14-Sinalização Celular

SINALIZAÇÃO INTERCELULAR E

TRANSDUÇÃO DE SINAIS

Prof. Dr. Wellerson Rodrigo Scarano

Comunicação

Transdução de Sinais

Sinalização depende:

- Molécula sinalizadora- Receptor específico- Mecanismo de transdução e transmissão do sinal intracelularmente- Resposta ao sinal

Um sinal: efeitos diversos

O sinal pode ser amplificado e diversificado no interior da célula,

afetando múltiplos processos

Sinalização: Moléculas sinalizadoras

Natureza dos Sinais: Tipos de Sinalização

Autócrina

Células Neuroendócrinas

Conjunto de Sinais: Moléculas Sinalizadoras

Importância:

- Organogênese

-Coordenar o crescimento

-Funcionamento do organismo

-Sobrevivência celular

Organogênese: INDUÇÃO

Desenvolvimento do Aparelho Ocular

Sinalização mediada por receptores

Dependente da natureza da molécula sinalizadora:

Moléculas Hidrofóbicas

Moléculas hidrofílicas

Sinalização mediada por receptores

Moléculas de sinalização que se ligam a Receptores IntracelularesAs mais conhecidas são os hormônios

esteróides (lipídicos):

- cortisol

- estradiol

- Testosterona

Outras moléculas hidrofóbicas:

hormônios da tireóide

retinóides

vitamina D

RECEPTORES INTRACELULARES

Feldman & Feldman, Nature (2001)

Sinalização via AR-testosterona (glândulas sexuais acessórias)

-Ligados a moléculasinibidoras antes da ligaçãocom o hormônio

- Modula a transcrição gênica

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

São os que recebem todas as moléculas sinalizadoras

hidrosolúveis(neurotransmissores,

sinalizadores protéicos)

Transferem o sinal para o interior da célula, iniciando uma cadeia de eventos (VIA DE TRANSDUÇÃO DE SINAIS) que culminam na

resposta celular

Sinalização mediada por receptores

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

Com frequência, sinaisextracelulares tem mais

de um receptor

As vezes o receptor é igual, mas a transmissão dentro da célula

ocorre de forma diferente

Classificados em três classes – de acordo com a formacom que iniciam sua via de transdução de sinais:

A) Receptores associados a Canais Iônicos

B) Receptores associados a Proteina G

C) Receptores enzimáticos ou associados a enzimas

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

Envolvidos na sinalização rápida entre células excitáveiselétricamente – o fluxo de íons produz um efeito elétrico

A) Receptores associados a Canais Iônicos

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

A) Receptores associados a Canais Iônicos

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

- Funcionam nas sinapses

- Convertem um sinal químico em um sinal elétrico

- Permitem o fluxo de um íon específico (Na+, K+, Ca2+, Cl-)

- Sistema nervoso e músculos, além de algumas outrás células excitáveis elétricamente

A) Receptores associados a Canais Iônicos

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

A abertura do canal do receptor de acetilcolina leva a amplo influxo de sódio

(Na+): cerca de 30.000 íons/canal/milisegundo.

Este influxo leva a despolarização da membrana que sinaliza ao músculo para

contrair

A) Receptores associados a Canais Iônicos

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

Há 3 conformações para o receptor

Se a acetilcolina não for hidrolizada em 1milisegundo, o canal se fecha de forma alternativa,se tornando insensível a acetilcolina

A ligação de duas moléculas de acetilcolina abre ocanal de Na+ (fecha com a hidrólise da acetilcolina)

Classificados em três classes – de acordo com a formacom que iniciam sua via de transdução de sinais:

A) Receptores associados a Canais Iônicos

B) Receptores associados a Proteina G

C) Receptores enzimáticos ou associados a enzimas

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

A proteína G, que é uma proteína trimérica que liga GTP,transfere o sinal do receptor a um alvo, geralmente umaenzima.

B) Receptores associados a Proteina G

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

B) Receptores associados a Proteina G

MaiorMaior famíliafamília de de receptoresreceptores de de membranamembrana plasmáticaplasmática

Medeia respostas a hormônios, mediadores locais protéicos, neurotransmissores…

7 domínios transmembrana

Dependente de GTP para a ativação

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

B) Receptores associados a Proteina GTransduçãoTransdução do do sinalsinal via via proteínaproteína G (3 G (3 subunidadessubunidades):):

Após se ligar e ser ativadapelo receptor, proteína G (trimérica) se dissocia em 2 subunidades ( e ).

Dependendo do sinal e do receptor a subunidade oua subunidade irãorepassar o sinal.

