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Menschen: besondere Begriffe

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by Anna-Elisabeth W.

Glucose- Transport:

  1. Glucose vom Darmlumen in Enterozyten:

    • Symport: SGLT 1 an apikaler Seite des Enterozyten

      -> sodium-glucose-linked transporter 1

    • Antiport: Na+/K+ -ATPase gekoppelt

      -> entgegen Konzentrationsgradienten

  2. von Enterozyten ins Interstitium

    • Uniport: GLUT2 an basolateraler Membran, diffusionsgetrieben, d.h. passiv

-> GLUT4 Besonderheiten:

  • Insulin- abhängig: mehr GLUT4 wird in Membran eingebaut, wenn BZ hoch

  • Clathrin-getriebene Endozytose bei sinkendem BZ

  • v.a. in Muskel- und Fettgewebe

  • deutlich höhere Glucose- Affinität (ca. 30-fach) als andere Subtypen

  • bei Insulinresistenz (absolut/ relativ) weniger Rezeptoren an Zellmembran und somit weniger/ keine Glucoseaufnahme und hoher BZ

    => Hyperglykämie

Marcus: (Erklärung zum Bild)

  • Glut = Glucosetransporter, daher hier eine Aufstellung der einzelnen Glucose- Transporter

-> nur der Glut-4 wird durch Insulin gesteuert, alle anderen nicht.

  • Glut-1:

    • zu finden im Blut (Erythrozyten), Pankreas und im ZNS

    • lassen zusätzlich zur Glusoce auch Mannose, Galactose und Glucosamin durch

  • Glut-2:

    • zu finden in Niere (Entherozyten), Leberzellen, Darm

    • lässt auch: Fructose und Glucosamine durch

  • Glut-3:

    • zu finden im: Gehirn und Nervengewebe, bei Embryonaler entwicklung relevant

    • lässt auch durch: Mannose und Galactose

  • Glut-4:

    • zu finden im: Muskel und Fettgewebe

    • lässt nichts anderes durch! Nur Glucose

    -> als einziger: INSULIN-ABHÄNGIG

-> alle Diffusions- gesteuert!!!


Rechtes Bild:

  • Darm zu sehen, wo rechts ein Kanal verläuft

  • es geht hierbei um die SGLT (sodium-glucose- Transport) NICHT um die Glut- Transporter

    -> Transportieren immer im Symport, mit 1-2 Na- Ionen (=Sodium)

  • Apical = durch einen Tubulus vom Darm bzw. Niere in die Blutbahn gehen und dabei jeweils an den Spitzen der Darmzotten/ Nierentubus



Hämoglobin vs. Myoglobin:

Hämoglobin:

  • besteht allgemein aus Eisen, Häm und Globin (Eiweißanteil)

  • Tetramer bestehend aus 2-alpha und 2-beta- Untereinheiten

  • pro Untereinheit ein Häm als prosthetische Gruppe

  • Häm: Protoporphyrin IX- Einheit (Tetrapyrrolring) mit Fe2+ komplexiert

  • Eisenion der Häm-Gruppe über ein Histidin an die Proteinmatrix gebunden

  • T- und R- Zustand:

    • Konformationsänderung, der Untereinheiten, wenn Sauerstoff bindet

    • Fe2+ wird in die Ebene des Häm-Rings gezogen

    • der proximale Histidinrest wird mitgezogen und über die Helix F wird eine Konformationsänderung induziert.

Mechanismus der O2- induzierten Konformationsänderung:

  • die Bindung von O2 an die freie Koordinationsstelle des Fe2+- Aroms zieht dieses in die Ebene des Hämrings

  • der proximale Histidinrest wird mitbezogen, und über den Hebel der F- Helix wird die beobachtete Konformationsänderung in Gang gesetzt.

Paradigma des kooperativen Verhaltens:

= Sequenzmodell der Kooperativität

  • Bindung von Liganden führt zu zunehmenden lokalen Konformationsänderungen

  • die noch unbesetzte, benachbarte Untereinheit wird in ihrer Ligandenaffinität verändert

Symmetriemodell der Kooperativität:

  • T- und R- Zustand von Hämoglobin stehen im GGW

  • in Abwesenheit des Liganden dominiert der niederaffine T- Zustand

  • spontane Übergänge in den hochaffinen R- Zustand sind nur selten möglich

  • die Bindung eines Liganden an wenigstens eine UE macht die allosterische Transition des gesamten Tetramers in den R- Zustand wahrscheinlich.

