Jyrki ukkonen H, läinlääketieteellisten biotieteiden osasto email jyrki.kukkonen@helsinki.fi ignalointi: -proteiinikytkentäiset reseptorit ja oreksiinit
-proteiinikytkentäiset reseptorit uurin solukalvoreseptoriperhe ksi suurimmista geeniperheistä 800-2000 geeniä eri nisäkkäissä (+ vaihtoehtoinen silmukointi) satoja hyönteisissä myös hiivassa ärkein lääkeainekohde iestintä n.k. -proteiinien kautta reseptorin aktivoituminen konformaation muutos () solunsisäinen -proteiini aktivoituu
"uaniininukleotidisäädellyt" proteiinit: -sykli -proteiinikytketyt reseptorit suurin reseptorigeeniperhe viestintä toisiolähetit
"uaniininukleotidisäädellyt" proteiinit (aasit) /-sitovia protiineja Hydrolysoivat :a :ksi /-vaihto/hydrolyysi-syklo säätelee aktiviteettia sitoutuneena = inaktiivinen sitoutuneena = aktiivinen i hydrolysoidaan X X vaihdetaan :n paikalle
"uaniininukleotidisäädellyt" proteiinit (aasit) uut proteiinit säätelevät aktiviteettia solunsisäiset ja -ulkoiset signaalit säätelevät näitä proteiineja X 1 2 1 3 3 2 aktiivinen inaktiivinen X
"uaniininukleotidisäädellyt" proteiinit (aasit) onomeeriset -proteeinit Heterotrimeeriset -proteeinit uut aasit
"uaniininukleotidisäädellyt" proteiinit (aasit) onomeeriset -proteiinit = as-superperhe > 150 jäsentä ihmisellä esim. kasvutekijäreseptorit säätelevät Heterotrimeeriset -proteiinit + + ; > 30 -proteiinikytkentäiset reseptorit () säätelevät uut aasit esim. tubuliini ~ 50 jäsentä ihmisellä
onomeeriset -proteiinit kutsutaan myös pieniksi -proteiineiksi tai assuperperheeksi >150 jäsentä ihmisellä ortologit as superfamily as family 39 members ho family 22 members ab family 63 members an family 1 member rf family 30 members Other 10 members ennerberg,. et al. J ell ci 2005;118:843-846
onomeeriset -proteiinit sim. as-perhe esim. H-, - and -ras solujakautuminen ja selviytyminen (esim. - ja 3viestitiet) usein mutatoitunut syövässä (pysyvästi aktivoituneet mutantit) X i X
Heterotrimeeriset -proteiinit - - -kompleksi (kirjoitetaan usein ) 31 tunnettua versiota ihmisellä :n pohjalta jaetaan heterotrimeeriset -proteiinit neljään perheeseen: i : s : i, o, z, t, gust s, olf q : q, 11, 14, 15/16 12/13 : 12, 13 -proteiinikytkentäiset reseptorit () aktivoivat reseptoreille preferenssi tietyille -proteiineille B 15-32
-proteiiniyhteenveto as ntsyymi- tai entsyymikytketyt reseptorit
uurin solukalvoreseptoriperhe ksi suurimmista geeniperheistä ärkein lääkeainekohde oi muodostaa di-/oligomeerejä iestintä n.k. -proteiinien kautta reseptorin aktivoituminen konformaation muutos solunsisäinen heterotrimeerinen -proteiini aktivoituu -proteiinikytkentäiset reseptorit () Q Q Q H H H H Q Q Q Q Q H Q Q H Q H OOH H Q Q H 2 20 46 102 119 186 216 322 336 361 380 400 425 68 80 143 164 240 260 280 298 *
