Endokrin Hormon
advertisement
HORMONLAR Prof. Dr. Ezel Uslu 1 Vücut fonksiyonlarının integrasyonu 3 sistemle sağlanır (haberleşme, etkileşim) • Sinir sistemi • İmmun sistem • Endokrin sistem 2 Endokrin sistem - Endokrin hormon salgılar - Sirkülasyona verir - Çevre doku fonksiyonları düzenlenir Endokrin Hormon Tiroksin Ekzokrin doku Ürünlerini vücut dışına veya sindirim kanalına verir 3 Parakrin Hormon Salındığı dokuya yakın bölgelere etkir Somatostatin Pankreas δ hücrelerinde üretilir, α ve β hücrelerini etkiler 4 Otokrin Hormon Sekrete edildiği hücreler üzerinde etkili Somatostatin Kendi salgılanmasına etkisi 5 İnsulin like growth factor-1 (IGF-1) Endokrin Parakrin Otokrin üç özellik gösterir 6 Diğer Sinyal iletenler Eikosanoidler Prostaglandinler Tromboksanlar Lökotrienler 9 Hormon gibi davranırlar 9 Öncelikle sekrete edildikleri yerde etkir 7 Mediatörler 9 Sinyal iletirler 9 Çok çeşitli hücrede sentezlenir 9 Salınım sonrası hormon etkisi gösterir Feromonlar Nörotransmitterler Growth faktörler 8 Nörotransmitterler Sinir hücrelerinde sentezlenir “ nörosekresyon ” 1. Nörotransmitterler – Kısa aralıklı etki gösterir, yakın bölgelerde etkili 2. Nörohormonlar – uzun aralıklı etkili, kana verilirler İki grup arasındaki sınır belirsizdir, nörotransmitter nörohormon etki gösterebilir 9 Feromonlar Böcekler ve birçok hayvan, birbirleriyle salgıladıkları feromonların kokularına dayalı bir yolla iletişim kurarlar 10 CH3(CH2)9CH3 (CH3)2CH(CH2)14CH3 Undekan 2-Metilheptadekan (Hamam böceği toplanma feromonu) (Dişi kaplan güvesinin cinsel çekicisi) Muskalür (Karasineğin cinsel çekicisi) Böcek kontrolünde feromonlar kullanılır 11 Salınım Hormon konsantrasyonu (plazma + hücreler arası sıvı) 10-7 – 10-12 M Zayıf sinyaller hücre üzerindeki reseptörler tarafından algılanır 12 Peptit , protein Tirozin türevi Steroid YAPILARI Hipotalamus Paratiroid Pankreas Hipofiz Mide-barsak hormonları Adrenal medulla hormonları (katekolaminler) Tiroid hormonları Plasenta, adrenaller, gonadlar 13 ÖNCÜL MOLEKÜLLER • İnsulin gibi bazı protein yapılı hormonlar pürtüklü endoplazmik retikulumda sentezlenir • Steroid yapılı hormonlar kolesterolden sentezlenir • Katekolaminler serbest tirozinden Tiroid hormonları ise Tg molekülü üzerindeki tirozinden sentezlenir 14 Peptit - Protein Yapılı Hormonların Depolanması • Pürtüklü endoplazmik retikulumda (RER) preprohormon veya prohormon olarak sentezlenir • Golgi’de membranöz veziküller halinde depolanır • Prohormon, proteolizden sonra aktif hormon haline geçer • Granüllerde en fazla 1gün’lük ihtiyacı karşılayacak miktar hormon depolanır. 15 Tirozin Türevi Hormonların Depolanması • Adrenal medulla ve sinir uçlarındaki katekolaminler suda çözünür protein olan kromograninler ve ATP ile bağlı olarak granüller şeklinde depolanır. • Depolarda birkaç günlük hormon vardır. Tiroid bezinde tiroid hormonları birkaç haftalık hormon depolanır. 16 Steroid Hormonların Depolanması Sentez sonrası depolanmaz, bekletilmeden salgılanır Birkaç saatlik aktiviteye yetecek miktar depolanır 17 SALGILANMA Peptid/protein yapılı hormonlar, katekolaminler : eksositoz ile hücre dışına taşınır, Ca2+ olayı başlatır. Steroid hormonlar ve tiroid hormonları : basit diffüzyon ile hücreden salınır. 18 Salgılanma hızları Farklı Salgılanma negatif veya pozitif geriye beslenme (feed-back, feed-forward) ile kontrol edilir. Çoğu negatif feed-back ile kontrol edilir 19 İnsulin salgılanmasında önemli etkenler 9 Metabolik – arginin, lösin, ketoasitler 9 Endokrin – glukagon, somatostatin, epinefrin 9 Sinirsel – α ve β agonistler Fakat başlıca fizyolojik düzenleyici glukozdur. 