-
Wielostopniowa regulacja ekspresji genów:
- Kontrola transkrypcji
- RNA kontrola obróbki
- RNA kontrola transportu
- mRNA kontrola degradacji
- mRNA kontrola translacji
- kontrola aktywności białek
- kontrola degradacji białek
-
Szybkie i wolne odpowiedzi:
- zmieniona funkcja białek - szybkie odpowiedzi
- zmieniona ekspresja genów - wolne odpowiedzi
-
Receptory błonowe (3 klasy)
- Związane z kanałami jonowymi: wiązanie ligandu powoduje otwarcie lub zamknięcie kanału.
- Głownie w układzie nerwowym
- Związane z białkami G: wiązanie ligandu powoduje aktywację białek G, które będą aktywowały oddzielne enzymy lub kanały jonowe
- 7-krotnie przebijający błonę – większość leków ziała przez ten receptor
- Związane z enzymami: wiązanie ligandu aktywuje enzym w receptorze lub w towarzyszącej cząsteczce
- Geny włączone w 30% ludzkich nowotworów jest aktywowany przez typ receptorów
-
Receptory wewnątrzkomórkowe
- Małe wewnątrzkomórkowe hydrofobowe cząsteczki, jak sterydy mogą przechodzić przez błonę (np. estrogen, witamina D, hormon tarczycy, kwas retinowy) i wiążą się do wewnątrzkomórkowych receptorów.
- Kompleks hormon-receptor ma miejsce wiążące DNA i może aktywować transkrypcję bezpośrednio (lub jako homo- lub heterodimer)
- To zwykle inicjuje kaskadę transkrypcyjną
-
Białka regulatorowe
- Zmiana w cząsteczce białka, Transkrypcja, splicing, degradacja, translacja
- Zmiany konformacji przez związanie ligandu. Tylko związane białko może wiązać DNA
- Fosforylacja powoduje zmiany konformacyjne białek. Tylko fosfo-białka wiążą DNA
- Tylko dimery dwu białek mogą wiązać DNA
- Miejsce wiązania jest dostępne tylko po usunięciu inhibitora
- Aby wiązać DNA, białko musi ulec translokacji do jądra
-
Kowalencyjne i niekowalencyjne oddziaływanie reszt fosforanowych. Obecność (lub brak) reszt fosforanowych w białkach może wpływać na ich zdolność do interakcji i aktywacji
- Aktywacja domen enzymatycznych przez zmiany konformacyjne
- Zmiany strukturalne zezwalają (lub uniemożliwiają) wiązanie przez miejsce wiążące enzymu
-
Zmiany kowalencyjne i niekowalencyjne modyfikacje są odwracalne i to jest zasadą ich działania
?
-
Drugie przekaźniki
- W wielu drogach aktywowane są enzymy, które produkują duże ilości małych cząsteczek
- Te drugie przekaźniki rozprzestrzeniają sygnały przez dyfuzję w kierunku docelowych białek w różnych częściach komórki
- To może powodować wydzielanie innych drugich przekaźników
-
Wewnątrzkomórkowy cel
- Określenie końca drogi przekazu sygnału jest często trudne
- Na przykład, po transkrypcji może być syntetyzowana fosfataza, która fosforyluje jeden z enzymów
- Jednym z celów jest określenie zdarzenia, które jest „biochemicznie różne” (np. transkrypcja, metabolizm) jako wewnątrzkomórkowy cel.
