystkich trzech lipidów powstaje ta sama wtórna cząsteczka sygnałowa:

1,2-diacyloglicerol (DAG). W odróżnieniu od wtórnej cząsteczki sygnałowej szlaku -AR (cAMP)

DAG nie dyfunduje w cytoplazmie, lecz pozostaje w biwarstwie lipidowej.


12

O

OO

O

OH

DAG

O

OH

O

OH OH

OPO3

PO3

O3P2-

2-

2-

IP3

W szlaku sygnałowym receptora 1-AR istotne znaczenie mają procesy fosforylacji-

defosforylacji lipidów inozytolowych. Jeżeli substratem PLC jest PIP2, to poza DAG powstaje

druga wtórna cząsteczka sygnałowa: inozytolo(1,4,5)trifosforan (IP3). IP3 jest klasyczną wtórną

cząsteczką sygnałową i może swobodnie dyfundować w cytoplazmie. PIP2 powstaje z PI w wyniku

dwukrotnej fosforylacji: początkowo przez kinazę PI, a następnie przez kinazę PIP. Znany jest

również katalizowany enzymatycznie proces defosforylacji prowadzący od PIP2 do PI. Tak więc

komórka może, kontrolując stężenia poszczególnych substratów fosfolipazy C, kontrolować relację

pomiędzy ilością obu wtórnych cząsteczek sygnałowych.

Obydwie wtórne cząsteczki sygnałowe mają w szlaku przekazywania sygnału diametralnie

różne cele molekularne. Okazuje się jednak, że pomimo tego pomagają sobie wzajemnie w

osiągnięciu celu końcowego: uaktywnieniu efektora tego szlaku którym jest kinaza białkowa C

(PKC).

Diacyloglicerol (DAG)

DAG bierze udział w bezpośredniej aktywacji kinazy białkowej C (PKC) pozostając cały

czas składnikiem wewnątrzkomórkowej części biwarstwy lipidowej. Jest to więc bardzo

specyficzna wtórna cząsteczka sygnałowa.

A jednak również ona podlega takim samym prawom jak wszystkie inne cząsteczki sygnałowe.

Między innymi musi zostać wygaszony związany z nią szlak sygnałowy.


13

Kwas fosfatydylowy

Diacyloglicerol (DAG)

Kwas tłuszczowy

Kwas tłuszczowy

Glicerol

Znamy dwie drogi modyfikacji diacylogliceroli prowadzące do utraty przez nie roli wtórnej

cząsteczki sygnałowej. Pierwsza z nich polega na estryfikacji grupy hydroksylowej glicerolu resztą

kwasu fosforowego z utworzeniem kwasu fosfatydylowego. Może on być następnie

wykorzystywany jako substrat do biosyntezy fosfolipidów błon komórkowej.

Druga droga jest przeciwstawna i polega na hydrolizie, w wyniku której powstają dwie cząsteczki

kwasów tłuszczowych i glicerol.

Stwierdzono, że czynnikiem aktywującym kinazę białkową C mogą być również niektóre

silnie lipofilowe ksenobiotyki, czyli związki obce dla komórki. Ksenobiotykami takimi są np. estry

forbolu – znane od dawna silne związki rakotwórcze. Obecnie przypuszcza się, że wywołują one

proces nowotworzenia na skutek niekontrolowanego, długotrwałego pobudzania PKC.

Kinaza białkowa C (PKC)

Dotychczas znaleziono kilkanaście izoform PKC rozmieszczonych w sposób zróżnicowany

w określonych przedziałach (kompartmentach) komórkowych różnych tkanek. Również aktywacja i

dezaktywacja izoform PKC zależna jest lokalizacji w komórce i od rodzaju komórki. Zaktywowana

kinaza C fosforyluje grupy hydroksylowe reszt seryny i treoniny w różnorodnych białkach,

najprawdopodobniej przede wszystkim tych które występują w tym samym kompartmencie.

