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Cytokine - Eigenschaften - - Polypeptide mit geringer molekularer Masse ( <200 As) - biologische Wirkung im nano- picomolaren Konzentrationen - werden.

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Präsentation zum Thema: "Cytokine - Eigenschaften - - Polypeptide mit geringer molekularer Masse ( <200 As) - biologische Wirkung im nano- picomolaren Konzentrationen - werden."—  Präsentation transkript:

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2 Cytokine - Eigenschaften - - Polypeptide mit geringer molekularer Masse ( <200 As) - biologische Wirkung im nano- picomolaren Konzentrationen - werden nicht gespeichert sondern nach Stimulation synthe- tisiert und sezerniert - entfalten ihre Wirkung an einer grossen Zahl unterschiedlicher Zelltypen (pleiotrope Signalmolküle) - zentrale Regulatoren der Immunantwort - wirken (auto-, para-, oder endokrin) über die Bindung an spezifische Rezeptoren auf der Zielzelle - Wirkung oft an direkte Zell-Zell Kontakte gebunden

3 Cytokine - Einteilung - bekannte Cytokine (Familien) sind: - Interleukine (IL) - Interferone (INF) - Kolonie-stimulierende Faktoren (CSF) - Erythropoetin (EPO) - Wachstumshormon (GH) - Tumor Nekrosis Faktor (TNF )

4 Cytokine - Einteilung - bekannte Cytokine (Familien) sind: - Interleukine (IL) - Interferone (INF) - Kolonie-stimulierende Faktoren - Erythropoetin (EPO) - Wachstumshormon (GH) - Tumor Nekrosis Faktor (TNF ) - keine ausgeprägte Sequenzhomologie - Einteilung nach ihrer sekundär- und tertiär Struktur: -Helix Cytokine: IFN, INF, IL-2 – IL-7, G-CSF, M-CSF, PDGF -Faltblatt Cytokine: IL-1, IL-1, TNF Cytokine: IL-8 und INF

5 Cytokine - Bildung - Zellen des Immunsystems: - B-Zellen - T-Zellen - Monocyten/Makrophagen - Neutrophile Zellen - Natural Killer Cells (NK) - Mastzellen - Eosinophile - breites Spektrum der Cytokin Produktion !!

6 Cytokin-Netzwerk in Zellen des Immunsystems gegenseitige Beinflussung in der Cytokinfreisetzung Bitte auswendig lernen!!

7 Cytokine - Bildung - Zellen des Immunsystems: - B-Zellen - T-Zellen - Monocyten/Makrophagen - Neutrophile Zellen - Natural Killer Cells (NK) - Mastzellen - Eosinophile Andere Zelltypen - Fibroblasten (IL-6, IL-11) - Hepatocyten (IL-6) - Epithelzellen (IL-1 ) - Neuronale Zellen (IL-1 ) - Keratinocyten (IL-6, IL-1 )

8 Cytokinrezeptoren - Strukturprinzipien und Signalwege - Immunglobulin-ähnliche Domäne Fibronektin-ähnliche Domäne mit konservierten Cystein-Resten Fibronektin-ähnliche Domäne mit konservierten WSXWS-Motiv Transmembrandomäne intrazelluläre Domäne IL-6 Rezeptor Familie

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10 Ciliary-Neutrophic-Factor-Receptor

11 IL-6 Rezeptor Familie Leukaemia-Inhibitory- Factor Receptor

12 IL-6 Rezezeptor Familie Oncostatin M Rezeptor

13 IL-6 Rezeptor Familie Gycoprotein 130

14 Cytokine der IL-6 Familie - 4 -Helix-Topology -

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16 Akut-Phase - Cytokin-vermittelte negative Entzündungsregulation -

17 IL-6IL-11LIFCT-1CNTFOSM IL-6 Rezeptor Familie - Ligand-induzierte Heterooligomerisierung - - gemeinsames Strukturmerkmal aller Rezeptoren: Rekrutierung von gp130 in den Rezeptorkomplex

18 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren -

19 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren -

20 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren -

21 Janus-Kinasen - zentrale Signalmoleküle des IL-6 Rezeptor Signalwegs - Janus: Doppelköpfiger römischer Gott

22 Janus-Kinasen - zentrale Signalmoleküle des IL-6 Rezeptor Signalwegs verschiedene Jaks: Jak1-3 und Tyk2 - Jak1-2 und Tyk2 sind ubiquität exprimiert, Jak 3 in hämapoetischen Zellen - Tyrosinkinase MW kDa - Domänen JH3 - JH7 sind für die Assoziierung mit Rezeptor verantwortlich - Funktion JH2 Domäne ??? - Tyrosine in Tyrosin-Kinase Domäne sind für Aktivierung/Aktivität essentiel

