1. Archiv - Biochemie für Mediziner*innen 2010

Signaltransduktion 2010 von Dr. rer. nat. Peter Engel

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Über den Vortrag

Der Vortrag „Signaltransduktion 2010“ von Dr. rer. nat. Peter Engel ist Bestandteil des Kurses „Archiv - Biochemie für Mediziner*innen 2010“. Der Vortrag ist dabei in folgende Kapitel unterteilt:

  • Rezeptortypen
  • Intrazelluläre Rezeptoren
  • Membranständige Rezeptoren
  • G-Protein gekoppelte Rezeptoren
  • G-Proteine

Quiz zum Vortrag

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Dozent des Vortrages Signaltransduktion 2010

Dr. rer. nat. Peter Engel

Dr. rer. nat. Peter Engel

Seit 2011 ist er Ass. Prof. an der DPU in Krems an der Donau und ist dort für die vorklinische Ausbildung der Studenten der Zahnmedizin in den naturwissenschaftlich geprägten Fächern (Biochemie, Chemie, biologie) verantwortlich.
Er ist Mitbegründer (2001) und geschäftsführender Mitgesellschafter der NawiKom GbR (nawikom.de) sowie Mitgesellschafter der PhysiKurs GmbH (physikurs.de). In beiden Unternehmungen ist er hauptverantwortlich für die konzeptionelle Entwicklung und Umsetzung der Lehr- und Lernkonzepte.Im Zentrum steht die mittlerweile über mehr als 25jährige professionelle Lehrtätigkeit in den vorklinischen Fächern Biologie, Chemie und Biochemie sowie den klinischen Fächern Pharmakologie und Immunologie. Hierdurch verfügt er über eine weitreichende interdisziplinäre Kernkompetenz sowie über Erfahrungen bezüglich der Anforderungen des Medizinstudiums, den entsprechenden Prüfungsinhalten und der entsprechenden Umsetzung in Zielgruppen-gerichtete Lehr- und Trainingsveranstaltungen (Semesterabschlussprüfungen, Physikum, beruflich verwendbares fächerübergreifendes vorklinisches Wissen).

Vor Beginn seiner Selbständigkeit war er von 1991-1998 in der Arbeitsgruppe für biochemische Pharmakologie an der Ruhr-Universität Bochum als Laborleiter und Dozent in Forschung und Lehre tätig. Sein Diplom- und Dissertation erfolgten am Max-Planck-Institut für experimentelle Endokrinologie Hannover (Schwerpunkt: Molekulare Wirkungen der Estrogene) ; sein Studium der Biochemie (Abschluss: Dipl.-Biochemiker) absolvierte er an der Medizinischen Hochschule Hannover.

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Auszüge aus dem Begleitmaterial

... Biochemie III PhysiKurs 2 8 Signaltransduktion 8.1 Rezeptortypen intrazelluläre ...

... –Vitamin D – Schilddrüsenhormone – Retinsäure, bei den Rezeptoren handelt es sich um Proteine mit einem hohen ...

... PhysiKurs 4 8.1 Rezeptortypen Domänenstruktur eines intrazellulären Rezeptors intrazellulären Rezeptoren sind Ligandabhängige ...

... Rezeptoren Startpunkt der Transkription transkribierte Region Ligand /Hormon ...

...  Extrazelluläres Signal (1st messenger / 1.Bote) Intrazelluläres Signal kurzfristige Wirkung langfristige Wirkung ...

... Signalkaskade G-Proteingekoppelter Rezeptoren Extrazellularraum Intrazellularraum - heptahelikaler Rezeptor - Serpentinrezeptor - 7TM-Rezeptor - Adenylat-Cyclase ...

... Domänen (a-helikale Segmente), die extrazellulären Domänen enthalten meist Kohlenhydratseitenketten und Disulfidbrücken. Die carboxyterminale Domäne ist oft über einen Palmitoylthioester in der ...

... G-Proteine werden auch als regulatorische GTPasen bezeichnet, alle G-Proteine können zwei Aktivitätszustände einnehmen: – aktiver Zustand: GTP ...

... III PhysiKurs 14 Durch Bakterientoxine modifizierte G-Proteine G-Protein Toxin, das ...

... Aktivierung der PLCb Gt Aktivierung einer cGMP spez. PDE Kleine G-Proteine Ras-Proteine Wachstum, Differenzierung, Genexpression Rho/Rac-Proteine Organisation des Zytoskeletts Rab-Proteine Vesikulärer ...

... Biochemie III PhysiKurs 16 GTPase-Zyklus eines heterotrimären G-Proteins  ...

...  GTP Effektor- system Folge- wirkung GPCR - Signaltransduktion ...

... Biochemie III PhysiKurs 19 Aufbau der Adenylat-Cyclase NH3 + 1 ...

... beiden aktiven Zentren (rot) liegen auf der cytosolischen Seite. G-Proteine mit stimulierender (Gs) oder ...