20 ¾ Plazma glukozun artışı ile pankreas langerhans adacıkları β-hücreleri insulin salgılamasını arttırır, ¾ İnsulin dokunun glukozu alarak kullanmasını artırır, plazma glukozu düşer ¾ Glukoz düzeylerinin düşmesiyle insülin salgılanması azalır 21 Bazı hormon salgılanması ritmik özellik gösterir. Hipofiz hormonları - 24 saat aralıkla - karanlık / aydınlık - uyku’ya eşzamanlı Sirkadiyen salgılanır Kortizol - Sabah uyandıktan hemen sonra pik ACTH - Gün boyunca azalır - Uykunun ilk saatlerinde en düşük Kadınlarda gonadotropinler, östrojen ve progestron 1 aylık dönemde ritmik salınım 22 TAŞINMA Peptit/ protein yapılı (hidrofilik ) Katekolaminler serbest Steroidler Tiroid hormonları ( hidrofobik) spesifik proteinlerle 23 Kortizol – kortikosteroid bağlayıcı globulin transkortin CBG Tiroid hormonları- tiroksin bağlayıcı globulin TBG Seks hormonları - seks hormonları bağlayıcı globulin SHBG 24 Taşıyıcıya Bağlanmanın Özellikleri ¾ Bağlanma nonkovalan, geriye dönüşlü ¾ Taşıyıcıya özgünlük reseptörlere özgünlükten daha az CGB kortizol yanısıra progesteron da taşır ¾ Taşıyıcıya bağlı hormonlar dolaşımda az oranda da serbest bulunur T4 %0.02-0.04’ü serbest Serbest biyolojik etkinliğe sahip 25 Neden Bağlayıcı? ¾ Bağlanma ile suda çözünürlük birkaçyüz kat artar ¾ Taşıyıcı küçük aa yapılı hormonların böbrek glomerüllerinden geçişi önler ¾ Proteazlara karşı korur, kandaki yarı ömür uzar 9 Serbest hormonların yarı ömürleri kısa 26 Serbest taşınan hormonların dolaşımdaki miktarları kısa sürede hızla artar Uyarı geldiğinde Peptit yapılılar 5-100 kat Katekolaminler 5-10 kat artar Proteinlerle taşınanlar ise kısa sürede büyük değişiklik göstermez. 27 YIKIM • Peptid-protein yapılı hormonlar İnsulin - Hedef doku - Karaciğer - Böbrek proteolize uğrar • Hormon reseptör aracılı endositoz ile hücre içine alınır ve lizozomlarda hidroliz edilir • Reseptör sayısı azalırsa dolaşımdaki hormon yaşam süresi artar. 28 Oksitosin ve angiotensin küçük mol ağırlıklı, peptit yapılı plazmada proteolize uğrar. 29 TSH, LH, FSH, hCG Glikoprotein yapılı Karbohidrat birimlerinin terminal komponenti olan siyalik asit glikozidazlarla koparılır , galaktoz kalıntıları ortaya çıkar ve karaciğerde reseptörler tarafından tanınarak plazmadan hızla uzaklaştırılır 30 Katekolaminler , Steroidler, Tiroid hormonları Enzimatik değişikliklerle inaktive edilir Testosteron dihidrotestosteron T4 T3 Dönüştürülerek metabolize edilir 31 RESEPTÖRLER Hücre dışı sıvıda: Hormonlar 10-15–10-9 M Steroller Peptitler Proteinler 10-5 – 10-3 M Benzer yapılar Hedef hücrenin çok düşük miktardaki hormonları birbirinden veya diğer moleküllerden ayırması güç Diğer moleküller / Hormon = 106 – 109 Mol/L 32 Membran, sitoplazma, çekirdekte yer alır Ligant spesifisitesi gösterir Dokuya hedef doku olma özelliği verir Protein Ligant-reseptör etkileşimi semienzimatik reaksiyonu andırır 33 Reseptörler 3’e ayrılır 1. İntrinsik enzimatik aktivite gösterenler - Tirozin kinaz: İnsülin, EGF - Tirozin fosfataz: CD4 (cluster determinant -45) - Guanilat siklaz : ANF - Serin/treonin kinaz : Aktivin, TGF-β 34 2. G Proteinlere eşlenik Reseptörler (GTP-binding and hydrolyzing protein) - Adrenerjik reseptörler - Koku reseptörleri - Hormonlar (Glukagon, angiotensin, ADH, bradikinin) 