ignaloivat heterotrimeeristen -proteiinien kautta + + Jaetaan -alayksikön mukaan perheisiin s i q : viestintä 12/13 signaalit välittyvät - tai -alayksiköiden kautta s i q 12
: viestintä B 15.3 B 15-32
: viestintä i
: viestintä
: viestintä
: viestintä
: viestintä
: viestintä
: viestintä i
: viestintä i
: viestintä
: viestintä ikku- lberts -proteiinien vaikutuskohteet 1. ionikanavat 2. toisiolähettejä tuottavat entsyymit 3. muut mm. monomeeristen - proteiinien säätelytekijät
oisiolähetit (second messengers) ieniä orgaanisia tai inorgaanisia molekyylejä/ioneja lassisesti :n kautta, mutta myös muiden reseptoreiden opea tuotanto ja amplifikaatio esiliukoisia: c, c, a 2+, 3 (inositoli-1,4,5- trisfosfaatti), O... asvaliukoisia: arakidonihappo, (diasyyliglyseroli), 3 (fosfatidyyli-inositoli-3,4,5- trisfosfaatti)... ikku- lberts
oisiolähetit c (syklinen ) B 15.4 +many more i s adenylaattisyklaasi c fosfodiesteraasi B 15-34
oisiolähetit c (syklinen ) adenylaattisyklaasi integroi signaaleja mpey et al., B, 1994 c joka paikassa mm. sileä lihas sydänlihas adiposyytit aivot ong et al., euron, 1999
http://dictybase.org/ http://dictybase.org/
2 - hydrolyysi oisiolähetit: fosfolipaasi- () -reitti employees.csbsju.e du/hjakubowski/clas ses/ch331/signaltra ns/picycle.gif q 2 3 = diasyyliglyseroli 3 = inositoli-1,4,5-trisfosfaatti
oisiolähetit: fosfolipaasi- () 3 -signalointi kalsiumin vapautukseen B 15-39
oisiolähetit ohteita ennen kaikkea proteiinikinaasit ionikanavat
hteenveto uaniininukleotidisäädellyt proteiinit monomeeriset -proteiinit: as jne. heterotrimeeriset ( ) -proteiinit i -, s -, q - ja 12/13 -perheet muut aasit suurin reseptorigeeniperhe viestivät ennen kaikkea heterotrimeeristen -proteiinien kautta ionikaviin, toisioläheteillä jne.
oreksiinit (neuropeptidejä) ja oreksiinireseptorit () fysiologiset vasteet aivoissa ja muualla lyhyellä ja pitkällä aikavälillä patologiat miksi eri kudoksissa erilaiset vasteet? signalointikompleksit signaloinnin manipulaatio lääkeaineilla oreksiinijärjestelmä lääkeaineiden kohteena
Oreksiinit prepro-oreksiini (130-131 aa) oreksiini- (33 aa) oreksiini-b (28 aa) Oreksiini- ja -B neuropeptidejä
Oreksiinireseptorit Q Q Q H H H H Q Q Q Q Q H Q Q H Q H OOH H Q Q H 2 20 46 102 119 186 216 322 336 361 380 400 425 68 80 143 164 240 260 280 298 * Q Q Q H H H H Q Q Q Q Q Q Q H H Q H H 2 Q Q Q H H OOH Q 20 54 110 127 194 224 328 342 367 390 410 444 76 88 151 172 248 270 290 304 40 430 * OX 1 OX 2 OX 1 - ja OX 2 -reseptorit -proteiinikytkentäisiä monimutkainen solutason signalointi
Oreksiinit keskushermostossa Oreksiiniergiset somat ateraalinen hypothalamus
Oreksiinit keskushermostossa Oreksiiniergiset aksonit Hypothalamus, thalamus, aivorunko, selkäydin, aivokuori...