23 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren - 1. Ligandabhängige Rekrutierung von gp130/JAK

24 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren - 2. Trans-Phosphorylierung der Jaks PP

25 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren - 3. JAK-Phosphorylierung von gp130

26 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren - 4. Rekrutierung von Stats 1. STAT-Signalweg

27 Signal-Tranducer-Aktivator of Trancription (STATs) - zentrale Signalmoleküle des IL-6 Rezeptor Signalwegs - - Transkriptionsfaktoren - 7 verschiedene STATs (1-4, 5a und 5b,6) wurden kloniert - konstitutiv im Cytosol, mit Ausnahme von STAT4 ubiquitär exprimiert As.

28 Signal-Tranducer-Aktivator of Trancription (STATs) - zentrale Signalmoleküle des IL-6 Rezeptor Signalwegs - - Transkriptionsfaktoren - 7 verschiedene STATs (1-4, 5a und 5b,6) wurden kloniert - konstitutiv im Cytosol, mit Ausnahme von STAT4 ubiquitär exprimiert As. Ausbildung von STAT-Komplexen

29 Signal-Tranducer-Aktivator of Trancription (STATs) - zentrale Signalmoleküle des IL-6 Rezeptor Signalwegs - - Transkriptionsfaktoren - 7 verschiedene STATs (1-4, 5a und 5b,6) wurden kloniert - konstitutiv im Cytosol, mit Ausnahme von STAT4 ubiquitär exprimiert As. - regulatorische Phosphorylierungsstellen

30 Signal-Tranducer-Aktivator of Trancription (STATs) - zentrale Signalmoleküle des IL-6 Rezeptor Signalwegs - - Transkriptionsfaktoren - 7 verschiedene STATs (1-4, 5a und 5b,6) wurden kloniert - konstitutiv im Cytosol, mit Ausnahme von STAT4 ubiquitär exprimiert As. - Transkriptionsaktivierung

31 Signal-Tranducer-Aktivator of Trancription (STATs) - zentrale Signalmoleküle des IL-6 Rezeptor Signalwegs - - Transkriptionsfaktoren - 7 verschiedene STATs (1-4, 5a und 5b,6) wurden kloniert - konstitutiv im Cytosol, mit Ausnahme von STAT4 ubiquitär exprimiert As. - Bindung phosphorylierter Tyrosinreste

32 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren - 5. Bindung an gp130-P über SH2-Domäne

33 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren - 6. Phosphorylierung an regulatorischem Tyrosin durch JAK

34 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren - 7. Ausbildung von STAT-Dimeren

35 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren - 8. Translokation des STAT-Dimers in den Kern

36 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren - 9. Bindung an den Promotor von Zielgenen über DNA-Bindungsdomäne 10.Transkriptionsaktivierung durch Transaktivierungsdomäne

37 Signal-Tranducer-Aktivator of Trancription (STATs) - zentrale Signalmoleküle des IL-6 Rezeptor Signalwegs - - Transkriptionsfaktoren - 7 verschiedene STATs (1-4, 5a und 5b,6) wurden kloniert - konstitutiv im Cytosol, mit Ausnahme von STAT4 ubiquitär exprimiert As. - STAT-Erkennungs-DNA-Sequenz: TTN 5 AA - STAT-regulierte Zielgene: Akut-Phase-Proteine (APP): z.B. 2-Makroglobulin, TIMP-1 Transkriptionsfaktoren: z.B. jun und fos

38 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren - 2. MAPK-Signalweg Bindung von Adaptoren mit SH-2 Domäne

39 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren - Adaptorkomplex

40 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren - Aktivierung von Ras

41 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren - Aktivierung von Raf

42 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren - Aktivierung von MAPK-Weg

43 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren - Aktivierung von TF durch Phosphorylierung

44 Signalwege der Cytokinrezeptoren der IL-6 Rezeptor Familie - Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren - STAT-Signalweg MAPK-Signalweg

45 Negative Kontrolle des IL-6 Rezeptor Signalweges 1. Herabregulation des IL-6 Rezeptors durch Endocytose

46 Negative Kontrolle des IL-6 Rezeptor Signalweges 2. Inhibition der IL-6 Rezeptor Signalkette durch neg. Feedbackloop Inhibition der JAKs SOCS = Supressor of Cytokine Signalling

47 Cytokinrezeptoren - Strukturprinzipien und Signalwege - Immunglobulin-ähnliche Domäne Transmembrandomäne intrazelluläre Signaltransduktion IL-1/Toll-like Rezeptor Familie

