Darvas Zsuzsa, László Valéria

Sejtbiológia

A Ca2+ mint másodlagos hírvívő

A különböző hormonokra adott válaszreakció kiváltásában nemcsak cAMP-függő enzimek vannak, hanem olyanok is, amelyek aktiválódásához Ca2+-ra van szükség. A sejtek citoszoljában azonban igen alacsony a Ca2+ koncentrációja. A Ca2+ szint emelkedésnek két forrása van: vagy a sejten kívüli térből kerül be a Ca2+, abban az esetben, ha a receptor ioncsatornához kapcsolt, vagy a sejten belüli raktárakból. Ezek a raktárak elsősorban az SER és a mitokondriumok.

A SER-ből való Ca2+ felszabadulás a következőképpen történik. A trimer G-proteinek között vannak olyanok, a Gq jelűek, amelyek nem az adenil-ciklázt, hanem egy másik enzimet, a foszfolipáz-C-t aktiválják. A foszfolipáz-C elbontja a plazmamembrán inozitol foszfolipidjei közül a foszfatidil-inozitol-biszfoszfátot (PIP2). A reakció során inozitol triszfoszfát (IP3) és diacilglicerin (DAG) keletkezik (XIII.7. ábra).

Az IP3 vízoldékony molekula, ami igen gyorsan a citoszolba diffundál, és a SER membránján lévő IP3 receptorhoz kötődik, amely Ca2+ ioncsatornát nyit ki. Az izomban lévő SER, pontosabban a szarkoplazmás retikulum Ca2+ ioncsatornái nem IP3 receptorhoz kapcsoltak, hanem egy ún. feszültség érzékeny fehérjével állnak kapcsolatban. Az elektromos impulzus hatására megváltozik a fehérje térszerkezete és ez nyitja ki a Ca2+ csatornákat (lásd A sejtek mozgása című fejezetet).

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1338setb_1088/#m1338setb_1088 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1338setb_1088/#m1338setb_1088)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1338setb_1088/#m1338setb_1088)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

XIII.7. ábra. Az inozitol foszfolipidek (PIP2)lebomlása.

Az aktivált receptor G-fehérjén keresztül aktiválja a foszfolipáz-C-t, ami IP3-ra és DAG-ra hidrolizálja a PIP2-t. Az IP3 Ca2+ -t szabadít fel a SER-ből, a DAG pedig aktiválja a protein kináz-C-t

Az IP3 legnagyobb része gyorsan lebomlik, kisebb része viszont tovább foszforilálódik IP4-é, amely az IP3-hoz hasonlóan, csak időben elnyúltabban növeli a Ca2+ szintet. A citoszol ionkoncentrációjának helyreállításában a plazmamembrán és az endoplazmás retikulum membránjának Ca2+-ATPáza vesz részt. Az előbbi kipumpálja a sejtből a Ca2+-ot, az utóbbi pedig, visszapumpálja a SER üregébe az ionokat, így ismét lecsökken a citoszol Ca2+ koncentrációja. Tehát a Ca2+ kijutása a SER-ből vagy bejutása az extracelluláris térből nem igényel energiát, de a visszajutása energia igényes folyamat.

Az IP3 hatását utánozzák a Ca2+ ionofórok, mint pl. az A23187, illetve az ionomicin. Az ionofórok kis hidrofób molekulák, amelyek jelentősen megnövelik a plazmamembrán ionokkal szembeni átjárhatóságát.

A sejtek citoszoljába jutó Ca2+-t a kalmodulin köti meg, amely minden eukarióta sejtben megtalálható. Lényegében az izomban jelenlévő troponin-C is egyfajta kalmodulin. A Ca2+-kalmodulin komplex enzimeket, a Ca2+-kalmodulin dependens protein kinázokat (CaM-kinázok) aktiválja. Az elsőnek felfedezett CaM-kináz, a simaizomsejtek miozin könnyűlánc- kináza volt, de számos olyan enzim van, amelynek a működéséhez Ca2+-kalmodulin kell.

A PIP2-ből származó másik molekula a hidrofób jellegű diacilglicerin, a DAG, a plazmamembránban marad és a protein kináz-C-t aktiválja (C-kináz vagy PKC) (lásd a XIII.7. ábrát). A PKC alapállapotban a citoszolban van, de amikor a Ca2+ koncentráció megemelkedik, a membránhoz helyeződik, ahol aktiválódik. A PKC-k hatása hasonló a PKAkéhoz, de természetesen mások a célfehérjéik, illetve a különböző sejtekben mások a célfehérjéik.