-
Zaktywowany receptor
- Ufosforylowana tyrozyna może być specyficznie rozpoznana przez domeny SH2 i SH3 innych białek włączając białka adaptorowe
- Zaktywowany receptor może fosforylować te związane białka
-
Od kinaz tyrozynowych sygnał odbierany jest przez białka wewnątrzkomórkowe
-
Enzymy aktywowane na drodze fosforylacji PLC, PI3K, KTN
-
Białka adaptorowe SHC, GrB2, IRS
-
Białka związane z reorganizacją cytoszkieletu
-
czynniki transkrypcyjne STAT
-
-
Receptory:
- Wewnątrzkomórkowe
- Powierzchniowe
- Kanały jonowe – r. jonotropowe
- Związane z białek G – r. metabotropowe
- Związane z enzymem
- Receptory z cyklaza guanylynową
- R. z kinazą tyrozynową
- R. bez aktywności enzymatycznej
- R.z fosfatazą tyrozynową
- R. z kinazą serynowo-teroninową
-
Droga kinazy MAP
- Ras wiąże GTP i jest aktywowane przez rec. kinazy tyrozynowej
- Ras aktywuje Raf (MAPKKK)
- Rad fosforyluje i aktywuje MEK (MAPKK)
- MEK fosforyluje i aktywuje kinazę MAP
-
Ze względu na budowę i mechanizm transdukcji, można wyróżnić cztery duże nadrodziny receptorów:
- r. związane z kanałami (jonotropowe)
- r. związane z białkiem G (metabotropowe)
- r. związane z kinazą (zwykle tyrozyną)
- Receptory regulujące transkrypcję genów (jądrowe)
-
Kontrola ekspresji genów
- Aktywacja transkrypcji
- Wzmacniacze
-
Kontrola ekspresji genów
- Motywy czynników transkrypcyjnych
- Place cynkowe (Zinc fingers)
- Helisa-pętla-helisa (helix-loop-helix)
- Zamek leucynowy (Leucine zipper)
- Wspólne właściwości
- Strukturalnie stały zarys
- Sekwencje rozpoznające specyficzne DNA są prawidłowo usytuowane
-
Kontrola transkrypcji genów
- Represja Transkrypcji
- Struktura chromatyny – Acetylacja/Deacetylacja
-
Receptory jądrowe
- steroidowe (palimdromowy HRE)
- GR glukokortykoid
- PR progesteron
- AR androgen
- ER estrogen
- II klasy (direct repeat HREs)
- VDR, PPAR
- TR, FXR
- RXR, LXR
- RAR, PXR
- Ophran (Halfsite HREs)
- NGFI-B
- SF-I
- ERR
- ReVERB
-
Hormono-zależne – hormony stroidowe
- Receptor steroidowy
- Chaperony
- Koaktywatory
-
Hormono-niezależne – peptydowe czynniki wzrostu
- Dopamina
- cAMP
- PKA
- Cykliny/CDK
-
Najlepiej opisana endocytoza przez pęcherzyki pokryte klatryną (LDL-R, TfR, EGFR, i wiele GPCR
-
Internalizacja GPCR przy udziale klatryny często wymaga aktywacji przez agonistę beta-arestyny
- Beta-arestyna
- Udział w desentyzacji receptora
- Białko adaptorowe wiążące receptor do maszynerii endocytotycznej
- Ten typ endocytozy wymaga funkcjonowania dynaminy GTP-azy dla tworzenia pęcherzyków i odcięcia ich od błony komórkowej
-
Główne drogi recyklingu i degradacji
- Szybka droga – Rab4 i Rab5
- Wolna droga – Rabll
- Degradacja
- MVB
- cAMP1
- Ale niektóre białka mogą ulec recyklizacji do błony komórkowej albo do innych miejsc w komórce
- Późne endosomy
- Rab7,9,24. W lizosomach brak tych małych GTPaz
- Ważne:
- Mechanizm endocytozy może wpływać na końcowy los internalizowanego receptora. Np. TGF beta
- Internalizacja przez kaweole-przeznaczony do degradacji
- Internalizacja przez pęcherzyki z klatryną-promocja sygnału
-
Białko rusztowania – białko kluczowe dla funkcjonowania określonej ścieżki sygnałowej w komórce, stanowiące miejsce tworzenia się kompleksu z wielu składników danej ścieżki
-
Regulacja sygnalizacji przez rekrutację błony komórkowej
- Stymulacja receptora wyzwala mobilizację cytozolowych białek adaptorowych i enzymów do błony komórkowej, fosforylacja, przełączanie kompleksów sygnalizacyjnych, białek rusztowaniowych i elementy cytoszkieletu. Te przejściowe relokacje efektywnie kontrolują mechanizm włączenia drogi sygnalizacyjnej
- Klasyczny przykład tej kontroli:
- Kaskada Ras/MAPK przez rekrutacje do błony SOS à Przejściowa organizacja Ras jest niezbędna do efektywnej kontroli aktywności Ras