... das zyklische Adenosinmonophosphat (=cAMP) in diesem Molekül ist die Phosphorsäure jeweils über eine Esterbindung mit dem C-Atom 5‘ und dem C-Atom 3‘ verbunden, cAMP aktiviert die Proteinkinase A (PKA) cAMP ...

... Transkription transkribierte Region CREB: CRE-Bindungsprotein Promotor-Region P P ...

... PhysiKurs 30 Signalkaskade: ...

... P P CAM-Ca2+ Aktivierung der MLCK Aktivierung der Phosphorylase-Kinase Cytosol ...

... Ärztlichen Prüfung Biochemie III PhysiKurs 32 ...

... Vertreter der RTKs mit einem charakteristischen Aufbau aus zwei a- und zwei b-Untereinheiten.zu den RTKs gehören aber auch monomere Rezeptoren, wie der EGF-Rezeptor (u.v.m.) neben der ...

... Prüfung Biochemie III PhysiKurs 34 Insulin-Rezeptor a-Untereinheit b-Untereinheit ...

... Wachstumsfaktorrezeptor (z.B. EGF-Rezeptor) Wachstumsfaktor (z.B. EGF) Grb-2 SOS SH2-Domäne ein ...

... III PhysiKurs 36 Grb-2 Monomere RTKs TK Tyr O Extrazellularraum ...

... Membranständige Rezeptoren -G-Protein gekoppelte Rezeptoren -Rezeptor-Tyrosin-Kinasen ...

... Biochemie III PhysiKurs 38 Tyrosinkinase-assoziierte Rezeptoren Rezeptor assoziierte Kinase ...

... Membranständige Rezeptoren G-Protein gekoppelte Rezeptoren Rezeptor-Tyrosin-Kinasen ...

... Biochemie III PhysiKurs 40 Der nikotinerge Acetylcholin-Rezeptor Nm: nikotinerger Rezeptor ...

... - HORMONBIOCHEMIE NUKLEOTID-STOFFWECHSEL - ARACHIDONSÄUREDERIVATE BIOTRANSFORMATION - HÄM-STOFFWECHSEL MOLEKULARBIOLOGISCHE GRUNDLAGEN medizinische Repetitorien eine Vervielfältigung, ...

... 9.3.2 Synthese.  24 9.3.3 Glucagonsekretion. 25 9.3.4 Wirkungen des Glucagons. 25 9.4 Katecholamine.  25 9.4.1 Biosynthese der Katecholamine. 24 9.4.2 Abbau der Katecholamine.  26 9.4.3 Regulation der Synthese. 26 9.4.4 Biologische Wirkungen. 27 9.4.5 Wirkmechanismus der Katecholamine. 27 9.5 Pathobiochemische Aspekte ...

... 33 10.2.4 Wirkmechanismus der Schilddrüsenhormone.35 10.2.5 Zelluläre Wirkungen der Schilddrüsenhormone. 35 10.2.6 Pathobiochemische Aspekte .  36 10.3 Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrindensystem. 37 10.3.1 Corticotropin-Releasing-Hormon (CRH).37 10.3.2 Adrenocorticotropes Hormon = ACTH = Corticotropin. 37 10.3.3 Cortisol.  38 10.3.4 Zelluläre Effekte des Cortisols .  39 10.3.5 Pathobiochemische Aspekte.  40 10.4 Sexualhormone: Regulatorische Aspekte und Wirkungen. 40 9.4.1 Die Hypothalamus - Hypophysen - Sertoli / Leydig-Achse. ...

... .64 12.2.2 de novo Synthese - Herkunft der einzelnen Atome des Pyrimidingerü\ stes.64 12.2.3 CTP-Synthese. 66 12.2.4 ‘Salvage Pathways’ der Pyrimidine . 66 12.3 Ribonukleotidreduktase. 67 12.3.1 Ablauf . 67 12.3.2 Mechanismus.  67 12.4 Regulation der Pyrimidinsynthese.67 12.4 THF  68 12.4.1 S truktur der von THF . 68 12.4.2 Bildung von THF aus Folsäure...

... 74 13.3 Produkte der Cyclooxygenasen.75 13.4 Produkte der Lipoxygenasen.  77 13.4.1 Lipoxygenasen. 77 13.4.2 Eigenschaften der Reaktionsprodukte. 77 14 Biotransformation: Phase I und Phase II-Reaktionen 78 14.1 Allgemeine Grundlagen.  78 14.2 Phasen der Biotransformation. . 78 14.3 Phase I - Reaktionen. 79 14.4 ...