A DAG hatását a forbolészterek utánozzák, amelyek közvetlenül aktiválják a PKC-ket. A DAG-ból további lépések során arachidonsav is keletkezhet, amely szintén sejten belüli hírvívő molekula. Felhasználódhat az eikozanoid szintézisben is. Az eikozanoidok, mint pl. a prosztaglandinok minden sejtben keletkeznek, és sokféle hatás kifejtésében, pl. gyulladási reakciókban vesznek részt. A legtöbb gyulladást csökkentő gyógyszer, pl. a jól ismert aszpirin, de a kortizon is, a prosztaglandinok szintézisét csökkentve fejti ki a hatását.

A sejtekben a cAMP és a Ca2+ keletkezéséhez vezető út egymástól nem független, sok esetben találkozik egymással. Pl. azok az enzimek, amelyek a cAMP szintjét befolyásolják: Ca2+ kalmodulin szabályozás alatt állnak. A protein kináz A-k foszforilálhatnak Ca2+ ioncsatornákat, Ca2+ pumpákat, így megváltoztatva azok aktivitását. A fentieken kívül még számos példa van ennek a két jelátalakító útnak a kapcsolódására.

Az elmúlt évek során, az eddig említetteken kívül más, kis molekulasúlyú vegyületről is kimutatták, hogy másodlagos hírvivő szerepet tölt be, valamely külső jel átalakítási folyamatában. Az inozitol foszfolipidek bomlástermékein túl egyre nagyobb jelentőséget tulajdonítanak, más membránlipidek lebomlásából származó molekuláknak is. Így pl. a foszfolipáz-D (PLD) a foszfatidilkolint foszfatidsavra (PA) és kolinra hidrolizálja. Számos enzim, bizonyos protein kinázok, adenilcikláz stb., esetében bizonyult szabályozó hatásúnak a foszfatidsav, esetleg bomlástermékein, a DAG-on és lizofoszfatidsavon (LPA) keresztül. A DAGból származó arachidonsavat, mint lehetséges másodlagos hírvivő molekulát már említettük. Ca2+ mobilizációban, bizonyos enzimek aktiválásában játszik szerepet.

Egy másik membránlipidből a szfingolipidből is keletkezhet másodlagos hírvivő molekula. Több különböző szfingomielináz is hidrolizálhatja a szfingolipideket. A hidrolízis során ceramid keletkezik, amiről szintén kimutatták, hogy részben protein kinázok, ceramidaktivált protein kinázok (CAPK), részben pedig foszfatázok, ceramid-aktivált protein foszfatázok (CAPP) aktivátora. Két folyamatban jól ismert a ceramid szerepe, a TNF indukálta gyulladási reakciókban és az apoptózisban.

Tartalomjegyzék

Kiadó: Semmelweis Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 331 704 4

Orvostudomány Semmelweis Kiadó könyvei

Reméljük, hogy a hallgatóknak nemcsak egy olyan jegyzetet készítettünk, amelyet meg kell tanulniuk, de sikerült belevinnünk azt az érzést is, amely a jegyzet megírásakor és átírásakor eltöltött minket. Ez az érzés a csodálat. Milyen csodálatos kis egység a sejt, milyen tökéletesen és logikusan szervezett! Mi sem, és így a hallgató sem menekülhet meg a molekuláris szemlélettől, amely manapság a biológia és az orvostudomány minden területén uralkodóvá vált. Igyekeztünk csak annyi molekulát és molekuláris mechanizmust megemlíteni, amelyet feltétlenül szükségesnek tartottunk a sejtben zajló folyamatok megismeréséhez és megértéséhez. Kívánjuk, hogy a leírtak segítsék a hallgatókat más tárgyak anyagának megértésében és elsajátításában is. A jegyzet immáron negyedik, javított kiadását tartják a kezükben és persze ez is több, mint az előző. Mentségünkre legyen mondva a többlet nemcsak több szöveget, de több képanyagot és ábrát is jelent. Reméljük ez segít jobban megérteni a sejtekben zajló, néha bizony komplikált eseményeket. (a szerzők)

Hivatkozás: https://mersz.hu/darvas-laszlo-sejtbiologia//

BibTeX EndNote Mendeley Zotero