Kinazy białkowe działają w dwóch skalach czasowych. Krótkotrwała stymulacja enzymów z tej

klasy skutkuje przede wszystkim uaktywnieniem białek odpowiedzialnych za efekty krótkotrwałe:


14

napływ jonów, sekrecja wewnątrz- i zewnątrzkomórkowych cząsteczek sygnałowych). Jeżeli jednak

stymulacja będzie długotrwała, to uruchomione zostaną mechanizmy regulujące procesy

długookresowe: różnicowanie i proliferacja komórek, zmiany nowotworowe, itp. PKC może

specyficznie regulować tak różnorodne procesy komórkowe wynika jak się zdaje z faktu, że

poszczególne izoformy i ich specyficzne substraty (enzymy podlegające fosforylacji) występują w

określonych przedziałach komórkowych.

W stanie nieaktywnym PKC jest białkiem rozpuszczalnym występującym w cytoplazmie

komórki. Aktywacja kinaz należących do tej rodziny połączona jest ze związaniem się enzymu z

błoną komórkową. Wynika to z faktu, że podstawowa cząsteczka sygnałowa odpowiedzialna za

aktywację PKC jest składnikiem błony – jest nią diacyloglicerol (DAG). Dla uzyskania pełnej

aktywności PKC wymaga ponadto odpowiednio wysokiego stężenia jonów wapnia. Jony te są

niezbędne dla utworzenia kolejnego połączenia z błoną poprzez oddziaływanie z fosfatydyloseryną

(PS).

Wszystkie poznane dotychczas izoformy PKC są enzymami

wielodomenowymi. We wszystkich wyróżnić można:

domenę katalityczną, (K)

2 domeny wiążące DAG, (C1)

domenę wiążącą PS i Ca2+, (C2)

domenę pseudosubstratu, (S)

W cytoplazmie, w konformacji nieaktywnej, miejsce katalityczne enzymu jest zablokowane

N-końcowym fragmentem łańcucha spełniającym rolę pseudosubstratu. Ma on

sekwencję rozpoznawaną jako substrat: –A-R-K-G-A-L-R-Q-K–, jednak w

miejscu seryny lub treoniny występuje alanina. Fragment taki łączy się z

miejscem katalitycznym enzymu, jednak fosforylacja nie może zajść z powodu

braku grupy hydroksylowej.

Domeny C1 zawierają po dwa bogate w cysteinę „palce cynkowe”, które mogą

wiązać się do znajdujących się w błonie dwóch cząsteczek diacyloglicerolu.

Domena C2 wiąże się z zawartą w błonie fosfatydyloseryną. Wiązanie to wymaga związania się z

enzymem dwóch kationów wapniowych i zachodzi tylko w obecności dostatecznie wysokiego

stężenia tych jonów.

Związanie domen C1 i C2 z błoną komórkową wywołuje globalną zmianę konformacyjną

całego białka. W wyniku tej zmiany domena pseudosubstratu nie może już przesłaniać miejsca

katalitycznego, co powoduje uczynnienie domeny katalitycznej:

(K)

(S)

(C2)

(C1A) (C1B)

(K)

(S)

(C2)

(C1A) (C1B)

Zn2+

Miejscewiążące DAG

Zn2+

Miejscewiążące DAG


15

DAG Ca2+DAG Ca2+

Inozytolo(1,4,5)trifosforan (IP3)

IP3 uwolniony podczas hydrolizy PIP2 łączy się z wewnątrzkomórkowym receptorem

błonowym zlokalizowanym w błonie siateczki śródplazmatycznej (reticulum endoplazmatycznego).

Receptor ten jest w zasadzie kanałem wapniowym bramkowanym IP3. W wyniku tego połączenia

kanał wapniowy zostaje otwarty i gwałtownie wzrasta cytoplazmatyczne stężenie jonów Ca2+.

Obecnie znanych jest kilka typów receptorów IP3 i uważa się, że biorą one udział w rozwoju sieci

połączeń neuronalnych i ich plastyczności.

Pokazaliśmy już powyżej, przy omawianiu szlaku receptora -adrenergicznego, że każdy etap

przekazywania sygnału musi dysponować mechanizmem wygaszania. W przypadku IP3 wygaszanie

sygnału polega na stopniowej defosforylacji, aż do poziomu samego inozytolu. Inozytol

wykorzystywany jest następnie do resyntezy fosfatydyloinozytolu (PI).