48 Toll Homolog zum IL-1R in Drosophila melanogaster IL-1/IL-1 Rezeptor: - Schlüssel-Aktivator der zellulären Antwort gegenüber Gram-positiven und Gram-negativen Bakterien (LPS, bakterielle Lipoproteine) und der Entzündung - proinflamatorisches Cytokin -Effektor der Genexpression von ca. 150 Genen: Interleukine wie IL-6, IL-8 Cylooxygenase 2 (Prostaglandinsynthese) induzierbare NO-Synthase (iNOS)

49 Toll Homolog zum IL-1R in Drosophila melanogaster Spaetzle/Toll: Aktivator des Drosophila Transkriptionsfaktors Dorsal Funktionen in Drosophila: - Festlegung der Dorsal/Ventral Polarität in der Embryoentwicklung - antimikrobielle/antifungizide Funktion in Drosophila IL-1/IL-1 Rezeptor: - Schlüssel-Altivator der zellulären Antwort gegenüber Gram-positiven und Gram-negativen Bakterien (LPS, bakterielle Lipoproteine) und der Entzündung - proinflamatorisches Cytokin - Effektor der Genexpression von ca. 150 Genen

50 IL-1R / Toll-like Rezeptor Familie Toll-like/IL-1 Rezeptor Domäne Immunglobulin-ähnliche Domäne Leucin-reiche Domäne

51 IL-1R / Toll-like Rezeptor Familie Toll-like/IL-1 Rezeptor Domäne TIR-Domäne Säugetier-Toll-like Rezeptoren

52 innate immune system angeborenes, unspezifisches" Immunsystem Toll-Like receptors (TLR) Liganden TLR Ligand TLR 1 Zymosan (Glycan aus der Zellwand von Hefen) TLR 2 Lipoproteine und Glycolipide aus Pilzen, Protozoen und Bakterien TLR 3 lange doppelsträngige RNA (aus Viren) TLR 4 Lipopolysaccarid (LPS) aus der Zellwand gram-negativer Bakterien TLR 5 Flagellin (Protein aus der Geißel von Bakterien) TLR 6 bakterielle Peptidoglycane TLR 7-8 kurze RNA aus Viren (ss oder ds) TLR 9 unmethylierte CpG DNA aus Bakterien TLR unbekannt

53 IL-1R / Toll-like Rezeptor Familie Toll-like/IL-1 Rezeptor Domäne Säugetier-Toll-like Rezeptoren

54 IL-1 Rezeptor und Toll-like Rezeptor Signalwege - Proteininteraktionskaskade - TIR-Domäne IL-1 RIL-1 R assoziiertes Protein (IL-1R AcP) Toll-like receptor (TLR)

55 IL-1 Rezeptor und Toll-like Rezeptor Signalwege - Proteininteraktionskaskade - IL-1 TLR-L homophile Interaktion der Rezeptoren mit MyD88 IL-1 RIL-1R AcPTLR Bindung des Liganden Rezeptorkomplex Bindung von MyD88 über TIR-D. MyD88

56 - Adaptor Protein des IL-1/Toll-like Rezeptor Signalwegs - C-terminale TIR Domäne N-terminale Todes Domäne (DD) - cytosolisches Protein - Elimination von MyD88 inhibiert z.B. die LPS-induzierte Aktivierung des IL-1R Signalwegs

57 IL-1 Rezeptor und Toll-kike Rezeptor Signalwege - Proteininteraktionskaskade - IL-1 TLR-L homophile Interaktion von MyD88 mit IRAK IL-1 RIL-1R AcPTLR Bindung von IRAK an MyD88 über Death Domain (DD) IRAK MyD88

58 IL1-R Assoziierte Kinase (IRAK) - Adaptor Protein des IL-1/Toll-like Rezeptor Signalwegs - N-terminale Todes Domäne (DD) - Serin/Threonin Kinase - 2 Formen IRAK-1 und IRAK-2 - cytosolisches Protein - Elimination von IRAK inhibiert z.B. die LPS-induzierte Aktivierung des IL-1R Signalwegs

59 IL-1 Rezeptor und Toll-kike Rezeptor Signalwege - Proteininteraktionskaskade - IL-1 TLR-L Autophosphorylierung IL-1 RIL-1R AcPTLR P P IRAK MyD88

60 IL-1 Rezeptor und Toll-like Rezeptor Signalwege - Proteininteraktionskaskade - IL-1 TLR- L IL-1 RIL-1R AcPTLR P P TRAF-6 Dissoziation von IRAK und Interaktion mit TRAF-6 Aktivierung IRAK MyD88 TNF-R Assoziierter Faktor 6

