17. Senyalització cel·lular

• PRINCIPIS DE LA SENYALITZACIÓ CEL·LULAR

  • Serveixen per a la detecció de nutrients, toxines depredadors, coordinació intercel·lular
  • S’utilitzen receptors, lligands, cèl·lules diana/senyalitzadora
• FORMES DE SENYALITZACIÓ CEL·LULAR

  • SISTEMA ENDOCRÍ: Les hormones son missatgers que tenen una vida llarga
  • PARACRINE: missatger que viu molt poca estona, serà percebut per les cèl·lules properes a elles.
  • AUTOCRINA: mediador local que la cèl·lula diana, elles mateixes reben la seva pròpia senyal.
  • CONTACT-DEPENDENT: Hi haurà cèl·lules senyalitzadores que dependran del contacte per a rebre la informació.
  • SYNAPTIC: A través de neurotransmissors.
  • UNIONS GAP: Deixen passar missatgers d’una cèl·lula a l’altra sense que s’alliberi el mediador fora i hagi de tornar a entrar.
• TIPUS DE MOLÈCULES SENYAL I DE RECEPTORS

  RECEPTORS DE SUPERFÍCIES:

  • Missatgers de mides GRANS i HIDROFÍLIQUES (solubles)
  • El receptor s’ha de trobar a la SUPERFÍCIE de la CÈL·LULA
  • Ex: Neurotransmissors, hormones peptídiques, factors de creixement

  RECEPTORS INTRACEL·LULARS:

  • Missatger de mides PETITES i HIDROFÒBIQUES.
  • NO tenen CÀRREGA
  • Els receptors es troben DINS LA CÈL·LULA
  • Ex: Hormones esteroides (testosterona o cortisol), hormones tiroidees (tiroxina) o gasos com NO o CO
• (1) TRANSDUCCIÓ DE SENYALS 1/3

  Es produeixen reaccions cascada.

  1. PRIMER MISSATGER (hormona, neurotransmissor...). Porta el primer senyal
  2. RECEPTOR (proteina). Quan el receptor s'activa provoca cascades de senyalització. Pot apareixer un SEGON MISSATGER abans o després de l'actuació del senyal intracel·lular efectuat per proteines.
  3. SEGON MISSTGER. Amplifica el senyal. NO SEMPRE apareixen.
• (1) TRANSDUCCIÓ DE SENYALS 2/3

  4. SENYAL INTRACEL·LULAR EFECTUAT PER PROTEINES. El segon missatger activarà altres proteines:

  • DISTRIBUÏDORES DE SENYAL: Transmeten aquest senyal endavant
  • TRANSDUCTORS DE SENYAL: Generen un altre senyal
  • AMPLIFICACIÓ DEL SENYAL: Amplifiquen el senyal rebut
  • INTEGRACIÓ: Poden detectar senyals de més d'una via de senyalització intracel·lular. Es poden encendre i apagar.
• (1) TRANSDUCCIÓ DE SENYALS 3/3.

  5. PROTEINES EFECTORES: Múltiples proteines s'activen i la c. reaccionarà, ho pot fer de 3 maneres:

  • ENZIM METABÒLIC:  Si es vol produir canvis a nivell metabòlic la proteïna efectora serà un enzim
  • PROTEÏNA D’EXPRESSIÓ GÈNICA: Si es vol fer canvis en l'expressió gènica la proteïna efectora haurà de poder ENTRAR al NUCLI i MODIFICAR/ALTERAR la expressió dels determinants gens.
  • PROTEÏNA DEL CITOESQUELET: L’últim receptor serà una proteïna del citoesquelet per produir moviment
• (2) REGULACIÓ DELS SISTEMES DE SENYALITZACIÓ CEL·LULAR

  NO totes les c. interaccionen per igual als receptors o a les mateixes senyals, depen de:

  • PRESÈNCIA RECEPTOR (conjunt limitat segons tipus cel.)
  • TIPUS RECEPTOR: Podem tenir el mateix missatger però diferents receptors que actuaran diferent.
  • MAQUINARIA INTRACEL. DE TRANSMISSIÓ SENYAL: Depen d'aquesta, la cascada de reaccions variarà
  • CONCENTRACIÓ (senyal): La concentració del 1 missatge farà que canvii la resposta cel.
  • COMBINACIÓ SENYALS: Diferents senyals com temperatura, nutrients...
• (3) RESPOSTA CEL·LULAR

  La resposta pot ser de 2 tipus:

  • VIA RÀPIDA (segons): MAI canvia l'expressió gènica. ex: secreció, contracció, moviment...
  • VIA LENTA (minuts-hores): SÍ canvia l'expressió gènica. ex: divisions, diferenciacions...
• ALTRES ASPECTES.

  Hi ha d'haver un moment en que s'atura la cascada de reaccions.

  • FEEDBACK NEGATIU: Quan la pròxima proteina de la cascada inactivarà el receptor i s'aturarà la cascada
  • FEEDBACK POSITIU: Quan la diana és una altra cel/enzim que continuarà transmetent la cascada.