35 3. Hücre içi yerleşimli reseptörler - Ligant bağlandıktan sonra nukleusa göç eder, - Ligant-reseptör ikilisi gen transkripsiyonu üzerinde etkili 36 Tirozin Kinaz Aktiviteli Reseptörler Tirozin kinaz aktivitesi gösteren proteinlerin tirozinleri fosforile olduktan sonra SH2 bölgesi içeren proteinleri ile etkileşir SH2 ilk kes Src proto onkogen’de görüldü Src homology domain 2 = SH2 RTK ve SH2 içeren protein etkileşimi ile proteinin tirozinleri fosforillenir, ve enzimatik aktivitesi değişir 37 SH2 İçeren Proteinler Phospholipase C γ (PLCγ) Proto-oncogen c-Ras associated GTPase activating protein (ras GAP) Phosphatidylinositol-3-kinase (PI-3K) Protein phosphatase-1C (PTP1C) 38 Reseptör Olmayan Protein Tirozin Kinazlar - Hücre büyümesi - Proliferasyonla ilişkili olaylarda raslanır İki aile: 1. Archetypal ailesi : Src ile akraba 2. Janus Kinazlar 9 Kendisi tirozin kinaz aktivitesi göstermeyen reseptörler , tirozin kinaz aktivitesi gösteren proteinlere bağlanır 39 Örnek : - Sitokin reseptörleri IL2 - T Hücreleri CD4, CD8 yüzey glikoproteinleri - T Hücreleri antijen reseptörleri 40 Reseptör- Protein Etkileşimine Örnek : İnsülin Reseptörleri - İntrinsik tirozin kinaz aktivitesine sahip , fakat direkt etki edemez - Otofosforilasyon sonrası: enzimatik aktif SH2 grubu içeren proteinlerle eşleşir (PI-3K, PLC-γ) 41 IRS 1 İnsülin Reseptör Substrat 1 - SH2 bölgesine benzer motifler içerir - PI-3K ile kompleks yapar Bu nedenle docking= adaptör protein Grb2 growth factor receptor-binding protein 2 Adaptör protein ! 42 Serin/Treonin Kinaz Reseptörleri - TGF-β reseptörleri intrinsik serin/treonin kinaz aktivitesi gösterir -TGF-β ailesinde 30’dan fazla protein • Aktivin • İnhibin • Kemik morfojenik proteinler 9 Hücresel çoğalma,başkalaşım, hareket, adezyon işlemlerinde görülür 43 Reseptör Olmayan Serin/Treonin Kinazlar cAMP bağımlı protein kinaz (PKA) Protein Kinaz C (PKC) Mitogen aktive protein kinaz (MAP kinaz) 44 PKC Serin/Treonin kinaz DAG (diacilgliserol) ve Ca iyonu varlığında maksimum aktif 9 PKC’nin EGF reseptörlerini fosforillemesi ile tirozin kinaz aktivitesi down regüle olur 45 MAP Kinazlar Hücre büyümesi ile ilgili (Mitogen activated kinase) MAPK ; RTK veya reseptör olmayan tirozin kinazların substratı değil, MAPKK, MAPKKK üzerinden aktiflenir Raf = MAPK Kinaz protoonkogen 46 Fosfolipazlar ve Fosfolipitler Hormonun reseptöre bağlanması ile PLC-γ aktive olur. - PLC-γ SH2 içerir, RTK ile etkileşir - PLC-γ aktiflenmesi PIP2 DAG + IP3 hidrolizi yapar, IP3, depo Ca çıkışına neden olur, DAG ve Ca PKC’yi aktifler 47 Fosfolipaz D ve A2 membran fosfatidil kolinleri hidroliz eder PLD PC Fosfatidik asit DAG PLA2 PC FFA + Lizofosfatidil kolin Yağ asitleri ve LizoPC DAG’ın stimule ettiği PKC yolunu açar 48 Fosfatidilinozitol-3-Kinaz (PI-3K) RTK veya reseptör ilişkili PK’lar tarafından tirozinleri fosforillendiğinde aktifleşir SH2 içerir, reseptörlerle veya PK’larla bu bölge ile bağlanır Fosfatidil inozitolleri fosforiller, PLC-γ için substratlar ortaya çıkar, DAG ve IP3’ün yarattığı kaskad açılır 49 G-Proteinlere Eşlenik Reseptörler (GPCR) 1. Adenilsiklazı aktifler, cAMP artar - β-Adrenerjikler - Glukagon - Koku reseptörleri 2. PLC-γ yolunu aktifler - Angiotensin - Bradikinin - Vazopressin 3. Fotoreseptörler Transducin adı verilen G proteinlere eşlenir 50 Asetil Kolin Reseptörleri yüzey reseptör asetilkolin P P PI-PLCβ G protein P P PIP2 Kas kasılması DAG ( membranda kalır) aktif IP3 artmış [Ca++] Protein Kinaz C kas kasılmasında artış IP3 reseptör ( ligand-gated chanel) düz endoplasmik retikulum 51 Tirozin Kinaz Aktiviteli Reseptörler 52 Reseptörlerin internalizasyonu Birçok H-R kompleksi membrandan endositoz ile hücre içine alınır. İnternalizasyon X eksositoz - Hormon - Reseptör kompleksi klatrin kaplı çukurcuklara (coated pits) bağlanır - Kaplı veziküller halinde sitoplazmaya girer - Kılıf yırtılır, birbirleri ile birleşerek reseptozomları oluştururlar. 