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

B) Receptores associados a Proteina G

Reguladores de Canais Iônicos

Acetilcolina – receptor acoplado a proteína G – subunidade

abre o canal de K+ - diminui freqüência da contração

cardíaca

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

B) Receptores associados a Proteina G

Adenilato ciclase – produz AMPc

Fosfolipase C – clivagem resulta em duas moléculas sinalizadoras: inositol trifosfato (IP3) e diacilglicerol (DAG)

AMPc, inositol trifosfato e diacilglicerol são moléculas sinalizadoras intracelulares chamadas de “segundos mensageiros”, que difundem na célula anunciando o sinal

Ativação de Enzimas Ligadas à Membrana

Segundos Mensageiros

• Segundo Mensageiro: Definição IUPAC

• “Substância efetora intracelular que aumenta oudiminue em resposta ao estímulo de umreceptor por um agonista, considerado comoprimeiro mensageiro.”

Segundos Mensageiros

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

B) Receptores associados a Proteina G

AlvoAlvo da da protprot. G:. G:AdenilatoAdenilato ciclaseciclase((fabricafabrica cAMPcAMP))

Aumento em c-AMP pode ativar

transcrição gênica

cAMP age via aProteína kinase A

(proteína kinase AMP-cíclico dependente: responde a cAMP)

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

B) Receptores associados a Proteina GAlvoAlvo da da proteínaproteína G: G: FosfolipaseFosfolipase CCVia de transdução pela Fosfolipase C

O IP3 abre um canal de cálciono retículo endoplasmático,elevando a concentração deCa2+ no citoplasma.

O DAG e o Ca2+ juntos ativam aProteína Kinase C = ProteínaKinase Cálcio dependente(PKC), que é uma proteína detransdução de sinal

Ca2+: segundo mensageiro

-Ca2+ modula o funcionamento de muitas enzimasdiferentes

- A enzima ligadora de cálcio mais comum é acalmodulina – em todos os organismos eucariotos

- Se liga e ativa muitas proteínas, inclusive moléculas deadesão celular e proteínas kinases (CaM-quinases)

Papel ativo do óvulo

-Liberação dos grânulos corticais (Bloqueio da polispermia)

- Ativação do óvulo – início do desenvolvimento do zigoto

Classificados em três classes – de acordo com a formacom que iniciam sua via de transdução de sinais:

A) Receptores associados a Canais Iônicos

B) Receptores associados a Proteina G

C) Receptores enzimáticos ou associados a enzimas

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

C) Receptores enzimáticos ou associados a enzimas

A parte receptora fica para fora da célula e a partecatalítica dentro

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

C) Receptores enzimáticos ou associados a enzimas

A maior classe são tirosina kinases (fosforilam tirosinas em suas proteínas alvo)

Maioria dos fatores de crescimento são tirosina kinases

O domínio fosforilado serve como ligação para muitas proteínas sinalizadoras intracelulares

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

C) Receptores enzimáticos ou associados a enzimas

Receptores Tirosina Kinases

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

C) Receptores enzimáticos ou associados a enzimasAção do receptor tirosina kinase via Ras (prot. G)

Ras superativo, leva a proliferação celular descontrolada

30% dos cânceres humanos tem mutações em Ras

Ras é um proto-oncogene

RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR

Sinalização mediada por receptores

C) Receptores enzimáticos ou associados a enzimas

Via MAPK – Proliferação, sobrevivência e diferenciação

Vias de Proliferação de células neoplásicas resistentes a terapia anti-androgênica em Tumores de Próstata

Integração de Sinais Extracelulares

Integração de Sinais Extracelulares

Sinalização Intercelular independente de receptores

- Sinalização via GAP-junctions

-Sinalização via Óxido Nítrico

Sinalização Intercelular independente de receptores

Gap Junctions

Gap junctions permitem que os sinaissejam compartilhados por célulasvizinhas. Ex: Ca+2

, AMPc

- são juncões célula-célula, formandoestreitos canais que diretamenteconectam os citoplasmas de célulasvizinhas.

Sinalização Intercelular independente de receptores

EspermatogêneseSincronização: sinalização via Gap Junctions

Sinalização Intercelular independente de receptores

Óxido Nítrico (NO)

Em células de mamíferos, uma das funções do NO é regular a contração do músculo liso;

altamente solúvel.

NO é sintetizado por deaminação do aminoácido

arginina.

– Difunde rapidamente da célula em que é produzido para células vizinhas

- Ação local – meia vida 5-10s

Sinalização Intercelular independente de receptores

NO se liga ao ferro no sítio ativo da enzima guanilato-

ciclase, ativando-a a produzir GMP-cíclico

Terapêutica baseada no mecanismo de sinalização do NO

-Angina (Nitroglicerina) –Relaxamento das CML dos vasos coronários aumentando o aporte sanguíneo

VIAGRAAge através da inibição pela fosfodiesterase de GMP-cíclico

– portanto os níveis de GMP-cíclico ficam elevados, causando relaxamento dos vasos sanguíneos que ficam

totalmente abertos

"A vida é a arte do encontro, embora haja tantos desencontros pela vida."

(Vinicius de Moraes)