Jony wapnia jako uniwersalna wtórna czasteczka sygnałowa

Jony wapnia są w komórkach eukariotycznych bardzo często wykorzystywane jako wtórne

cząsteczki sygnałowe. W niepobudzonych komórkach typowy poziom cytozolowego Ca2+ wynosi

ok. 100 nM podczas gdy w osoczu krwi ok. 5 mM. W niektórych organellach komórkowych jest

nawet większy, np. w reticulum endoplazmatycznym. Ten stromy gradient transbłonowy stwarza

możliwość gwałtownego podwyższenia lokalnego stężenia tych jonów. Osiągane to jest zwykle

przez otwarcie kanałów wapniowych zlokalizowanych w błonie komórkowej lub błonie reticulum.

Niskie cytozolowe stężenie jonów wapnia jest osiągane dzięki dwom bardzo wydajnym systemom

usuwania Ca2+ z komórki. Jest to napędzana hydrolizą ATP pompa wapniowa oraz antyport

sodowo-wapniowy.

W zrozumieniu roli jaką pełnią jony wapnia w procesach komórkowych bardzo pomogło

zastosowanie odczynników specyficznie wiążących się z tym jonem. Znane są bardzo specyficzne

jonofory wapniowe które po wniknięciu do błony komórkowej pozwalają szybko zwiększyć

cytozolowe stężenie Ca2+.


16

Obniżenie stężenia dostępnego Ca2+, nawet do poziomu poniżej kilku nM, można z kolei uzyskać

wprowadzając do komórki wybiórcze związki kompleksujące. Ich obecność w cytoplazmie

zapobiega wzrostowi poziomu wolnego wapnia po otwarciu kanałów wapniowych.

Do monitorowanie stężenia wolnego Ca2+ w poszczególnych

częściach komórki oraz jego zmian po zadziałaniu określonych

bodźców wykorzystuje się fluorochromy będące jednocześnie

kompleksonami jonów wapnia. W przypadku takich fluorochromów

intensywność i barwa emitowanego światła zależy od stężenia jonów

wapnia. Zakres monitorowanego stężenia rozciąga się od

nanomolarnego do mikromolarnego. Zdjęcie obok pokazuje

mikrofotografię komórki nerwowej wybarwionej fluorochromen

wrażliwym na stężenie jonów Ca2+: kolor czerwony – wysokie

stężenie, kolor niebieski – niskie.

Jony wapnia łatwo i silnie oddziałują z wieloma białkami dzięki tworzeniu kompleksów. W

kompleksach tych jon Ca2+ jest kompleksowany przez 6 atomów tlenu pochodzących zarówno z

wiązań amidowych jak i zdysocjowanych grup karboksylowych. Zdolność tego jonu do

równoczesnego oddziaływania z wieloma atomami tlenu pozwala mu na sieciowanie różnych

segmentów białka i indukowanie dużych zmian konformacyjnych.

Pierwszym białkiem wiążącym jony wapnia którego strukturę 3D poznano była parwoalbumina.

Zawiera ona dwa podobne miejsca wiążące Ca2+ utworzone przez dwie helisy i łączącą je pętlę.

Każdy jon skoordynowany jest siedmioma atomami tlenu pochodzącymi z:

grup karboksylowych 3 reszt asparaginianu

grupy karboksylowej glutaminianu (obydwa atomy tlenu tej grupy)

wiązania peptydowego

cząsteczki wody związanej z jonem.


17

Jon wapnia wiąże się z pętlą łączącą helisy E i F tego białka

ustawione tak jak palec wskazujący i kciuk prawej dłoni.

Strukturę tą nazwano motywem dłoni EF. Obecnie wiadomo, że

ten motyw strukturalny występuje w wielu białkach wiążących

Ca2+. Odpowiada mu bardzo charakterystyczna sekwencja

aminokwasowa. Wykryto ja dotychczas w ponad 100 białkach.