53 İnternalizasyon sonrası ¾ - Golgi cisimciği ile birleşir veya - Veziküller lizozomlarla birleşerek reseptör ve hormon yıkılabilir ¾ H-R lizozomda ayrılır hormon yıkılır, reseptör membrana döner ¾ Eksojen ligant olmadığı zaman reseptör kaplı kuyucuklarda saklanır. 54 55 Sinyalin Sonlanması 1. G proteinin α subünitini GTPaz aktivitesi ile, Bu sistem GTP az Activating Protein (GAP) gerektirir 2. Ligant konsantrasyonunun azalması 56 3. Reseptör desensitizasyonu Ligant uzun süreli mevcutsa: G-protein receptor kinase (GPRK), reseptörü fosforiller Fosforillenmiş reseptöre arrestin bağlanması reseptörü inaktive eder 57 Etki Mekanizmalarına Göre Hormonların Sınıflandırılması 1. Hücre içi reseptörlere bağlanan hormonlar Androjenler Glukokortikoidler Kalsitriyol (1.25[OH]2-D3) Mineralokortikoidler Östrojenler Progestinler Retinoik asit Tiroid hormonları (T3 veya T4) 58 2. Hücre yüzey reseptörlerine bağlanan hormonlar A. İkinci haberci cAMP α2 - Adrenerjik katekolaminler β - Adrenerjik katekolaminler Adrenokortikotropik hormon (ACTH) Anjiyotensin II Antidiüretik hormon (ADH) Follikül uyarıcı hormon (FSH) Glukagon Kalsitonin 59 Koriyonik gonadotropin, insan (hCG) Kortikotropin salıcı hormon (CRH) Lipotropin (LPH) Lüteinleştirici hormon (LH) Melanosit uyarıcı hormon (MSH) Paratiroid hormonu (PTH) Somatostanin Tiroid uyarıcı hormon (TSH) 60 B. İkinci haberci cGMP Atriyal natriüretik faktör (ANF) Nitrik oksit (NO) 61 C. İkinci haberci kalsiyum veya fosfatidilinositol (veya her ikisi) olan hormonlar α1 – Adrenerjik katekolaminler Anjiyotensin II Antidiüretik hormon (ADH, vazopressin) Asetilkolin (müskarinik) Gastrin Gonadotropid salıcı hormon (GnRH) Kolesistokinin Oksitosin P maddesi Tirotropin salıcı hormon (TRH) Trombositten türeyen büyüme faktörü (PDGF) 62 D. İkinci haberci bir kinaz veya fosfataz şelalesi olan hormonlar Büyüme hormonu (GH) Epidermal büyüme faktörü (EGF) Eritropoietin İnsülin İnsüline benzer büyüme faktörleri (IGF-I, IGF-II) Prolaktin (PRL) Koriyonik somatomammotropin (CS) Sinir büyüme faktörü (NGF) Trombositten türeyen büyüme faktörü (PDGF) 63 Tip Grup 1 Grup 2 Steroidler Polipeptitler İyodotironinler Proteinler Kalsitriyol Glikoproteinler Retinoidler Katekolaminler Çözünürlük Lipofil Hidrofil Taşıyıcı Var Yok Plazma yarı ömrü Saatler-günler Dakikalar Reseptör Hücre içi Membran Aracı Horm-res ikilisi cAMP, cGMP, Ca2+, DAG, IP3, kinaz şelalesi 64 I. Grup. Hücre içi reseptörlere bağlanan hormonlar • Lipofil olduklarından membrandan geçerler. • Kendilerine spesifik reseptörlere bağlanırlar. • Hormon-reseptör ikilisi ortam sıcaklık ve tuzuna bağlı olarak aktivasyona uğrar • Sonuçta çekirdekteki kromatine bağlanabilecek şekilde boy, konformasyon, yüzey yükünde değişiklik olur 65 • Bazı durumlarda aktivasyon reseptörden ısı şok proteini Hsp 90 - kopması ile olabilir Bu birleşmenin sitoplazma mı yoksa nukleusta mı olduğu şüphelidir Sonuçta H-R çifti DNA üzerinde spesifik