- Te same kaskady mogą operować na zdumiewająco różnych drogach kiedy są zlokalizowane w różnych komórkowych kompartymentach
- Wrażliwość input-output kaskady MAPK jest różna w zależności do miejsca rozpoczęcia sygnalizacji z błony komórkowej, ap. Golgiego i endosomów
-
Trifenyloetyleny
- Tamoksifen
- Droloxifene
- Toremifene
- Idoksifene
-
Steroidy
- ICI 164,384
- EM- 139
- ICI 182,780
-
-
-
Molekularne działalne estrogenów
- AP I – aktywator białka (protein)
- CRP – koregulator białka
- ER – receptor estrogenu
- ERE – estroge response element
- Poly II – polimeraza II
- TATA – adenina-tymina – bogate sekwencje ważne w transkrypcji
-
Estrogeny środowiskowe
- Przemysłowe:
- Pestycydy, związki przemysłowe
- Syntetyczny
- Doustne związki antykoncepcyjne
- Roślinne
- Izoflawony
- Lignany
- Kumestany
-
Badanie czynników zaburzających procesy endokrynne
- In VIVO
- Badanie dziko żyjących zwierząt
- Wzrost macicy
- Wpływ na rozwój seksualny stosując in utero lub neonatalną ekspozycję na wybrane czynniki
-
EDCs (endocrine disrupting chemicals)
- Fitoestrogeny
- Flawonoidy
- Genisteina
- Apigenina
- BiochninaA
- Kumestrol
- Lignany
- Enterolakton
- Mykoestrogenyy
- Zearalenon
- Ksenoestrogeny
- Pestycydy
- DDT
- Metoksychlor
- Przemysłowe związki – Alkifenole
- Oksyfenole (sufraktanty, kosmetyki)
- Estryftalowe (plastik, PCV)
- Bisfenol A i derivatives
- Plastik, denaturaty, xeroxing
-
Zakres działania czynników zaburzających procesy endokrynne
EDCs
- Agonista estrogenowy
- Antagonista estrogenów
- Zahamowanie dróg przekazywania sygnału
- Inhibitor enzymów
- Anty-oksydant
- Anty-androgen
- Inne układy endokrynne
-
Ah Receptor
- Człowieka AhR jest 96kDa
- Wiąże bezpośrednio dioksyny
- Rodzina receptorów-czynników transkrypcyjnych
-
Insulina: mechanizm działalnia
- Receptory błonowe
- Podjednostka a zawiera miejsce wiążące insulinę
- Podjednostka b ma aktywność kinazy tyrozynowej
-
Sygnalizacja przez receptor induliny
- Insulina wiążąc się do podjednostki alfa reguluje aktywność podjednostki beta
- Autofosforylacja podjednostki beta
- Wzrost kinazy tyrozynowej
- Fosforylacja innych substratów
- Aktywacja fosfoinositide 3-kinazy
- Fosforylacja MAP kinazy
-
Budowa insuliny
- 2 łańcuchy polipeptydowe połączone mostkiem dwusiarczkowym
- Wiązanie dwusiarczkowe w łańcuchu A
- Insulina tworzy heksamery dla większej stabilności
-
Doustne leki w cukrzycy typu 2
- Wydzielanie cukrzycy zwiększone
- Sulfonylomocznik
- Repaglinid
- Nateglinid
- Wrażliwość na insulinę
- Biguanidyna
- Metformina
- Inhibitor CHO absorbcji
- Acarbose
- Miglitol
-
Insulina stymuluje transporter glukozy (GLUT-4) w tkance tłuszczowej lub mięśniach
-
Myszy z Konckoutem GLUT4
- Lekkie zaburzenia homeostazy glukozy
- Opóźnienie wzrostu
- Zmniejszenie ilości tkanki tłuszczowej
- Obniżona długość życia
-
Rak: regulacja cyklu komórkowego
- Związanie czynników wzrostu aktywuje drogi Ras i MAPK prowadząc do produkcji cykliny D
- Cyklina D dgrywa kluczową rolę w regulacji cyklu komórkowego i działa jako starter cyklu, a później kontroluje progresje
- Geny kodujące regulatorowe czynniki to proto-onkogeny (geny które jeżeli zostałyby aktywowane przez mutacje, to wówczas mogą uczestniczyć w rozwoju nowotworu)
- Produkty genów supresyjnych (pRb, p53 i inhibitor cykinozależnej kinazy (CKIs)) działalją jak hamulec cyklu komórkowego i mają udział w rozwoju nowotworu, kiedy są inaktywowane przez mutacje
-
Angiogeneza: hypoksja
- Komórki nowotworowe zlokalizowane100 μm (limit dyfuzji dla tlenu) od naczynia krwionośnego ulegają hipoksji
- Wyselekcjonowane klony w nowotworach hypokcją zmieniają fenotyp w proangiogeniczny
- Czynnik indukowany hypoksją (HIFs) zwiększa transkrypcję genów angiogenezy
