Sinalização Celular
• Receptores de membrana e princípios de sinalização celular;
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Receptores de Membrana e Sinalização Celular
• Em organismos multicelulares é essencial que as células se
comuniquem, possibilitando ações coordenadas.
• Esta comunicação se dá através de moléculas (LIGANTES) que
uma determinada célula produz e libera no meio extracelular
para serem então percebidas, estas são as CÉLULAS
SINALIZADORAS.
• Para que a informação seja transmtida é preciso que as outras
células, as CÉLULAS ALVO, tenham receptores capazes de
perceber a presença daquela molécula no meio extracelular
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Figura: A célula sinalizadora e a célula-alvo podem, ou não, entrar em contato.
Fonte: http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAABUlYAC-0.png
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Tipos de Sinalização
a) Parácrina:
o ligante tem
vida curta e os
receptores estão
nas células
próximas.
Fonte (Figura): Biologia Molecular da Célula – Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts & Walter
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Tipos de Sinalização
b) Autócrina:
o ligante tem
vida curta, e o
receptor está na
própria célula
que emitiu o
sinal.
Fonte (Figura): Biologia Molecular da Célula – Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts & Walter
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Tipos de Sinalização
c) Dependente de
contato: o ligante não é
secretado, mas exposto
na superfície da célula
sinalizadora e a célula
alvo precisa fazer
contato para que o
receptor possa se ligar.
Fonte (Figura): Biologia Molecular da Célula – Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts & Walter
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Tipos de Sinalização
d) Endócrina: o ligante
(HORMÔNIO) tem
vida longa, é lançado
na corrente sanguínea
e vai atingir células
alvo em locais
distantes.
Fonte (Figura): Biologia Molecular da Célula – Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts & Walter
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Tipos de Sinalização
e) Neuronal: é um caso especial de sinalização entre células que
poderia ser classificado como parácrino ou endócrino. Neste caso,
o ligante (NEUROTRANSMISSOR) viaja grandes distâncias, mas no
interior de axônios (não no sangue) até atingir a
célula alvo longe do
corpo celular do
neurônio que
emitiu o sinal.
Fonte (Figura): Biologia Molecular da Célula – Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts & Walter
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Um sinal pode gerar respostas diferentes
• Ligantes secretados no meio extracelular entrarão em
contato com várias células.
• Mas apenas um número restrito delas responderá ao
sinal, porque apenas algumas expressam o receptor
capaz de reconhecer a molécula sinalizadora.
• Exemplo: ACETILCOLINA
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Receptores diferentes que reconhecem a
mesma molélula sinalizadora
ACETILCOLINA
Promove contração da
célula esquelética
muscular
Diminui a frequência de
contração do músculo
cardíaco
Provoca secreção de
saliva pelas células da
glândula salivar
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Tipos de Receptores
a) Receptor Intracelular: se o ligante for pequeno e/ou
hidrofóbico o suficiente para atravessar a membrana.
b) Receptor de Superfície: se o ligante não puder
atravessar a membrana, este estará exposto na
superfície da membrana plasmática.
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Sinalização por Ligantes Hidrofóbicos
•
Óxido Nítrico: envolvido em vários processos celulares, como
vasodilatação, neurotransmissão, e imunidade a patógenos.
•
Hormônios: associam-se a moléculas hidrofílicas
(CARREADORAS), para que possam viajar pela corrente
sanguínea.
•
O receptor deve estar no citoplasma, e ativa-se com com o
reconhecimento do ligante hidrofóbico, que desempenhará as
devidas funções.
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Fatores de Transcrição
•
Fatores de transcrição são, frequentemente, receptores que
com a chegada do ligante, formam um complexo que entra
no núcleo e ativa a transcrição de um gene.
Fonte (Figura): Biologia Molecular da Célula – Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts & Walter
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Sinalização por Ligantes Hidrofílicos
•
Quando o ligante não consegue atravessar a membrana, o
receptor deverá obrigatoriamente estar exposto na
membrana plamática.
•
O receptor muda sua conformação quando se liga ao ligante, e
esta informação é passada adiante.
•
Estes receptores podem ser:
a) Receptores tipo canal;
b) Receptores associados à proteína G;
c) Receptores enzimáticos.
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Sinalização por Ligantes Hidrofílicos
a) Receptores tipo canal: São controlados por ligantes, os quais
induzem a mudança conformacional do canal, levando à sua
abertura.
Fonte (Figura): Biologia Molecular da Célula – Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts & Walter
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Sinalização por Ligantes Hidrofílicos
b) Receptores associados à proteína G: São proteínas
transmembrana, tipo multipasso.
•
Ao receberem o ligante ativam uma segunda
proteína, a proteína G, que também muda sua
conformação, passando o sinal adiante.