HRE’e bağlanır spesifik genler aktiflenir veya inaktiflenir 66 Gen üzerinde transkripsiyonel olarak ‘’etkin‘’ kromatin bölgeleri vardır. Genlerin 5’ tarafında en az iki tane düzenleyici eleman yer alır. 1. Promotor eleman (PE) 2. Hormon yanıt elemanları (HRE) 67 Promotor Eleman (PE) RNA polimeraz II’nin DNA’ya bağlanma noktasını belirler, Dolayısı ile: Transkripsiyonun doğru başlamasını sağlar 68 Hormon Yanıt Elemanları (HRE) Transkripsiyonun başlama sıklığını değiştirir 9 Her hormonun kendine ait HRE’i vardır. 9 Çok sayıdadır, HRE sayısı reseptör sayısından fazladır 9 HRE’lerin birer ortak dizilimi vardır 69 Farklı yapılar ? Peptid yapılı hormonlar da etkilerini HRE üzerinden gösterir 2. Habercisi cAMP olan birçok hormon transkripsiyonu etkiler 70 71 72 Lipofilik hormon reseptörleri: 9 Steroid hormon 9 Tiroid hormonları 9 D Vitamini 9 Retinoik asit “ Çinko parmak yapı ” Reseptörlerin merkezinde, 66-68 aa’lik bir bölge, DNA molekülüne bağlanan bölge İki Zn2+ iyonunu, 8 sistein bağlar 73 Zn- Parmak yapı: Steroid hormon reseptörleri haricinde - Dioxin (toksin) - Onkogen erb-A protein ürünü bağlayan reseptörlerde de görülür 74 Hormon agonisti Hormon reseptörüne bağlanır ve hormon etkisini başlatır Oral kontraseptivler Hormon antagonisti Reseptöre bağlanır, hormon etkisini başlatmaz, Etkiyi bloke eder 75 II Grup, Peptid yapılı , membran reseptörleri olan hormonlar • Suda çözünürler • Taşıyıcıları yoktur , kısa ömürlüdür • Reseptörleri integral membran proteinleridir • Hücre içi haberciler kullanırlar 76 İkinci Haberciler cAMP Adenil Siklaz Sistemi Aktif bölgesi membran iç yüzünde enzim Adenil siklaz ATP cAMP Mg 2+ 77 cAMP Yolu cAMP üzerine etki dokudan dokuya değişir Adrenalin kasta cAMP çok artar karaciğerde daha az artar kasta az artar karaciğerde çok artar Glukagon 78 Birçok hormon hücre içi cAMP düzeyini arttırır, bir kısmı da azaltır cAMP yoluyla çalışan hormonlar etkilerini tek bir adenil siklaz molekülü üzerinden özgün reseptörleriyle gösterir Adipoz hücrede adrenalin, ACTH, glukagon, MSH ve ADH adenil siklazı uyarır ve cAMP’yi arttırır Bir reseptör tahrip olursa diğerlerinin etkisini değiştirmez veya etki additif değildir 79 Hormon - reseptör etkileşmesiyle adenil siklaz veya diğer efektör moleküller etkinleşir Reseptörler efektörlere GTP bağlayıcı protein (G proteini) vasıtasıyla bağlanır Efektörler - Adenil siklaz (αs), - K+ kanalı (αi, αo) - Fosfolipaz Cβ1 (αq) 80 Adenil Siklaz Membranının iç yüzünde yer alır ATP ‘den cAMP oluşturur Bazı hormonlar cAMP üretimini uyarır (s) Bazısı inhibe eder (i) 81 Adenil Siklazı Uyaran Hormonlar ACTH Kalsitonin ADH LH β-Adrenerjikler LPH CRH MSH FSH PTH Glukagon TSH hCG 82 Adenil Siklazı İnhibe Eden Hormonlar α2- Adrenerjikler Anjiotensin II Asetilkolin Somatostatin 83 G Proteinleri Membranın sitozolik yüzeyine bağlıdır Gs (uyarıcı) veya Gi (inhibe edici) α, β, γ altbirimlerinden oluşan trimer β, γ daima beraber bulunur . 84 Hormon-reseptör bağlanması ile reseptörde konformasyonel değişim olur GDP bağlamış olan α altbirim ayrılır, GTP bağlar ve adenil siklaza bağlanarak enzimi aktifler αβγ GTP α GTP + βγ GTPaz 85 Gs αs GTPaz etkinliğine sahip αs - GTP GTP GDP’ye hidrolizi ile etkisizleşir αs-GDP tekrar βγ dimerine bağlanarak inaktifleşir αsβγ -GDP = Trimerik Gs meydana gelir 86 Gi Gs proteininden daha fazla Gi bulunur Hi ‘nun Ri’ye bağlanması ile, Gi aktiflenir αi – GTP bağlar ve β γ ayrılır βγ , αs ‘e bağlanarak αβγ rejenere edilir, adenilsiklaz aktivitesi ortadan kalkar. 