  • die Sättigungsfraktion Ys ist als Funktion des O2- Partialdrucks dargestellt

  • sigmoidale O2- Dissoziationskurve des Hämoglobins im vgl. mit der hyperbolischen Kurve Myoglobins


Myoglobin:

  • Polypeptid, globuläre Struktur

  • 8 alpha- Helices

  • ein Häm als prodthetische Gruppe


Häm:

  • eine Protoporphyrin-IX- Einheit bindet in ihrem Zentrum ein Fe2+ -Ion

  • 4 der 6 möglichen Koordinationsstellen des zweiwertigen Ions werden dabei besetzt

  • restliche 2 von Histidin (Anker zur Proteinmatrix) und O2


Chromatin, Euchromatin, Heterochromatin

=> DNA-Histon-Polymer wird Chromatin genannt


Euchromatin:

  • geringer Verpackungsgrad

  • Genaktivität ermöglicht

  • im Euchromatin findet sich die Mehrzahl der Gene

  • viele aktivierende Modifizierungen

  • relativ leicht zugänglich für die Transkriptionsmaschinerie

  • im Euchromatin dagegen binden die Transkriptionsfaktoren so an die DNA, dass sie sich ergänzen. Dies erlaubt eine fein abgestimmte Kontrolle der Genaktivität


Heterochromatin:

  • hoher Verpackungsgrad

  • legt Gene still

  • hauptsächlich repetitive Sequenzen, die nicht-kodierende RNA- Moleküle bilden können

  • durch repressive chemische Modifizierungen dicht verpackt

  • liegen bspw. rund um die Zentromere und an den Chromosom- Enden, den Telomeren

  • Etablierung und Aufrechterhaltung dieses konstitutiven Heterochromatins ist äußerst wichtig für Zelltyp- Identität, Genregulation und eine korrekte Chromosomensegregation

  • Bindungsstellen für Trankriptionsfaktoren eher zufällig verteilt, so dass sie sich nicht synergistisch verstärken können. DNA kann deshalb dort nicht so abgestimmt abgelesen werden.

    -> insgesamt überwiegend hemmende Einflüsse, die das Heterochromatin weitgehend abschalten.


Epigenetische Veränderungen, wie z.B. chemische Modifizierungen der Histone oder der DNA, erlauben plastische Übergänge zwischen diesen beiden Chromatinzuständen und somit die Herstellung einer Vielzahl epigenetischer Varianten unseres Genoms.

=> Epigenom


  • Ein Genom aber viele Epigenome!

    -> während jedes Individuum nur ein Genom besitzt, finden sich in den unterschliedlichen Zelltypen viele unterschiedliche Epigenome.

    -> Epigenetische Mechanismen wie z.B.

    • Histonmodifizierungen (mod),

    • DNA- Methylierung (Me)

    • oder nicht- kodierende RNAs (ncRNAs)

    -> diese erlauben die Etablierung unterschiedlicher Chromatinzustände und damit die organisierte Nutzung der gespeicherten Information.


Apoptose, Tumorsupressoren:

Tumorsupressoren mit Einfluss auf Zellteilung und -differenzierung -p53, TGF- und Rb:

  • p53:

    • Tumorsupressor- Protein- Transkriptionsfaktoren

    • Tetramer mit dominat- negativem Effekt, d.h. eine Defekte/ mutierte Untereinheit resultiert in funktionslosem Tetramer

    • reguliert Zellteilung und -differenzierung

    • leitet konzentrationsbedingt entweder vorübergehenden Stillstand der Mitose oder gar Apoptose der Zelle ein

    • bei Defekt bzw. inaktivierender Mutation erfolgt keine Apoptose -> maligne Zellproliferation

-> p53- vermittelte Signalwege.

-> normalerweise ubiquitinyliert die Ubiquitin-E3- Ligase Mdm (mouse double minutes) p53 und markiert es damit für den nucleären Export und proteasomalen Abbau.

-> Entsprechend kurz ist seine HWZ mit ca. 20min in ruhenden Zellen.

-> ein Zielgen des Transkriptionsfaktor- Komplexes p53/WT1 ist mdm2 selbst: über diese negative Rückkopplung hält die Zelle den basalen p53-Spiegel niedrig.

