Receptory mastných kyselin a endokanabinoidů; lipidové rafty mirka.rovenska@lfmotol.cuni.cz

Receptory mastných kyselin 1) Peroxisomal proliferator-activated receptors (PPAR) jaderné 2) Free-fatty acid-activated receptors (FFAR) na povrchu buněk, spřažené s G-proteiny

Receptory PPAR 3 isoformy: (oxidované LDL) (PPAR responsive element) 3 isoformy: PPAR PPARδ (někdy nazýván i ) PPARγ Regulují metabolismus lipidů: váží se na responsivní elemen-ty a stimulují trankripci genů oxidace či syntézy lipidů Na DNA se váží ve formě heterodimeru s retinoid X receptorem (RXR, aktivován kyselinou 9-cis retinovou)

Ligandy receptorů PPAR S y n t e t i c k é P ř í r o d n í Hlavní přirozené ligandy: volné FA s dlouhým řetězcem (>12C), především polyne-nasycené FA HODE=hydroxyoktadekadienová kys.

Role PPAR v lipidovém metabolismu PPARα reguluje expresi genů účastnících se oxidace lipidů (hlavně v srdci, játrech, svalech) PPARγ reguluje expresi genů zapojených do lipogeneze a diferenciace adipocytů v bílé tukové tkáni

PPAR Vysoká exprese v tkáních s intenzivní β-oxidací: játra, srdce, kosterní sval, ledviny, hnědý tuk Exprese se zvyšuje během hladovění a stresu (tj. při stimulaci uvolňování FA z tukové tkáně) Funkce: regulace příjmu FA do buněk aktivace FA β-oxidace FA – stimuluje hlavně peroxisomální β-oxidaci, v menší míře i mitochondriální Léčiva ze skupiny fibrátů (bezafibrát) jsou účinnými aktivátory PPAR a snižují hladiny lipidů

Geny pod kontrolou PPAR LPL fatty acid transport protein (FATP), fatty acid translocase (FAT) acyl-CoA synthetasa enzymy peroxisomální β-oxidace (acyl-CoA oxidasa, thiolasa) enzymy mitochondriální β-oxidace (CPT1, acyl-CoA dehydrogenasa) enzymy ketogeneze: 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA synthasa

PPAR/δ Exprimován v mnoha tkáních, nejvíce v mozku, tukové tkáni, kůži Zvláště vysoká exprese během vývoje (např. v CNS) Pravděpodobně se účastní diferenciace buněk CNS, myelinizace a lipidového metabolismu v mozku Účastní se ale asi i základních metabolických funkcí, např. syntézy a obratu membránových lipidů Podobně jako PPAR stimuluje expresi proteinů β-oxidace (srdce)

PPARγ 3 isoformy: PPARγ1 – v mnoha tkáních PPARγ2 – především v tukové tkáni PPARγ3 – jen v tukové tkáni, makrofázích, střevě Funkce: regulace diferenciace adipocytů anabolismus lipidů: v tukové tkáni regulují expresi proteinů, které se účastní syntézy lipidů: LPL, FATP… Jsou aktivovány antidiabetiky ze skupiny thiazolidindionů (glitazonů, např. rosiglitazon), která zvyšují citlivost tkání k insulinu a snižují hladiny FA a Glc

Receptory FFAR V plasmatické membráně (na rozdíl od PPARs), spřažené s G-proteiny Ligandem mohou být i FA s krátkým řetězcem, a to až do C1 (na rozdíl od PPARs) 3 isoformy: FFA1R FFA2R FFA3R

Působení FFARs FFA1R FFA2R FFA3R Exprese Ligandy Účinky pankreas, játra, kosterní sval, srdce monocyty, neutrofily tuková tkáň, pankreas, buňky imun. systému Ligandy středně dlouhé (od 10C) až dlouhé FA krátké FA (C1-C6) podobně jako u FFA2R Účinky regulace sekrece insulinu regulace chemotaxe kontrola produkce leptinu

Endokanabinoidy Biologicky účinné lipofilní látky, které aktivují kanabinoidové receptory Deriváty arachidonové kys., produkované po stimulaci z membrá-nových fosfolipidů Dva nejlépe popsané:

Syntéza anandamidu (PE) Reakce je iniciována aktivací receptorů neurotransmiterů a/nebo zvýšenou intracelulární hladinou Ca2+