... 16.6 Transkription.98 16.6.1 Prinzipieller Ablauf .98 16.6.2 Prokaryontische Transkription. 98 16.6.3 Eukaryontische Transkription.101 16.6.4 posttranskriptionales Processing.102 16.6.5 Ribosomales RNA-Prozessierung.105 16.6.6 Prozessierung der tRNA-Vorläufer-Moleküle.  105 16.6.7 Hemmstoffe der Transkription. 105 16.7 reverse Transkriptase.106 16.8 Translation.  107 16.8.1 Allgemeiner Überblick - der genetische Code. 107 16.8.2 Die Transfer-RNA und deren Beladung mit Aminosäuren...

... genannt - die Liganden sind kleine, lipophile Substanzen: – Steroidhormone (Glucocorticoide, Mineralokortikoide, Estrogene, Gestagene, Androgene) – Vitamin D (1,25-Dihydroxycholecalciferol) – Schilddrüsenhormone (T 3) – Retinsäure - bei den Rezeptoren handelt es sich um Proteine mit einem hohen Homologiegrad - sie sind durch einen charakteristischen Aufbau gekennzeichnet (u.a. DNA-Bindungsdomäne, Hormonbindungsdomäne) - die Abbildung verdeutlicht die Domänenstruktur eines intrazellulären Rezeptors DNA...

... Sequenzen mit zweiseitiger Symmetrie 5’-CGA TCG-3’ 3’-GCT ACC-5’ - Erkennungs- und Spalt stellen von Restriktionsenzymen sind oft auch Palindrome ! Extrazelluläres Signal Intrazelluläres Signal kurzfristige Wirkung langfristige Wirkung Aktivierun oder Hemmun vorhandener Proteine Enzyme ...

... -G-Proteine - werden auch als regulatorische GTPasen bezeichnet - alle G-Proteine können zwei Aktivität zustände einnehmen: – aktiver Zustand : GTP gebunden – inaktiver Zustand : GDP gebunden - G-Proteine durchlaufen einen GTPase-Zyklus, d.h. sie wechseln zwischen dem aktiven und dem inaktiven Zustand hin und her - G-Proteine verfügen über eine intrinsische GTPase-Aktivität (d.h. die GTPase-Aktivität ist eine Eigenschaft des G-Proteins selbst) - G-Proteine lassen sich ent sprechend ihres Aufbaus nochmals ...

...Phosphodiesterase (PDE) cAMP 5 '-AMP 5' 3 ' + H 2O - unter Abspaltung von Pyrophosphat entsteht das zyklische Adenosinmonophosphat (= cAMP) - in diesem Molekül ist die Phosphorsäure jeweils über eine Esterbindung mit dem C-Atom 5‘ und dem C-Atom 3‘ verbunden - für den Abbau von cAMP ist eine Phosphodiesterase (PDE) verantwortlich - sie spaltet die Esterbindung zwischen dem C-Atom 3‘ der Ribose und der ...

... die PKA besitzt ist im inaktiven Zustand ein tetrameres Enzym aus zwei regulatorischen (R 2) und zwei katalytischen Untereinheiten (C 2), d.h. im Komplex mit den regulatorischen Unter- einheiten R sind die katalytischen Untereinheiten C inaktiv . - Bindet der allosterische Aktivator cAMP, dissoziiert der Komplex ...

... Biotransformation - Hormonbiochemie - molekularbiologische Grundlagen Signalkaskade ...

... Grb-2 (growth-hormone-binding-protein) ist ein Adaptorprotein mit einer SH-2-Domäne (src-homologe Domäne) - SH-2-Domänen gehören zu den Domänen, welche phosphorylierte Tyrosinreste innerhalb von Proteinen erkennen) - SOS (son-of-sevenless ) ist ein Guanin-Nukleotid- Austauschfaktor (ein GEF = guanin-nucleotid-exchange- factor ) - GAF (GTPase-activating-factor) : Protein, welches die GTPase-Aktivität von Ras beschleunigt - ras gehört ...

... da die meisten Zytokine an solche Rezeptoren binden - daneben gehören zu dieser Gruppe u.a. Rezeptoren für Somatotropin (STH, GH), Prolaktin (PRL), Leptin, Erythropoetin (EPO) - unter den assoziierten Kinasen sind die JAKs ( Janus-Kinasen ) am bekanntesten, sie phosphorylieren STAT-Proteine ( signal-transducers-and activators of transcription ), welche ihrerseits in den Zellkern translozieren ...

... -Kette aus 30 Aminosäuren - die Ketten sind über zwei Disulfidbrücken miteinander verbunden - innerhalb der A-Kette befindet sich eine weitere Disulfidbrücke 9.2.2 Biosynthese - die Synthese des Insulins erfolgt in den Zellen des endokrinen Pankreas - wird in Form eines einkettigen Vorläufermoleküls, dem Präproinsulin, synthetisiert - das Präproinsulin ist wie folgt aufgebaut: Präsequenz-B-Kette-C-Peptid-A-Kette - das Signalpeptid (Prä-Sequenz) dient der Translokation in das Lumen des endoplasmatischen Reticulums und wird direkt nach dem Eintritt proteolytisch abgespalten...

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