Kalmodulina

Prawie we wszystkich komórkach eukariotycznych funkcję podstawowego czujnika stężenia

jonów wapniowych pełni kalmodulina, CaM. Należy ona do białek zawierających motyw dłoni EF i

zawiera 4 takie miejsca wiązania. Gdy poziom jonów wapnia przekroczy 500 nM kalmodulina

osiąga stan wysycenia i białko ulega znacznym zmianom konformacyjnym. Zmiany te powodują

odsłonięcie powierzchni hydrofobowych poprzez które CaM może się teraz wiązać z innymi

białkami.

Kompleks Ca2+-CaM stymuluje szeroki wachlarz enzymów spośród których nas interesować

będą przede wszystkim kinazy białkowe zależne od kalmoduliny (kinazy CaM). Kinazy te regulują:

metabolizm substratów energetycznych

przepuszczalność jonową błon biologicznych

syntezę i uwalnianie neurotransmiterów

itp.

Kinazy białkowe jako efektory szlaków sygnałowych opartych na białku G

Cechą charakterystyczną szlaków sygnałowych opartych na receptorach 7TM i białku G jest

fakt, że efektorami tych szlaków są kinazy białkowe regulujące aktywność enzymów lub strukturę i

funkcję białek strukturalnych i motorycznych.

Widać to wyraźnie na przykładzie omówionych powyżej szlaków sygnałowych aktywowanych

receptorami adrenergicznymi. W szlaku receptora -AR wtórna cząsteczka sygnałowa (cAMP)

aktywuje kinazy białkowe A. W szlaku receptora 1-AR dochodzi do aktywacji dwóch klas kinaz

białkowych. Diacyloglicerol przy współudziale jonów wapnia aktywuje kinazy białkowe C, a

związana z jonami wapnia kalmodulina aktywuje kinazy CaM zależne.

Jest przy tym interesujące, że w kilku przypadkach wykazano, że substratem kinaz mogą być

białka wchodzące w skład szlaków sygnałowych. Jeżeli dotyczy to tego samego szlaku, to

występuje zjawisko ujemnego sprzężenia zwrotnego. Sprzężenie takie stanowi swoisty bezpiecznik

zapobiegający nadmiernej lub zbyt długotrwałej aktywacji danego szlaku.


18

Jeżeli fosforylacja dotyczy białek innego szlaku, to dochodzi do sprzęgania szlaków sygnałowych:

aktywność jednego szlaku zależy od stopnia pobudzenia innego szlaku. Powstaje w ten sposób

skomplikowana sieć sprzęgniętych szlaków sygnałowych umożliwiająca bardzo precyzyjna

regulację homeostazy komórki.

Receptor 7TM

Białko GCyklaza

adenylowa

FosfolipazaC

Kinazabiałkowa A

cAMP

fosforylacja

białek

PIP2 [Ca+2]IP3

DAG

Kinazabiałkowa C

kalmodulina KinazaCaM

sygnał

fosforylacja

białek

fosforylacja

białek

Receptor 7TM

Białko GCyklaza

adenylowa

FosfolipazaC

Kinazabiałkowa A

cAMPcAMP

fosforylacja

białek

fosforylacja

białek

PIP2PIP2 [Ca+2]IP3

DAG

Kinazabiałkowa C

kalmodulinakalmodulina KinazaCaM

sygnał

fosforylacja

białek

fosforylacja

białek

fosforylacja

białek

fosforylacja

białek

Sprzęganie szlaków na etapie białek G (cross-talk)

Poza sprzęganiem szlaków sygnałowych na poziomie efektorowym stwierdzono

występowanie sprzężeń również na etapie pierwszego wzmocnienia, czyli białek G. Najlepiej

poznano to zjawisko dla receptorów adrenergicznych, chociaż istnieją również dowody na istnienie

podobnych sprzężeń pomiędzy innymi szlakami sygnałowymi.

Aktualnie receptory adrenergiczne dzieli się na trzy duże rodziny:

receptory 1-AR uruchamiające szlak sygnałowy prowadzący do aktywacji kinaz

białkowych C oraz kinaz CaM

receptory 2-AR hamujące aktywność cyklazy adenylanowej i dezaktywujące kinazy

białkowe A

receptory -AR aktywujące cyklazy adenylanowe i kinazy białkowe A

Wszystkie te receptory są receptorami 7TM, lecz wykorzystują odmienne izoformy G. Pobudzone

receptory 1-AR uwalniają białko Gq, receptory 2-AR białko Gi, a receptory -adrenergiczne

białko Gs.