Syntéza 2-arachidonoylglycerolu Opět při  koncentraci Ca2+ 2 dráhy: fosfolipasa C + diacylglycerollipasa fosfolipasa A1 + fosfolipasa C (specifická pro lyso-PI) a) b)

Působení Parakrinní – jsou rychle odstraňovány (příjem do buněk, hydrolýza) Produkovány hlavně v: nervovém systému imunitním systému Množství anandamidu v tkáních je velmi nízké a navíc v některých případech nepůsobí plně agonisticky  jeho fyziologický význam zůstává nejasný 2-AG je naproti tomu agonistou CB1 i CB2 receptorů a jeho množství v tkáních je vyšší  jsou tedy CB1 a CB2 především receptory 2-AG?

Kanabinoidové receptory Aktivovány THC (Δ9-tetrahydrokanabinol) CB1: nejhojnější v CNS, dále v imunitním systému, plicích… CB2: především v imunitním systému (leukocyty, slezina, lymfatické uzliny) 7 transmembránových domén, spřažené s Gi/Go proteiny  inhibice adenylátcyklasy… THC

Účinky 2-AG ze stimulovaných neuronů potlačuje uvolňování neuro-transmiterů snížením intracelulární koncentrace Ca2+ (?zklidnění excitovaných neuronů jako prevence buněčné smrti?) 2-AG potlačuje dlouhodobou potenciaci ?Role v imunitní odpovědi organismu? (CB2 – imunitní systém) Stimulace CB1 inhibuje proliferaci buněk lidského karcinomu prsu

Lipidové rafty Plasmatická membrána: Nejde o zcela homogenní strukturu!

Lipidové rafty Mikrodomény plasmatické membrány bohaté na sfingolipidy a cholesterol, které obsahují četné signalizační a transportní proteiny Odolné vůči mírným detergentům Vysoce dynamické a organizované Vytvářejí prostředí vhodné pro transport a konformační změny signálních molekul, ale i pro vstup patogenů do hostitelské buňky (HIV, Ebola, cholera toxin) (10-200 nm)

Model lipidového raftu Válcovité glycerofosfo-lipidy (GPLs) tvoří neuspořádanou fázi Lc membrány Uspořádaná fáze Lo – raft: ve vnější vrstvě cholesterol vyplňuje mezery mezi sfingolipidy (SM), ve vnitřní určitými (jehlanovitými) GPLs Tato organizace zvyšuje rigiditu membrány

Proteiny v lipidových raftech Proteiny raftů jsou často ukotvené pomocí GPI (glykosylfosfatidylinositol) Rafty obsahují: receptory (Fas, MHCI, II) signální molekuly (G-proteiny, tyrosinkinasy) transportéry (GLUT4, FAT)

Lipidové rafty podporují aktivaci T-lymfocytů TCR se při aktivaci T-lymfocytu přesune do raftů Vytvoří se TCR-MHC komplexy a dojde k agregaci kostimulačních molekul v raftech Fosforylace Tyr a zapojení signalizačních proteinů

Kaveoly Druh raftů, který se vyznačuje vysokým obsahem kaveolinů (kaveolin-1,-2,-3) Kaveolin-1, integrální membránový protein, tvoří oligomery, které se spojují a vytvářejí v membráně prohlubeň Možné role: signalizace transport vstup patogenu (SV40, E. Coli)

Model vstupu HIV do buňky pomocí raftů V raftu se vytváří komplex gp120 viru, CD4 a sfingolipidů (SLs); SLs stabilizují HIV na povrchu buňky Raft se pohybuje ke korecep-toru pro komplex CD4–gp120 SLs usnadňují konformační změny gp120, které vedou k odhalení N-konce gp41 viru (původně zanořený do kapsy tvořené gp120) Tento „fúzní peptid“ penetruje do plasmatické membrány hostitelské buňky

Rafty v prionové infekci Interakce PrPC s lipidovými rafty (sfingolipidy) asi stabilizuje ‘normální’ konformaci PrPC Tyto interakce lipid–PrPC by mohly být destabilizovány vnořením exogenního PrPSc (uvolněného z infikované buňky) do blízkosti PrPC Tvorba komplexu PrPC/PrPSc/ko-receptor (asi spojením raftů) Konverze PrPC na PrPSc Propagace na povrchu buňky