Oreksiinien keskushermostovaikutuksia isääntynyt ruokahalu (ja metabolinen nopeus?) anatomia oreksiini-injektio aivojen ventrikkelitilaan lisää ruokahalua lyhyellä tähtäimellä mahd. lisääntynyt metabolinen nopeus akurai et al., ell 92, 573-585, 1998
Oreksiinien keskushermostovaikutuksia alvetilan ja unirytmin säätely anatomia oreksiini-injektio aivojen ventrikkelitilaan lisää valveillaoloaikaa ja vähentää uniaikaa (ennen kaikkea -unta) sairaudet... 80 70 60 50 40 30 20 10 ctrl oreksiini- 0 arousal 1 2 Hagan et al., 96, 10911-16, 1999
r. ignot, tanford University arkolepsia ihmisellä sporaadinen autoimmuuni? 2000: oreksiinit puuttuvat selkäydinnesteestä oreksiiniatuottavien neuronien kuolema? koiran perinnöllinen narkolepsia 1999: toimivat OX 2 -reseptorit puuttuvat
oiran perinnöllinen hmisen sporadinen oreksiinit OX 2 -reseptori oreksiini oreksiinireseptori
arkolepsia hemelli et al., ell 98, 437-451, 1999 0.02-0.18 % eri ihmispopulaatioissa Oireet päiväsaikaan hypersomnia katapleksia, hallusinaatiot nukahtaessa ja herätessä, uniparalyysi jne. diagnostisesti mm. lyhyt nukahtamisaika (erityisesti uneen) pidetään siis ennen kaikkea unen säätelyhäiriönä Oreksiinien siis ajatellaan stabiloivan valvetilan ja unen
arkolepsia päillään autoimmuuniksi sairaudeksi mitä todisteita tästä voisi olla? vahva assosiaatio H-QB1*0602:n kanssa
Oreksiinit kehossa keskushermosto periferia erilliset systeemit
Oreksiinien molekylaarinen viestintä iestimolekyyliin (tässä oreksiini) ei itsessään ole rakennettu viestiä, vaan viestin sisältö riippuu siitä, keitä sen vastaanottajat ovat. sim.: jos oreksiini injisoidaan tiettyihin tumakkeisiin, saadaan ruokahaluvaste, toisista taas valvetila, kolmansista stressivaste jne. miten tämä saadaan aikaan?
X eksitaatio, toisiolähetit synaptinen plastisiteetti solukuolema jakautuminen
opeat oreksiinivasteet: neuroeksitaatio riksson et al., J. eurosci. 21, 9273-9279, 2001 timuloitu synaptinen aktiviteetti (lisääntynyt välittäjäainevapautus [presynaptinen]) epolarisaatio (postsynaptinen)
Oreksiinit stimuloivat glukokortikoidivapautusta lisämunuaisen kuoresta opeat oreksiinivasteet: periferia reseptori + adenylaattisyklaasi c proteiinikinaasi alendowicz et al., J. teroid. Biochem. ol. Biol. 1999; azzocchi et al., J. lin. ndocrinol. etab., 2001 hormonisensitiivinen lipaasi jne.
itkäaikaiset oreksiinivasteet: ohjelmoitu solukuolema periferiassa ikaansaavat ohjelmoidun solukuoleman tietyissä solutyypeissä ehdotettu olevan spesifinen syöpäsoluilla: mm. paksunsuolen syöpäsolut kuolisivat, mutta normaalit epiteelisolut eivät
ikä määrää? oreksiinit euronaalinen soluja- eksitaatio kaantuminen/ selviytyminen/ erilaistuminen solukuolema
ikä määrää? ol Biol ell 15-9 ol Biol ell 15-8
-proteiinikytkentäiset reseptorit s i q 12
-proteiinivasteet Oreksiinireseptorit s i q B H
ignalointikompleksit olut ovat kompartmentalisoituneita eri "kokotasoja" organelleista yksittäisten molekyylien muodostamiin komplekseihin ignalointikompleksit varmistavat spesifisiteetin nopeuden ekonomian
ignalointikompleksit sim. post-synaptic densities () perustuvat proteiini-proteiini-interaktioille reienkamp, urr. Opinion harmacol, 2002
ignalointikompleksit daptoriproteiinit liittävät yhteen muita proteiineja reienkamp, urr. Opinion harmacol, 2002
ääkeaineet ja reseptorivälitteinen viestintä
ääkeaineet ja reseptorivälitteinen viestintä olekylaariset kohteet ja vaikutustavat? Oreksiini indikaatiot ja lääkeaineiden vaikutustavat?