19

Białko Gs aktywuje cyklazę adenylanową odpowiedzialną za wytwarzanie cAMP. Na cyklazę

działa również białko Gi, jednakże działa hamująco. Tak więc cyklaza jest miejscem sprzężenia

szlaków sygnałowych wywodzących się od receptorów - i 2-adrenergicznych. Sprzężenie to

pozwala bardzo precyzyjnie regulować cytozolowe stężenie cAMP. Tak starannie regulowany

poziom cAMP reguluje z kolei aktywność kinaz białkowych typu A.

-AR 2-AR 1-AR

Gs + Gi + Gq +

+ -

Cyklaza adenylanowa

Kinaza białkowa A

cAMP

+ +

- Fosfolipaza C

PIP2

DAG IP3

Szlak sygnałowy receptora 1-AR rozpoczyna się od aktywacji fosfolipazy C przez białko Gq.

Fosfolipaza ta uwalnia dwie cząsteczki sygnałowe: diacyloglicerol (DAG) i inozytolotrifosforan

(IP3). Jej aktywność zależy jednak nie tylko od stężenia Gq. Wykazano, że białko to jest substratem

niektórych kinaz białkowych typu A. Fosforylacja fosfolipazy C prowadzi do znacznego

zmniejszenia jej powinowactwa do białka aktywującego Gq, a tym samym do jej dezaktywacji. Tak

więc fosfolipaza C jest punktem sprzężenia wszystkich trzech szlaków sygnałowych receptorów

adrenergicznych.

W niektórych komórkach stwierdzono ponadto istnienie bezpośredniego sprzężenia szlaków

inicjowanych przez receptory 1 i 2. Wykazano mianowicie, że dimer podjednostek powstający

po pobudzeniu receptora 2-AR aktywuje fosfolipazę C równie skutecznie jak białko Gq. Tym

samym szlak receptora 1-AR sprzęgnięty jest dwukrotnie ze szlakiem receptora 2-AR. Pierwsze

sprzężenie, aktywujące - poprzez dimer , jest bezpośrednie i przejawia się od razu. Drugie

sprzężenie, hamujące - poprzez kinazę białkową A, przejawia swoje istnienie dopiero po pewnym


20

czasie. Celem tego sprzężenia jest najprawdopodobniej wygaszenie zbyt długotrwałego pobudzenia

szlaku receptora 1.

SSzzllaakkii ssyyggnnaałłoowwee zz kkaasskkaaddąą ffoossffoorryyllaaccjjii

Szlaki sygnałowe omówione powyżej prowadziły do aktywacji kinaz białkowych będących

ostatnim, efektorowym etapem szlaku. Istnieją również szlaki które są inicjowane przez receptory

zawierające kinazę białkową w swojej strukturze. Aktywacja takich receptorów uruchamia szereg

następujących po sobie etapów fosforylacji, z których dopiero ostatni dotyczy fosforylacji

cząsteczek wykonawczych. Typowe elementy takich szlaków i stosowane mechanizmy ich regulacji

omówimy na kilku poniższych przykładach.

Receptor ludzkiego hormonu wzrostu

Jako pierwszy przykład rozważmy receptor ludzkiego hormonu wzrostu.

Sam hormon wzrostu jest białkiem monomerycznym zawierającym 217

aminokwasów. Ma postać zwartej struktury zawierającej wiązkę 4 ściśle

przylegających helis.

Receptor hormonu wzrostu składa się z 638 aminokwasów, które tworzą:

domenę zewnatrzkomórkową (ok. 250 aminokwasów)

pojedynczą helisę transbłonową

domenę wewnątrzkomórkową (ok. 350 aminokwasów).

W nieobecności hormonu receptor występuje w błonie w postaci monomeru. Hormon wiąże się

początkowo z domeną zewnątrzkomórkową pojedynczej cząsteczki receptora. Powstały kompleks

ma duże powinowactwo do kolejnej cząsteczki receptora. Powstaje dimer receptora zawierający

pojedynczą cząsteczkę hormonu (pierwotnej cząsteczki sygnałowej).