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Sinalização por Proteína G
•
As proteínas G ligamse ao GTP, ficando
ativadas, e depois
hidrolisam o GTP a
GDP+Pi, voltando ao
estado inativo.
Fonte (Figura): Biologia Molecular da Célula – Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts & Walter
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Sinalização por Proteína G
•
As proteínas G ao serem ativadas podem ativar
outras proteínas, quando são chamadas proteínas
G estimulatórias (Gs), ou inibi-las, sendo chamadas
proteínas G inibitórias (Gi).
Fonte (Figura): Biologia Molecular da Célula – Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts & Walter
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Adenilciclase
•
Uma vez ativada pela proteína G, a Adenilciclase
hidrolisa ATP formando AMP (adenosina
monofosfato) que torna-se uma molécula cíclica, o
AMP cíclico (AMPc):
• UM MENSAGEIRO SECUNDÁRIO
•
AMPc dispara uma enorme diversidade de eventos,
ativa enzimas, abre canais iônicos, etc.
• CONSEQUÊNCIAS NA ATIVIDADE CELULAR
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Adenilciclase
•
Proteína quinase A (PKA): têm este nome por ser
ativada por AMPc. É uma enzima que fosforila
outras proteínas.
• O que é uma proteína fosforilada?
Estas alternam entre um estado ativado e outro
inativo, um deles com fosfato e outro sem.
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Resumo
Ligante + Receptor
Meio Extracelular
Proteína G + GTP
Adenilciclase
Meio Intracelular
AMPc
PKA
Proteínas Fosforiladas
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Adenilciclase
•
A PKA pode também entrar no núcleo e ativar
genes que passarão a ser transcritos, o que
também mudará o comportamento celular.
• O que é cascata de sinalização?
É a sequência de eventos entre o receptor e a
mudança de comportamento da célula.
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Fosfolipase C
•
A Fosfolipase C é outra enzima ativada por
proteína G. Esta enzima hidrolisa um fosfolipídeo:
• O fosfatidilinositol 4,5 bifosfato (PIP2)
•
•
Clivando em:
DAG: ligado à membrana, ativa proteína quinase C
(PKC).
IP3: difunde-se e liga-se a seu receptor na
membrana do retículo endoplasmático.
•
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Fosfolipase C
•
O receptor de membrana do retículo
endoplasmático (tipo canal) permite o
extravasamento de CÁLCIO para o citoplasma:
• ATIVANDO PKC E VÁRIAS OUTRAS
PROTEÍNAS
•
Nesta cascata de sinalização o CÁLCIO é o
mensageiro secundário que passa o sinal adiante.
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Sinalização por Ligantes Hidrofílicos
c) Receptores enzimáticos: passam a informação recebida por
meio de atividade enzimática. Existem 2 domínios especiais:
• Reconhecimento do ligante
• Sítio catalítico
Fonte (Figura): Biologia Molecular da Célula – Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts & Walter
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Tirosinas Quinases
•
Tirosinas quinase são o principal tipo de receptor enzimático.
•
Estas, fosforilam (adicionam um radical fosfato) o
aminoácido tirosina em cadeias laterais de proteínas.
•
O fenômeno de
fosforilação é
desfeito pelas
tirosinas fosfatases.
Fonte (Figura): Biologia Molecular da Célula – Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts & Walter
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Proteína Ras
•
A proteína Ras na maioria das vezes irá promover a
proliferação ou a diferenciação celular.
•
A proteína Ras hidrolisa GTP em GDP.
•
A proteína Ras-GTP ativa irá propagar um sinal em cascata.
•
Receptores que ativam esta via são fatores de crescimento.
•
Defeitos nas Ras podem levar à proliferação desordenada e
câncer.
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Amplificação e Integração de Sinais
•
A vantagem das cascatas de sinalização celular é a
amplificação de sinais.
•
Depois de receber o ligante, receptores disparam uma cascata
de sinalização celular que amplifica o sinal e acaba por
modificar o comportamento celular.
•
Quando cascatas de sinalização iniciadas por diferentes
receptores se cruzam ocorre a integração destes sinais.
•
Alguns processos dependem da ativação inicial de cascatas de
sinalização diferentes, que convergem então para o mesmo
processo.
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Resumo da Aula
Sinalização Celular
• Ligantes que entram na célula podem ter vida muito curta e
provocar respostas rápidas, como o óxido nítrico, ou ter vida
longa e provocar resposta lenta e duradoura, como os
hormônios esteróides.
• Receptores mudam de conformação com a chegada do ligante.
• Depois de receber o ligante, receptores disparam uma cascata
de sinalização celular que amplifica o sinal e acaba por modificar
o comportamento celular.
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