87 Adenil siklaz aktivatörleri Kolera toksini G protein αs arginin aminoasidiniADP ribozilasyonu ile αs’in GTPaz aktivitesini bloke eder , GTP sürekli aktif formda kalır, adenil siklaz sürekli uyarılı, cAMP artar, Lümene su ve Na atılır diyare 88 Boğmaca toksini Gi ,αi’nın sistein aminoasidi ADP ribozilasyonu ile inaktif GDP-bağlı durumda tutar,αβγ ayrılamaz, Gi adenil siklazı inhibe edemez, Adenil siklaz sürekli etkinleşir, Öksürük,solunum yolu epitel hücrelerinde mukus sekresyonu artar 89 ADP ribozilasyon NAD+ yapısından ADP-riboz birimini α subunitin arginin/sistein aminoasidine taşıyan enzimatik aktivite 90 G protein 1. adım ligant reseptor αγ GDP β 91 G protein 2. adım αγ GTP β GDP 92 G protein 3. adım efektör γ β α GTP İkinci haberci 93 G protein 4. adım GDP 2 ATP GRK 2 ADP P P Arrestin γ β α GDP Pi stops GTPase activating protein (GAP) 95 Protein Kinaz A İki düzenleyici (R ), iki katalitik (C) altbirim 4cAMP bağlar 4 cAMP + R2C2 R2 . (4 cAMP) + 2C 96 Bağlanma ile katalitik altbirimler serbestleşir Aktif C altbirimi Mg2+ varlığında ATP’nin γ fosfatını çeşitli proteinlerdeki serin veya treonin kalıntısına aktarılmasını katalizler 97 98 Fosfodiesterazlar cAMP’yi arttırarak etkiyen hormonların bu etkileri cAMP’nin fosfodiesterazlarla hidrolizi ile ortadan kalkar. fosfodiesteraz cAMP 5’AMP Kafein gibi metillenmiş ksantin türevleri fosfodiesteraz inhibitörleridir, cAMP düzeyini arttır, hormon etkilerini taklit eder veya bu etkileri uzatır 99 Reseptörlerin Desensitizasyonu Örnek: Epinefrin düzeyi kanda uzun süreli yüksekse : β-adrenerjik reseptör kinaz (β-ARK) reseptörü fosforilleyerek β-arrestin molekülünün bağlanabileceği bölge oluşturur. β-arrestin bağlanması reseptör ile G proteinleri arasındaki etkileşmeyi engeller . 100 Hormon bağlanmamış reseptör fosforillenmez! Arrestin bağlamış reseptörler endositoz ile veziküllere alınır, Burada defosforillenir ve membrana döner Hücre tekrar hormona duyarlı hale gelir. 101 İkinci habercisi cGMP olan hormonlar Guanil siklaz GTP cGMP İki tip guanil siklaz : 1. Suda çözünür (sitozolde) 2. Membran bağlı 102 Atriyopeptinler Atriyumdan salgılanır - Natriürez - Diürez - Vazodilatasyon - Aldosteron salgılanmasının inhibisyonu Atriyalnatriüretik faktör (ANF) membrana bağlı guanilsiklaza bağlanarak muhtemelen cGMP artışına neden olur • 103 cGMP etkilerini cGMP’ye bağımlı protein kinaz (PKG) ile yapar Aktif PKG , PKA ya benzer yapıya sahip, Substratlarındaki serin ve treoninleri fosforiller 104 NO cGMP artırır NO damar endotel hücresinde sentezlendikten sonra difüze olur, kalp kası ve damar düz kas hücreleri sitozolünde guanil siklazın ‘’Hem’’ yapısına bağlanır, cGMP artar 105 cGMP’nin etkileri ¾ PKG, miyozin hafif zincir proteinlerini fosforilleyerek düz kas gevşemesine ve vazodilatasyona neden olur ¾ Ca2+ iyonlarının sitozolden hücre dışına taşınmasını uyarır 106 cGMP , cGMP fosfodiesteraz ile yıkılır Viagra cGMP fosfodiesteraz’ı inhibe eden sildenafil içerir 107 Guanil siklaz 108 C. İkinci Haberci olarak Kalsiyum Veya Fosfoinositoller İyonize Kalsiyum‘un ilgili olduğu olaylar - Kas kasılması - Uyarı salgılama - Kan pıhtılaşması - Enzimatik aktivite - Membran uyarılması - Hücre içi ikinci haberci 109 Sitozolik Ca2+ düzeyi 3 yolla değişebilir 1. 