Dimeryzacja domen zewnątrzkomórkowych receptora prowadzi do zetknięcia się domen wewnątrz-

komórkowych. W receptorach tego typu z każdą z domen wewnątrzkomórkowych zasocjowana jest

czasteczka nieaktywnej kinazy białkowej. W przypadku receptora ludzkiego hormonu wzrostu jest

to tzw. kinaza janus 2 (JAK 2).


21

Kinaza Janus (JAK2)

Kinazy Janus wykazują budowę modułową i zawierają 4 domeny. Na C-końcu znajduje się

domena kinazowa. Jej sekwencja aminokwasowa i właściwości biochemiczne pozwalają zaliczyć ją

do rodziny kinaz tyrozynowych. Obok niej znajduje się domena o dużym podobieństwie

sekwencyjnym do domeny kinazowej. Jednak niektóre kluczowe aminokwasy są w niej zmienione.

Nie do końca zbadane są również właściwości katalityczne tej domeny.

Domena kinazowa

Domena podobna do kinazowej

ERM SH2

Na N-końcu kinazy znajduje się domena ERM odpowiedzialna za zakotwiczenie enzymu w błonie

komórkowej. Bardzo charakteryztyczna jest kolejna domena, tzw. domena SH2. Domenami SH2

nazywamy fragmenty białek wiążące ufosforylowaną tyrozyną. W JAK2 domena ta składa się z ok.

100 aminokwasów

Aktywowana kinaza JAK

Fosforylacja krzyżowa

Dimeryzacja indukowana przez hormon

Wiązanie hormonu wzrostu do receptora prowadzi do jego dimeryzacji w wyniku której

dochodzi do zbliżenia kinaz JAK z obu receptorów. Powoduje to umieszczenie pętli aktywacji

jednej kinazy w centrum katalitycznym drugiej, co w efekcie prowadzi do fosforylacji obu kinaz

JAK2. Zaktywizowane kinazy pozostają związane z receptorem. Po aktywacji przez fosforylację

krzyżową JAK2 może fosforylować inne substraty białkowe.

Domeny SH2

W przypadku receptora hormonu wzrostu zaktywowana kinaza JAK fosforyluje

przynajmniej dwa ważne białka: i) regulator ekspresji genów nazywany STAT5 oraz ii) sam

receptor hormonu wzrostu.

Funkcja regulatora STAT5 polega na przekazaniu sygnału z cytoplazmy do jądra i aktywacji

określonych genów. W białku STAT5 fosforylacji ulega reszta tyrozyny położona w pobliżu N-


22

końca. Powstała fosfotyrozyna wiąże się z domeną SH2 drugiej cząsteczki STAT5. Powstaje w ten

sposób bardzo stabilny dimer STAT5.

Monomery STAT

Dimer STAT zdolny do wiązania DNA

JAK 2

1. fosforylacja Tyr

2. wiązanie SH2 z fosfotyrozyną

Białko STAT5 w postaci dimeru przemieszcza się do jądra komórkowego, gdzie wiąże się do

swoistych miejsc na DNA i reguluje ekspresję genów.

Fosforylacja receptora hormonu wzrostu ma dwa skutki, obydwa wynikające z powstania

reszty fosfotyrozyny. Po pierwsze, ufosforylowany receptor kotwiczy do siebie kinazę JAK2

poprzez jej domenę SH2. Po drugie, powstała fosfotyrozyna może wiązać inne białka zawierające

domeny SH2, nawet takie których powinowactwo do nieufosforylowanego receptora jest niewielkie.

Powstają w ten sposób nowe receptor hormonu wzrostu o odmiennych szlakach przekazywania

sygnału.

Receptorowe kinazy tyrozynowe

Niektóre białkowe czynniki wzrostu takie jak insulina, czynnik wzrostu naskórka (EGF) czy

płytkopochodny czynnik wzrostu (PDFG) wiążą się z receptorami błonowymi o bardzo specyficznej

budowie. Receptory te zawierają domenę kinazy tyrozynowej jako integralny fragment części

wewnątrzkomórkowej receptora. Wydaje się, że w komórkach niektórych organizmów doszło w

trakcie ewolucji do fuzji genów kodujących receptor i kinazę sygnałową. Powstały w ten sposób

receptorowe kinazy tyrozynowe (RTK).