-
Angiogeneza: VEGF
- VEGFC/D sygnalizuje przez VEGFR2 – promuje angiogenezę przez stymulację naczyń
- VEGFC/D może również indukować VEGFR3 – zwiększając metastazę
-
Metastaza: Chemiokiny & sygnalizacja
- Chemokiny i ich receptory determinują metastatyczne ukierunkowanie komórek nowotworowych
- Końcowe rozmieszczenie metastazy obrazuje poziom chemiokin w różnych organach
- Neutralizacja interakcji chemokina/jej receptor zaburza metastazę komórek rakowych
-
Nowotwory hormono-zależne
- Prostata
- Jajnik
- Pierś
- Endometrium
- Tarczyca
- Jądra jelito grupe
-
Regulacja genetyczna
- Onkogeny/Proto-Onkogeny
- Normalne eksony które uległy mutacji promując onkogenezę
- Wt = proto-onkogen (bez efektu wywołania nowotworu)
- Mutant = onkoge
- Tumor Suppressor Genes
- Geny które reguluj proliferację komórki i chronią komórkę przed dzieleniem się ‘poza kontrolą
- Wt = ‘chronią’ komórke przed staniem się nowotworową
- Mutant = niezdolna do uniknięcia procesu nowotworowego
-
Leczenie
- Operacja
- Naświetlanie
- Chemioterapia
- Etopside
- Ifosfamide
- Taxol
- Vincristine
- Terapia hormonalna
- Terapia biologiczna
- Interferon a był jednym z pierwszych immunoterapełtyków stosowanych w leczeniu nowotworów
- Komórki macierzyste
-
Obecne i nowe metody leczenia
- Terapia fotodynamiczna (PDT)
- Terapia biologiczna
- Przeciwciała monoklonalne – immunoterapia
- Szczepionki p/rakowe – immunoterapia
- Blokery wzrostu nowotworu
- Anty angiogeneza
- Leki terapii genowej
- Terapia komplementarna
-
Nowe cele w leczeniu nowotworów
- Inhibitory dróg przekazywania sygnału
- Indukcja apoptozy/proliferacji
- Inhibicja dróg przekazywania
- Jak NF-KB
- Inhibitory telomerazy
- Czynniki działające bezpośrednio lub pośrednio na DNA Inhibitory angiogenezy
-
Transdukcja sygnału
- Inhibitor kinazy tyrozynowej
- Wielokinazowy inhibitor działający na liczne seryno/teronionowe i tyrozynowe kinazy receptorowe
-
Hamowanie szlaków przetrwania
- Podatność komórek na apoptozę zależy od równowagi między sygnałami pro-apoptotycznymi i anty-apoptotycznymio (przetrwania)
- Akt pathway, NF-kB pathway
-
Telomeraza jako cel nowej terapii przeciw nowotworowej
- Bezpośrednia terapia genowa telomerazy
- Samobójcza terapia genowa
- Transfer terapeutycznych genów produkujących odpowiednie enzymy
- Nieaktywny nietoskyczny prolek - aktywny cytotoksyczny lek
- Terapia Onkolitycznym wirusem
-
Celowanie w rodzinę HER: wielokrotne możliwości interwencji
- Dimeryzacja jest konieczna do aktywacji
- Omnitarg i Herceptyna mają wyraźne epitopy specyficzne dla HER2
-
Omnitarg blokuje HER2 homodimeryzację i heterodimeryzację
- Odmiennie niż Herceptyna, Omnitarg nie wymaga wysokiej ekspresji HER2 do aktywacji
- Blokuje wzrost wielu guzów, w tym płuc, piersi, prostaty i jelita grubego
-
Tarceva: blokuje sygnalizację przez hamowanie fosforylacji kinazy tyrozynowej
-
Kanały jonowe
- Bloker à hamowanie przenikania jonów
- Modulator à podwyższenie lub zmniejszenie prawdopodobieństwa otwarcia
-
Białka nośnikowe
- Inhibitor à transport zablokowany
- Fałszywy substrat à gromadzenie nienaturalnego składnika
-
Miejsce docelowe działania leków - Receptory
- Agonista
- Bezpośrednio à otwarcie/zamknięcie kanału jonowego
- Mechanizmy transdukcji
- à Aktywacja/inhibicja enzymu
- à modulacja działania kanału jonowego
- à transkrypcja DNA
- Antagonista à brak efektu. Zablokowanie wewnętrznego przekazywania sygnału
-
Miejsce docelowe działania leków – Enzymy
- Inhibitor à zahamowanie prawidłowej rekcji
- Fałszywy substrat à produkcja nieprawidłowego metabolitu
- Pro-lek à produkcja aktywnego leku
-
Miejsca docelowe działania leków (punkty uchwytu)
- Receptory
- Enzymy
- Kanały jonowe
- Białka przenośnikowe
- Inne białka – np. tubilina
|
|
