Программа спецкурса "Молекулярная эндокринология"

Лекторы - академик РАН В.А. Ткачук, к.б.н. А.В. Воротников

    Основные принципы гормональной регуляции

  1. Принципы нейроэндокринной регуляции. Иерархия между ЦНС, гипоталамусом, гипофизим и секреторными тканями-мишенями в формировании гормонального статуса организма и его биологических реакций. Механизмы обратной связи в нейроэндокринной системе. Основные гормоны гипоталамуса и гипофиза. Механизм действия кортиколиберина. Роль липопротеидов и тропных гормонов в регуляции синтеза стероидных гормонов из холестерина. Механизм образования тироксила и трийодтиронила. Рефлекторный механизм регуляции давления крови под действием ангиотензина и альдостерона. Роль ангиотензин-превращающего фермента (АПФ).
  2. Основные принципы регуляции метаболических процессов. Аллостерическая регуляция и регуляция метаболитами, регулируемые стадии многоступенчатых процессов. Разнообразие агонистов - нейромедиаторов и гормонов и их классификация по типу рецепторов, механизмам передачи сигнала в клетку, конечной мишени внутри клетки и временной шкале развития биологических эффектов. Регуляция активности ферментов путем изменения экспрессии их индуцибельных изоформ на примере действия тиреоидных гормонов.
  3. Рецепция внеклеточных сигналов

  4. Зависимость суммарного биологического ответа к агонисту от его концентрации в крови и представленности рецепторов в клетках различных тканей. Регуляция фракции свободных и связанных агонистов в системе циркуляции. Способы измерения концентрации агониста в крови.
  5. Сродство агониста к рецептору. Явление множественности рецепторов для одного агониста. Селективность агонистов по отношению к рецепторам различных типов на примере альфа- и бета-адренэргических рецепторов. Структура основных агонистов этих рецепторов.
  6. Способы измерения связывания лиганда с рецептором в клеточных системах. Специфическое и неспецифическое связывание. Преимущество и недостатки стандартных методов Лайнуивера-Берка и Скэтчарда при определении параметров связывания. Измерение скоростей связывания и диссоциации лиганда. Выявление кооперативности связывания лиганда. Концентрационные зависимости связывания гормона с рецептором in vitro и биологического эффекта in vivo.
  7. Основные принципы внутриклеточной сигнализации

  8. Многообразие механизмов, общие принципы и закономерности внутриклеточной передачи сигнала. Разные уровни биологических ответов. Внутриклеточные сигнальные сети и формирование баланса реакций. Особенности рецепции и проведения цветового зрительного сигнала, его трансформация в нервный импульс и формирование системного образа на уровне ЦНС.
  9. Общие принципы организации и свойства сигнальных систем клетки. Модульная организация и поэтапная передача сигнала внутри клетки на примере МАР-киназных каскадов. Роль белок-белковых взаимодействий, адаптерные белки, специфические последовательности и домены, предназначенные для белок-белкового узнавания. Методы экспериментальной регистрации белок-белкоых взаимодействий в клетке (FRET, pull-down assay и др.). Эволюционный консерватизм наиболее значимых сигнальных каскадов.
  10. Зависимость клеточных реакций от длительности действия сигнальных каскадов. Свободнорадикальный механизм выключения сигнальных каскадов с участием НАДФН-оксидазы и тирозиновой фосфатазы. Каркасная организация сигнальных модулей и возможность переадресации сигнала на уровне каркасных белков.
  11. Проведение сигнала на мембранном и постмембранном уровнях

  12. Основные типы мембранных рецепторов. Рецепторы-каналоформеры, рецепторы, ассоциированные с тримерными G-белками, тирозинкиназные рецепторы, рецепторы липопротеидов, рецепторы адгезии и межклеточного узнавания.
  13. Механизмы передачи сигнала на уровне мембраны. Понятие о вертикальной и горизонтальной сигнализации. Рецепторы, ассоциированные с мембранными ионными каналами, как пример вертикальной сигнализации с развитием немедленного ответа. Рецепторы-каналоформеры. Регуляция активности ионных каналов. Основные пути переноса Са2+ и регуляции его концентрации в цитоплазме. Основные типы Са2+-каналов. Динамика изменения внутриклеточной концентрации Са2+ при действии агониста.
  14. Взаимодействие рецепторов с адаптерными белками и горизонтальная переадресация сигнала на уровне мембраны. Концепция вторичных посредников и связанные с ними мембранные рецепторы в горизонтальной сигнализации. Кумулятивная функция вторичных посредников - возможность передачи сигнала от разных рецепторов к одному посреднику. Структура и механизмы действия основных вторичных посредников. Аденилат- и гуанилатциклазы, образование цАМФ и цГМФ. Роль окиси азота в активации гуанилатциклазы.
  15. Основные пути передачи сигнала через рецепторы, ассоциированные с G-белками плазматической мембраны. Общее строение семидоменных рецепторов. Механизм сопряжения рецептора с вторичными посредниками и эффекторными системами. Факторы регуляции обмена гуаниновых нуклеотидов и регуляция активности G-белков. Общая классификация и субъединичный состав мембранных G-белков.
  16. Мономерные G-белки и их роль во внутриклеточной сигнализации. Ras как ключевой эффектор, его клеточные функции и биологическая роль в опухолевой трансформации. Регуляция ГТФ-азного цикла G-белков и факторы регуляции обмена гуаниловых нуклеотидов.
  17. Внутриклеточная сигнальные каскады и их эффекторы