61 IL-1 Rezeptor und Toll-like Rezeptor Signalwege - Proteininteraktionskaskade - 1. Aktivierung des IKK-Komplexes Verbindung zur Aktivierung von NF B

62 Aktivierung durch Phosphorylierung - Inaktivierung des Inhibitors-

63 Aktivierung durch Phosphorylierung - Inaktivierung des Inhibitors-

64 IL-1 Rezeptor und Toll-kike Rezeptor Signalwege - Proteininteraktionskaskade - 1. Aktivierung des IKK-Komplexes 2. Inaktivierung von I B durch proteolytischen Abbau

65 IL-1 Rezeptor und Toll-kike Rezeptor Signalwege - Proteininteraktionskaskade - 1. Aktivierung des IKK-Komplexes 2. Inaktivierung von I B durch proteolytischen Abbau 3. Freisetzung von NFkB und Translokation in den Kern

66 IL-1 Rezeptor und Toll-kike Rezeptor Signalwege - Proteininteraktionskaskade - 1. Aktivierung des IKK-Komplexes 2. Inaktivierung von I B durch proteolytischen Abbau 3. Freisetzung von NF B und Translokation in den Kern 4. Transkriptionelle Regulation NF B kontrollierter Gene

67 Cytokinrezeptoren - Strukturprinzipien und Signalwege - Cystein-reiche Domäne Transmembrandomäne intrazelluläre Signaltransduktion TNF Rezeptor Familie

68 TNF (Tumor Necrosis Factor ) pleiotropes Cytokin mit Licht und Schatten Struktur: As. grosses Peptid - als 233 As. Propeptid synthetisiert - aktive Form ist ein 52 kDa Homotrimer aus 3 Untereinheiten - von aktivierten Makrophagen gebildet Funktionen: - hemorrargische Nekrose transplantierter Tumore - potenter Mediator der Entzündungsreaktion - systemische Toxizität Signaltransduktion: - 2 Transmembranrezeptoren TNFR-1 (p55/p60) und TNFR-2 (p75/p80) - 28% Identität in der Ligandbindungsdomäne - TNFR-1 ist die dominante Form

69 TNFR-1 und TNFR-2 - Signaltransduktion durch Proteininteraktion TNF 1.Trimerisierung Apoptotischer Signalweg

70 TNFR-1 und TNFR-2 - Signaltransduktion durch Proteininteraktion TNF 1.Trimerisierung 2.Stabilisierung durch Death Domain

71 Death-Domain - zentrale Proteininteraktionsdomäne bei der Apoptose - Death Domain - cytoplasmatische Interaktionsdomäne - ca. 80 Aminosäuren - geringe Sequenzhomologie - 6 antiparallele Helices - in allen apoptotischen Proteinen enthalten

72 TNFR-1 und TNFR-2 - Signaltransduktion durch Proteininteraktion TNF 1.Trimerisierung 2.Stabilisierung durch Death Domain 3.Assoziation von DD-Proteinen 1.TNFR-associated DD 2. FAS-associated DD

73 TNFR-1 und TNFR-2 - Signaltransduktion durch Proteininteraktion TNF 1.Trimerisierung 2.Stabilisierung durch Death Domain 3.Assoziation von DD-Proteinen 4.Proteolytische Aktivierung von Caspase-Kaskade Death-Inducing Complex (DISC)

74 TNFR-1 und TNFR-2 - Signaltransduktion durch Proteininteraktion TNF 1.Trimerisierung 2.Stabilisierung durch Death Domain 3.Assoziation von DD-Proteinen 4.Proteolytische Aktivierung von Caspase-Kaskade 5. Proteolytische Aktivierung von Effektor-Caspasen Spaltung apoptotischer Substrate

75 TNFR-1 und TNFR-2 - Signaltransduktion durch Proteininteraktion TNF TNFR-associated Factor 2 Receptor interacting Protein NF B-Signalweg 1. Bindung von Adaptorproteinen

76 TNFR-1 und TNFR-2 - Signaltransduktion durch Proteininteraktion TNF NF B-Signalweg 1. Bindung von Adaptorproteinen 2. Aktivierung von NF B

77 TNFR-1 und TNFR-2 - Signaltransduktion durch Proteininteraktion TNF NF B-Signalweg 1. Bindung von Adaptorproteinen 2. Aktivierung von NF B 3. Anti-apoptotische Wirkung

78 TNFR-1 und TNFR-2 - Signaltransduktion durch Proteininteraktion TNF NF B-Signalweg Apoptose-Signalweg


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