2-C sınıfı hormonlar , Ca2+’nın membrandan geçişini artırır Bu işlem Ca2+ için yüksek kapasite fakat düşük affinite gösteren Na+- Ca 2+ değişim mekanizması ile yapılır α1 – Adrenerjik katekolaminler Anjiyotensin II Antidiüretik hormon (ADH, vazopressin) Asetilkolin (müskarinik) Gastrin Gonadotropid salıcı hormon (GnRH) 110 2. Ca2+ - 2H+ ATP’az pompası : Ca2+ hücre dışına atar. Bu pompanın Ca2+’ya affinitesi yüksek, kapasitesi düşüktür Muhtemelen hücre içi düzeyin ince ayarından sorumlu 3. Ca 2+ mitokondride ve ER’daki havuzlarda depo edilir veya buradan çıkarılır 111 Kalmodulin • 4 Ca2+ Bağlama bölgesine sahip, protein • Bölgelerin dördünün de Ca2+ ile dolmasıyla konformasyonel değişiklik olur Molekül α-sarmal yapı kazanır • Yapı değişikliği kalmoduline bağlanan enzimleri aktif veya inaktif yapar • İşlem c AMP’nin protein kinazA’ya bağlanmasına benzer 112 Aktif Kalmodulin İnaktif 113 Kalmodülin ve Ca 2+ tarafından düzenlenen enzimler Adenil siklaz Ca2+’ya bağımlı protein kinaz Ca2+ - Mg 2+ ATPaz Ca 2+ - Fosfolipide bağımlı protein kinaz Siklik nükleotid fosfodiesteraz Gliserol-3-fosfat dehidrogenaz Glikojen sentaz Guanilil siklaz 114 Miyozin kinaz NAD kinaz Fosfolipaz A2 Fosforilaz kinaz Fosfoprotein fosfataz 2B Piruvat karboksilaz Piruvat dehidrogenaz Piruvat kinaz 115 Kalmodulinin katıldığı olaylar • Enzim aktivasyonu • İyon taşınması • Birçok çatı elemanı etkinliğini düzenler. β-adrenerjik denetim altındaki - Hücrede konformasyon değişikliği - Hücre hareketliliği - Mitozis - Granül salınması ve endositoz 116 Kalsiyum hormon etkisinin aracısıdır Vazopressin ve α1-agonistler Karaciğer hücrelerine bağlandığında sitozolik Ca2+ düzeyi ve fosforilaz a aktivitesi artar 117 fosforilaz b kinaz Fosforilaz b İnaktif fosforilaz a aktif dönüşümü ile fosforilaz enzimi aktifleşir. Bu kinazın δ altbirimi kalmodülin içerir Etkinliği ile hücre içi Ca2+ düzeyi artar 118 Hücreye Kalsiyum Sağlanması İlk kaynak hücre içi organellerdeki depolar Erken etki için kullanılır! Uzun süreli etki için - Hücre içine Ca2+ taşınması - Ca2+’nın dışa atılımının inhibisyonu gerekir Bu cAMP’ye bağımlı bir olaydır 119 120 Fosfatidilinozitol ürünleri ve Ca 2+ Yoluyla Etkiyen Hormonlar Hormonlar Asetil kolin α1-Katekolaminler ADH 121 IP3 and Protein kinaz C farklı hücrelerde farklı etki gösterir IP3 1. Damar düz kas 2. Düz kas 3. İskelet kası 4. Platelet kasılma kasılma kasılma kasılma 122 Protein Kinaz C Hücre büyümesi, farklılaşma (differentiation) 1. Platelets 2. mast hücresi 3. düz kas 4. Sinir hücresi 5. adipos doku 6. karaciğer serotonin salınması histamin salınması kasılma nörotransmitter salınımı yağ sentezi glikojen sentezi 123 D. İkinci haberci olarak Tirozin Kinaz Aktivitesi • • • • • İnsülin EGF IGF-I FGF PDGF Epidermal growth faktör İnsülin benzeri büyüme faktörü I Fibroblast büyüme faktörü Trombosit kaynaklı büyüme faktörü reseptörleri tirozin kinaz etkinliğine sahiptir. 124 Büyüme hormonu Prolaktin Eritropoetin Sitokinler Reseptörleri tirozin kinaz aktivitesi göstermez Fakat : Hormonlar reseptörlerine bağlandıkları zaman sitoplazmik tirozin kinaz aktiviteli enzim aktivasyonuna neden olur 125 • Büyümenin kontrolü • Farklılaşma • inflamasyon Olaylarına katılan ligantları bağlayan reseptörlerin tirozin kinaz aktivitesine sahip olduğu, veya Tirozin kinaz aktivitesine sahip proteinlerle birlikte oldukları görülmüştür 126 Tirozin kinazlar tirozin kalıntılarını fosforillerler Tirozin kinaz etkinleşmesi Fosforilasyon - defosforilasyon şelalesini Başlatır Memelilerde tirozin fosforilasyonu nadir görülür. Tüm aminoasidlerin fosforilasyonunun % 0.03’den azını oluştururlar. 