-> Mdm ist ein potentes Onkogen

-> WT1 ist häufig bei Wilms-Tumoren der Niere mutiert. E6 ist ein virales Protein


PI3-Kinase-Signalweg:

  • Wachstumsfaktoren (wenn nicht via Ras-Raf-MAPK-Weg)

-> PI3- Kinase- Signalweg und PTEN

-> Die Lipidphosphatase PTEN dephosphoryliert PIP3 (Phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphat) zu -> PIP2 (Phosphatidylinositol-4,5-phosphat) und hält dadurch Akt-Kinase in Schach, die ihrerseits durch inaktivierende Phosphorylierung von Bad (direkt) bzw. FOXO/Bim (indirekt) die Wirkung des antiapoptischen Faktor Bcl-2 entfaltet.

-> Die Kinasen PDK-1 und mTOR phosphorylieren und aktivieren Akt/PKB an der Membran (nicht gezeigt)


s. weitere Tumorsupressoren mit Einfluss auf Apoptose: NF- kB- und PI3K, mTOR (vgl. Tumorsupressoren mit EInfluss auf Zellteilung- und differenzierung: TGF- und Rb)

SDS- Page:

-> SDS (Abkürzung für Sodium dodecyl sulfate, Na-dodecylsulfate) ist ein anionisches Detergens

  • Es überdeckt die Eigenladungen von Proteinen so effektiv, dass Micellen mit konstanter negativer Ladung pro Masseneinheit entstehen mit ca. 1,4g SDS pro g Protein.

  • Bei der Probenvorbereitung werden die Proben mit einem Überschuss von SDS auf 95°C erhitzt und so die Tertiär- und Sekundärstrukturen durch Aufspalten der H- Brücken und durch Streckung der Moleküle aufgelöst.

  • S-Brücken zwischen Cysteinen werden durch Zugabe einer reduzierenden Thiolverbindung, z.B. beta-Mercaptoethanol oder Dithiothreitol, aufgespalten

pH 6,8:

  • dieser pH- Wert liegt sehr Nahe beim isoelektrischen Punkt des Glycins im Elektrodenpuffer

  • dadurch hat Glycin zu Beginn der Trennung eine sehr niedrige elektrophoretische Mobilität (Folgeion)

  • die Chloridionen in den Gelpuffern haben hingegen eine sehr hohe Mobilität (Leition)

  • wenn man das Proteingemisch zwischen diesen Ionen auf das weitporige Sammelgel aufträgt, liegen die Mobilitäten der Proteinionen zwischen denen der Leit- und Folgeionen.

  • Beim Anlegen des elektrischen Feldes beginnen indiesem diskontinuierlichen System alle Ionen mit der gleichen Geschwindigkeit zu wandern.

  • diesen Vorgang nennt man: Isotachoporese

  • keines der Ionen kann aufgrund seiner Mobilität schneller/ langsamer wandern, als die anderen! Da sich sonst eine Lücke zwischen den Ionen ergeben würde.

    -> im Bereich der Ionen mit hoher Mobilität (Leition) stellt sich eine niedrige Feldstärke ein.

    -> im Bereich der Ionen mit niedriger Mobilität (Folgeion) ist die Feldstärke automatisch sehr hoch!

  • daher befinden sich die Proteinionen in einem Feldstärkegradienten und bilden während der Wanderung einen Stapel in der Reihenfolge ihrer Mobilitäten

    => Stapeleffekt oder Stacking- Effekt

    -> die Proteinionen mit der höchsten Mobilität folgen unmittelbar dem Leition, die mit der niedrigsten Mobilität werden von den Folgeionen her geschoben.

  • im elektrischen Feld gibt es eine Regulationsfunktion:

    • wandert eine Komponente in die Zone höherer Mobilität, befindet sie sich im Bereich niedriger Feldstärke und fällt zurück

    • wandert eine Komponente zu langsam, wird sie durch die höhere Feldstärke in diesem Bereich nach vorne beschleunigt.

  • Vorteile des Stapeleffekts:

    • die Proteine wandern langsam in die Gelmatrix und aggregieren damit nicht mehr.

    • es folgt eine Vortrennung und Aufkonzentrierung der Zone beim Start

  • dannach höhere Reibung durch engermaschiges Trenngel und Größenausschluss


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Anna-Elisabeth W.

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