  18. Многообразие посттрансляционных модификаций и модифицируемых остатков белков. Конкурентная и множественная модификация белков. Фосфорилирование как основной путь передачи сигнала и эффекторных воздействий. цАМФ- и цГМФ-зависимые протеинкиназы, молекулярная организация и механизмы активации циклическими нуклеотидами. Каталитический механизм активации протеинкиназ и обеспечение специфичности узнавания субстрата.
  19. Проведение сигнала через цитокиновые рецепторы как классический пример горизонтальной сигнализации. Общая классификация и структура рецепторов цитокинов. Механизмы активации и ассоциации активированных рецепторов, а также последующего проведения сигнала в цитоплазме с участием JAK/STAT белков. Регуляция транскрипции генов STAT-белками. Роль цитокинов в регуляции дифференцировки и миграции клеток при гематопоэзе.
  20. Передача сигнала через хемокиновые рецепторы. Общая классификация цитокинов и их рецепторов. Роль фосфоинозитидного обмена и МАР-киназ в миграционном ответе клеток. Ведущая роль динамики актина в амебоидной подвижности и миозина в создании тянущих усилий при движении клеток. Роль малых G-белков Rho, Rac и Cdc42 в регуляции внутриклеточной динамики актина, перекрестная сигнализация между малыми G-белками. Роль микротрубочек в регуляции адгезивных контактов.
  21. Сигнализация через тирозинкиназные рецепторы факторов роста. Общая структура сигнальных каскадов. Проведение сигнала с помощью белок-белковых и адаптерных взаимодействий с участием тирозинового фосфорилирования. Механизмы активации Ras, Raf и эффекторных МАР-киназ.
  22. Сигнальная регуляция экспрессии генов через рецепторы BMP/TGFβ. Механизм активации рецепторов, участие Smad белков в дальнейшей передаче сигнала. Рецепторы и сигнализация через NF-κB.
  23. Регуляция дифференцировки В-лимфоцитов и иммунного ответа. Структура В-клеточного антигенного рецептора (BCR) и роль гетеротримерной ассоциации мембранных иммуноглобулинов. Общий механизм дальнейшего проведения сигнала с участием нерецепторных тирозиновых киназ и фосфатаз, НАДФН-оксидазы и адаптерных белков.
  24. Механизмы десенситизации мембранных рецепторов путем посттрансляционных модификаций и эндоцитоза. Убиквитинилирование и механизмы протеосомальной деградации белков.
  25. Сигнализация через рецепторы клеточной адгезии. Механизм формирования, общая структура и сигнальные эффекты интегринов. Роль интегринов во взаимодействии клетки с внеклеточным матриксом и его связи с цитоскелетом. Общие и тканеспецифические эффекты периодического растяжения клеток как пример сигнализации от рецепторов клеточной адгезии. Индукция апоптоза при потере контактов. Активация NO-синтазы и биологический эффект NO в сосудах под действием потока крови и напряжения сдвига.
  26. Рецепторы межклеточной адгезии – кадгерины, селектины, эфрины. Механизм действия кадгеринов и их сопряжение с цитоскелетом. Роль рецепторов межклеточной адгезии в активации оксидативного стресса в нейтрофилах и роста нервных окончаний.
  27. Ядерные и цитоплазматические рецепторы. Механизм действия стероидных гормонов. Коактиваторный и корепрессорный механизмы регуляции генной транскрипции. Орфановые рецепторы. Регуляция транспорта Na+ в почках альдостероном как пример стероидной регуляции физиологических функций.
  28. Структура липопротеидов низкой плотности и их гормоноподобные эффекты. Рецепторы липопротеинов. Рецептор-опосредованный метаболизм ЛНП.
  29. Сигнальная регуляция клеточных и физиологических реакций

  30. Внеклеточные сигналы и рецепторы, участвующие в регуляции клеточной подвижности. Флагеллярный и амебоидный типы движения клеток. Явление хемотаксиса. Функционирование специализированных хеморецепторов вертикального типа на примере бактериального хемотаксиса, двухкомпонентная передача фосфо-сигнала с участием гистидиновых протеинкиназ. Механизмы адаптации к широкому диапазону концентрации хемоаттрактанта и регистрации ее малых изменений. Усиление сигнала за счет кластеризации рецептора.
  31. Внутриклеточные механизмы направленной миграции на примере амебоидного хемотаксиса слизевика Dyctiostelium. Роль G-белковых мембранных рецепторов, PI3-киназы и фосфоинозитидного обмена в поляризации клетки и регистрации градиента хемоаттрактанта. Регуляция обмена фосфатидилинозитолфосфатов, роль фосфатаз PTEN и SHIP.
  32. Особенности хемотаксиса эукариотических клеток. Примеры направленной миграции клеток в организме. Механизмы ангиогенеза и роста сосудов. Рецепторы клеточной навигации. Направленная миграция клеток крови в очаг воспаления, хоуминг и миграция прогениторных клеток в очаги повреждения и ишемии. Биологические эффекты гипоксии. Миграция опухолевых клеток и явление эпителиально-мезенхимальной трансформации (ЭМТ). Структура и регуляция межклеточных контактов. Метастазирование как комбинация обратимого ЭМТ, направленной миграции и выживания опухолевых клеток. Различные стратегии движения клетки в 3-мерном матриксе.
  33. Сигнальные механизмы направленной миграции клеток. Рецептор урокиназы как представитель гликозилфосфатидилинозитол (GPI)-заякоренных мембранных белков и его вероятная роль в инициации внеклеточного протеолиза и активации внутриклеточной сигнализации. Возможные механизмы индукции синтеза матриксных протеинкиназ и направленной миграции при активации урокиназой различных каскадов МАР-киназ, и трансактивации рецептора EGF.

версия для печати
Страница последний раз обновлялась 02.05.2010