  INHIBIDORS: Ha d'estar lliure per estar activa. Normalment està inactiva pk té un inhibidor. Els ACTIVADORS inhibeixen als inhibidors per ACTIVAR a la proteina.
• RECEPTORS INTRACEL·LULARS 1/4

  (a) RECEPTORS DE L'ÒXID NÍTRIC

  Mediador LOCAL -> senyalització de PARACRINA (5-30segons)

  Participa en el SISTEMA NERVIÓS I CIRCULATORI
• RECEPTORS INTRACEL·LULARS 2/4

  (a) RECEPTORS DE L'ÒXID NÍTRIC

  1-Vas sanguini recobert per musculatura LLISA (no controlada), regula la pressió sanguínia.

  2- Cèl·lules endotelials fabriquen ÒXID NÍTRIC degut a cascades de reaccions

  3- ÒXID NÍTRIC entra a les cèl·lules properes per difusió

  4- Dins, aquestes cèl·lules tenen RECEPTORS DEL ÒXID NÍTRIC

  5- L'unió generà segon missatger → GMP cíclic→ Augmenta [GMP cíclic]

  6- La cèl·lula diana del GMPc son les PKG (quinases) → Fosforil·laran i ⭣[Ca+2]

  7- La cèl·lula muscular es relaxa → Provocaran la vasodilatació
• RECEPTORS INTRACEL·LULARS 3/4

  (b) RECEPTORS D'HORMONES: esteroides, tiroides...

  Es tracta de FACTORS DE TRANSCRIPCIÓ

  Entre ells tenen estructures similars però amb 3 dominis funcionals:

  • N-TERMINAL: SEMPRE serà el domini de regulació del DNA
  • C-TERMINAL: SEMPRE serà el domini d'unió a la HORMONA
  • DOMINI UNIÓ DNA: Regió dins de la cadena d'unió al DNA
  • INACTIU: Hi ha un Complex Proteic Inhibidor que tmb té unió al extrem C-Terminal on s’uneix la hormona. Bloqueja la unió al DNA
  • ACTIU: Al unir-se la hormona provoca canvis en la conformació del receptor i s’allibera. Ja pot unir-se al DNA
• RECEPTORS INTRACEL·LULARS 4/4

  (b) RECEPTORS D'HORMONES

  Ex: Cortisol.

  1.Travessa la membrana plasmàtica i s’uneix la seu RECEPTOR, que es troba en el citosol.

  2) El complex receptor-hormona es transporta després al nucli a través dels porus nuclears.

  3) La unió del cortisol activa la proteïna receptora, que pot unir-se a seqüències reguladores específiques de l'ADN i activar la transcripció de gens diana específics.

  4) Podrà donar lloc a una resposta primària

  5) Podrà donar lloc a una resposta secundària on algunes proteïnes

  tornaran al nucli com a segons missatgers
• RECEPTORS DE SUPERFÍCIE CEL·LULAR 1/5

  Hi trobem 3 tipus:

  (a) CANALS IÒNICS REGULATS PER LLIGANDS:

  Un receptor acoblat a un canal iònic s'obre en resposta a la unió d'una molècula de senyal extracel·lular. Aquests canals també es coneixen com a canals iònics acoblats a transmissors.

  • Proteïnes transmembranals multipas
  • Transformen senyal químics→ Senyals elèctrics (potencial d’acció)
• RECEPTORS DE SUPERFÍCIE CEL·LULAR 2/5

  (b) PROTEÏNES G UNIDES A RECEPTORS:

  Quan una Proteïna G es vincula ala seva molècula d’un senyal extracel·lular, provoca l'activació o desactivació d’un enzim o canal iònic.

  • Proteïnes transmembranals multipas (7 hèlix α)
  • La proteïna G té funció de GEF (activar)
• EXPLICACIÓ DELS RECEPTORS ASSOCIATS A PROTEINES G 1/2

  RECEPTOR: És una proteina multipàs, amb extrem d'unió al senyal extracel·lular a N-ter.

  PROTEINA G: té 3 subunitats (alfa, beta, gamma)

  1) Receptor rep un senyal extracel·lular

  2) El receptor estimula la seva unió a Proteïna G (actua com a GEF activant aquesta)

  3) Domini alfa s’uneix GDP→GTP, es produeix un canvi de conformació i beta + gamma es separen de subunitat alfa

  4) Podem trobar a partir d’aquí diverses situacions:
• EXPLICACIÓ DELS RECEPTORS ASSOCIATS A PROTEINES G 2/2

  (a) La subunitat Alfa és la que interacciona amb els canals iònic / enzims (cas de la imatge superior)En aquest supòsit la proteïna G pot deixar d’actuar per 2 causes:

  • La seva activitat com GTPasa al unir-se a la diana
  • Participació de RGS que actuen com GAP (apagant)

  (b)Beta i Gamma són les subunitats que transmeten senyal al canal/enzim

  (c) Bifurcació on totes 3 subunitats participen en activar enzims/canals

  (d)Es separen però activen un mateix enzim/canal que requereix del global de subunitatsE) (e) Actuen les 3 proteïnes juntes
• PROTEINES G QUE REGULEN CANALS IÒNICS

  L'acetilcolina quan contacta amb músculs esquelètics es contrauen perque provoca l'entrada de calci, però l'acetilcolina provoca el CONTRARI al múscul cardíac, perque és un altre receptor de missatger.