Eksamen i Cellebiologi (kandidatdelen): Cellebiologi - Cellers struktur og funktion - Membranbiokemi - Cellulær signaltransduktion Opgavesættet består af 5 sider inklusive denne forside. Sættet består af i alt 4 separate opgaver. 4 timers skriftlig prøve fredag den 28. oktober, 2008, kl. 10.00 14.00 Hver opgave vurderes særskilt og med lige stor vægt. Eksamen er med alle hjælpemidler i papirformat. Lommeregner må benyttes Opgaven må skrives med blyant
OPGAVE 1: Ciliers opbygning og funktion Cellerne i vores krop kan danne to forskellige typer af cilier: De bevægelige cilier/flageller og de primære cilier. 1. Angiv hvordan disse to cilie-typers respektive aksonemer er opbygget og giv mindst to eksempler på de funktioner, som hver cilietype kan varetage i pattedyr. 2. Primære cilier findes som et enkelt organel på overfladen af næsten alle typer af celler i vores krop, men kun på celler, som er i vækststop. Hvorfor er der kun eet primært cilie pr. celle, og hvorfor dannes de kun under vækststop? 3. IFT (Intraflagellar transport) benyttes til dannelse af alle typer cilier i vores krop. Med udgangspunkt i denne transport ønskes følgende belyst: a) Hvad transporterer IFT? b) Hvilke typer motorproteiner er med til at styre IFT? c) I hvilken retning transporterer disse motorproteiner materiale langs aksonemet? 4. +TIPs tilhører gruppen af mikrotubuli-associerede proteiner (MAPs), der binder til (+)-enden af mikrotubuli. Hvordan kan man forestille sig, at +TIPs kan være med til regulere dannelse og/eller fjernelse af cilier? 5. Beskriv den effekt en mutation i en IFT-partikel (f.eks. IFT88) kan have på en celles evne til at koordinere PDGFRαα-signalering.
OPGAVE 2: Vævsorganisation og cancer Nedenfor vises skematisk oversigt (A-D) og histologiske farvninger af vævssnit (E-H), som illustrerer de ændringer, der sker med vævsorganisationen i human cervix (livmoderhals) under udvikling af invasivt carcinom. Der ønskes redegjort for følgende: 1. Hvilken type epitel findes i normal cervix, hvordan kan man karakterisere de forskellige lag i epitelet, og hvad er det normale livsforløb for en epitelcelle i dette væv? 2. Det nederste epitellag hæfter til det underliggende ekstracellulære matriks (ECM). Hvilke ECM komponenter indgår typisk i sådant matriks? 3. Hvilke celleadhæsions-komplekser ( junctional complexes ) og -molekyler benytter epitelceller til at hæfte til henholdsvis underliggende ECM og andre epitelceller? 4. Den skematiske oversigt, A-C, viser bindevævet (blåt) uden celler, mens de tilsvarende histologiske snit (E-G) afslører, at der også findes celler her. Hvilke celletyper kan der være tale om, og hvilke funktioner har de? 5. Bindevævsceller indgår også som en betragtelig del af den ondartede svulst, der opstår (D og H). Hvordan kan disse celler fremme cancercellevækst og spredning? 6. Cancer opstår i epitelet, som oftest som følge af infektion med human papilloma virus (HPV) 16 og 18. Hvilken type virus er der tale om, og hvad er den underliggende molekylære mekanisme for cancerudvikling? 7. Hvordan overføres smitte med HPV 16/18, og hvordan kan man forhindre, at kvinder er modtagelige for smitte?
OPGAVE 3: Signaltransduktion og membrantransport Du skal udarbejde en øvelse i signaltransduktion. Du har til din rådighed antistoffer mod den aktiverede (fosforylerede) Mitogen Aktiverede Protein Kinase (MAPK) ERK, aktiveret (fosforyleret) protein kinase B (PKB, også kaldet Akt) og aktiveret Ca 2+ /calmodulin-dependent kinase (CaMK) II. Desuden har du den fluorescerende probe Fura-2-AM til at måle den frie intracellulære Ca + koncentration ([Ca 2+ ] i ) med, og en cellekultur af f.eks. fibroblaster. 1. Du vælger at stimulere en receptor tyrosin kinase (RTK) for at kunne måle en stigning i aktiviteten af alle disse signalmolekyler. Hvilken agonist kunne du vælge at tilsætte? Skitser de signalveje du derved aktiverer. Hvor indgår calmodulin i disse signalveje? 2. Kan man aktivere ERK via en anden receptor-type og signalvej? Hvilken? 3. En række højt konserverede protein domæner er vigtige på forskellige proteiner i de i punkt 1 nævnte signalveje. Angiv 3 typer af sådanne domæner der er involveret i disse signalveje; vis hvor i kaskaderne de indgår; og beskriv hvad deres rolle er. Fremhæv desuden et punkt i RTK signaleringen, hvor der er et adaptor-protein involveret. 4. Nævn nogle trin i de i punkt 1 nævnte signalveje, der involverer covalent modifikation af signalmolekylet, og et andet sted der involverer en allosterisk effekt. 5. Når du måler på stigningen i [Ca 2+ ] i efter RTK stimulering får du et bifasisk svar, hvor koncentrationen først stiger og derpå falder igen. Hvordan vil du vise at forløbet både er afhængigt af Ca 2+ frigørelse fra indre stores og af influx fra det omgivende medie? 6. Flere typer af Ca 2+ kanaler er involveret i stigningen i [Ca 2+ ] i. Nævn mindst to typer af gating, der kan regulere Ca 2+ kanaler. Forklar, for den ene af disse typer gating, hvordan den er involveret i aktivering af Ca 2+ kanaler efter RTK stimulering. 7. Tre forskellige transport proteiner: et exchanger (antiporter) protein og to pumper (primært aktive transportører), spiller vigtige roller i tilbagereguleringen af [Ca 2+ ] i efter stigningen. (i) Hvilke transportproteiner er dette, (ii) hvor i cellen sidder de, og (iii) hvorfor kan disse transportører flytte Ca 2+ ud af cytosolen opad denne ions elektrokemiske gradient?
OPGAVE 4: Mobilisering af glukose fra glykogendepotet 1. For en adrenalin receptor gælder, at K d for adrenalin er 10 μmol/l. EC 50 værdien for adrenalininduceret glukose frigivelse fra musklens glykogen er 0.1 μmol/l. Hvor stor en procent del af musklens adrenalin receptorer er besat ved en koncentration, der svarer til EC 50 værdien? 2. Muskelkontraktion og stimulering med adrenalin øger glukosemobilisering fra glykogendepoterne. Hvad er forskellen imellem de intracellulære signalkaskader, der aktiveres ved muskelkontraktion og ved adrenalinstimuleringen, som fører til glukose mobilisering? Hvad er lighederne imellem disse to signalkaskader? 3. Gør rede for hvorledes ekstrem muskelaktivitet (muscle starvation) regulerer mobilisering af glukose fra glykogendepotet. 4. Den signaleringskaskade, der aktiveres af adrenalin og som fører til glucose mobilisering, består af mange trin/reaktioner. Gør rede for hvorledes 4 trin i denne signaleringskaskade afkobles / bringes tilbage til deres udgangs-tilstand.