Mechanizm przekazywania sygnału występujący w receptorowych kinazach tyrozynawych

jest bardzo podobny do omówionego powyżej szlaku inicjowanego przez receptor hormonu

wzrostu.


23

Domena zewnątrz-

komórkowa

Domena wewnątrz-

komórkowa

Omówimy go pokrótce poniżej na przykładzie receptora naskórkowego czynnika wzrostu (EGF).

Receptor EGF jest pojedynczym łańcuchem polipeptydowym składającym się z prawie 1200

aminokwasów. W formie wolnej występuje jako monomer pozbawionym aktywności

enzymatycznej. Związanie hormonu (po jednym na każdy receptor) powoduje jego dimeryzację a

następnie krzyżową fosforylację. W tej formie do reszt fosfotyrozyny receptora przyłącza się

poprzez swoje domeny SH2 białko adaptorowe Grb-2. Następnie do bogatych w prolinę obszarów

Grb-2 wiąże się białko Sos, a do niego kolejne białka szlaku sygnałowego.

Małe białka G

Inną ważną rodziną białek sygnałowych są tzw. małe białka G. Są to monomeryczne, małe

białka o aktywności GTPazowej. W odróżnieniu od omawianych poprzednio heterotrimerycznych

białek G zawierają one tylko jedną podjednostkę. Podobnie jak klasyczne białka G małe białka G

również cyklicznie zmieniają formę aktywną związaną z GTP, na nieaktywną związaną z GDP i z

powrotem. Małe białka G stanowią ogromną rodzinę białek podzieloną na podrodziny: Ras, Rho,

Arf, Rab i Ran. Każda z nich odpowiedzialna jest za regulację odmiennych procesów

zapewniających rozwój i homeostazę komórki.

Podrodzina Funkcja

Ras Reguluje wzrost komórki za pośrednictwem serynowo-treoninowych kinaz

białkowych

Rho Reorganizuje cytoszkielet za pośrednictwem serynowo-treoninowych kinaz

białkowych

Arf Reguluje szlaki wydzielania pęcherzyków, aktywuje fosfolipazę D

Rab Odgrywa główną rolę w szlakach wydzielniczych i endocytozie

Ran Uczestniczy w transporcie RNA i białek do i z jądra komórkowego

Heterotrimeryczne i małe białka G są spokrewnione ewolucyjnie. Małe białka G mają wiele

motywów strukturalnych wspólnych z podjednostkami G. Podobieństwa można również dostrzec

w mechanizmach przekazywania sygnału.


24

Domena wewnątrz-

komórkowa

Domena zewnątrz-

komórkowa

Aktywowany Ras

Podstawowa różnica dotyczy sposobu aktywacji tych białek. Przypomnijmy, że podjednostka G

aktywowana jest zmianami konformacyjnymi receptora 7TM występującymi po związaniu liganda.

W przypadku małych białek G aktywacja jest wynikiem związania się z białkami szlaku

sygnałowego takimi jak białko Sos, omówione powyżej. Białko Sos jest określane czasami jako

czynnik wymiany nukleotydów guaninowych, gdyż jego oddziaływanie z małymi białkami G polega

na przyspieszeniu wymiany GDP na GTP. Zaktywowane w ten sposób białko Ras oddziałuje z

następnymi elementami szlaku sygnałowego, np. kinazami białkowymi, które w ten sposób

aktywuje.

Podobnie jak G, małe białka G wykazują aktywność GTPazową, która służy do wygaszenia

sygnału. Samoistna aktywność GTPazowa małych białek G jest niewielka, może jednak ulec

zwiększeniu pod wpływem związania białek pomocniczych GAP. Tak więc współdziałanie białka

Sos i białek GAP dostrajają szybkość obrotów małych białek G do aktualnych potrzeb komórki.

Documents

Cz3 Szlaki sygnaÅ owe - chem.pg.edu.pl