127 Tirozin kinaz aktivitesi 2 yoldan yürür 1. Ras Aktivasyonu 2. JAK aktivasyonu 128 RAS AKTİVASYONU 4 Tip reseptör mevcut EGF, PDGF, FGF reseptörleri monomerik, İnsülin reseptörleri tetramerik yapıdadır. N terminal ligant bağlama, C terminal ise enzimatik aktivite bölgesidir. 129 EGF İnsülin PDGF FGF 130 İNSÜLİN RESEPTÖRÜ Heterotetramerik , glikoprotein yapısında α-altbirimi Sistein zengin bölgeler hormon bağlar β altbirimi Tirozinkinaz aktivitesi ve otofosforilasyon özelliği taşır Burada yer alan lizin tirozin kinaz aktivitesinden sorumludur, başka aa gelmesi ile tirozin kinaz aktivitesi kaybolur 131 132 133 Reseptörlerin fosforillenmiş tirozinlerine SH2 bölgesi taşıyan proteinler bağlanır SH2 bölgesi ilk kez sarkoma oluşumuna sebep olan , Rous sarkoma virüs onkogeni tarafından kodlanan src proteininde bulunmuştur SH2 ve SH3 Sinyal ileti proteinlerinde bulunur 134 Grb-2 Büyüme faktörü reseptörüne bağlanan proteindir, SH2 ve SH3 bölgelerine sahip Grb-2 SH2 ile fosforillenmiş tirozinlere, SH3 ile mSOS proteinine bağlanır mSOS G proteinidir, p21 Ras proteinine bağlanır, GDP-GTP değişimini katalizler 135 Ras Proteinleri GTPaz aktivitesine sahip aile M= 20kDa-35kDa p21 Ras GTP bağlı aktif şekli hücre büyümesi ve farklılaşmasını uyarır p21Ras MAPKKK (Raf1) MAPKK MAPK kinaz aktivasyon yolunu açar 136 MAPKKK MAPK MAPKK serin treonin ve tirozin fosforiller 137 MAPK Çekirdeğe girerek : transkripsiyon faktörlerini (TF) fosforiller Sonuçta : Gen transkripsiyonu translasyonu artar İnsülin ve büyüme faktörlerine cevap oluşur 138 Ras aktivasyonunda • Doku duyarlığını arttıran amplifikasyon olur • Diğer sinyal mekanizmaları ile etkileşim içinde 139 Mutant p21 Ras • Glisin yerine valin yer alır • Çok düşük GTPaz aktivitesi • Akciğer, kolon ve pankreas kanserleri ile mutant Ras 21arasında ilişki var GAP proteini • Ras proteininin GTPaz aktivitesini artırır • Mutant p21 Ras proteinini etkilemez 140 141 (IRS) Insulin Receptor Substrate IRS-1 Ras aktivasyonuna katılır IRS-2 • Lipit kinaz aktivasyonuna katılır • Fosforillenmiş IRS-2’ye SH2 bölgesi ile fosfatidil inozitol 3 kinaz (PI-3K) bağlanır fosfatidil inozitol 4,5 bifosfatı (PIP2) fosfatidil inozitol 3,4,5 tri fosfata çevirir (PIP3) PIP2 PI-3K PIP3 142 PIP3 • İkinci haberci • İnsülin reseptörlerinin endositozu sağlanır Bu şekilde hedef doku duyarlığı kontrol altında tutulur 143 EGF Reseptörü • Aktif reseptörün fosfatlanmış tirozinleri Fosfolipaz C-γ1 (PLC-γ1) izoformunu SH2 bölgesinden bağlar • Enzim SH3 bölgesi fosforillenerek aktiflenir, membrana bağlanır PIP2 Sonuç PLC IP3 + DAG Sitozolde Ca2+ artar Protein kinaz C aktiflenir 144 Meme , Yumurtalık , Mide Kanserleri ErbB Proteini • Viral onkogen tarafından kodlanır • EGF reseptörüne benzer, EGF bağlamaz • Sürekli tirozin kinaz aktivitesi gösterir • Kontrolsüz büyümeye yol açar 145 2. JAK Aktivasyonu Büyüme hormonu Prolaktin Eritropoetin Sitokinler Reseptörleri : • Tirozin kinaz aktivitesi göstermez • Tirozin kinaz aktiviteli sitoplazmik proteinlere bağlanırlar JAK1 JAK2 TYK 146 • Hormonun reseptöre bağlanması ile JAK kinaz fosforillenerek aktifleşir • Aktif JAK-P reseptörün tirozinlerini fosforiller • Fosforillenmiş bölgelere SH2 bölgesi bulunan proteinlere bağlanır -STAT ; GRB 2 ; PLC-γ ; Pl-3K ; GAP • Reseptöre bağlanan STAT, fosforilenir, dimerize olur, çekirdeğe girerek transkripsiyonu düzenler. 147
