4 5-Metabolismo- Señalización

Vista previa del material en texto

BIOQUIMICA
4.5 Señalización
Generalidades – Señales – Receptores – Transductores – Efectores
Vías de transducción y amplificación de señales extracelulares
Esteban A. Ferro B, PhD 
Facultad de Ciencias Médicas
Universidad Nacional de Asunción
Contenido
Generalidades
Señales
Receptores
Transducción y amplificación
Vías de transducción – amplificación de señales extracelulares
Generalidades
El éxito de los organismos pluricelulares, como los humanos, depende de la integración y coordinación de diferentes tipos celulares para adaptarse a condiciones internas y externas que amenazan la homeostasis.
Esto se logra con la comunicación intercelular mediada por moléculas (mensajeros) producidas en una célula y que actúan sobre otra, que las reconoce mediante receptores.
Reconocemos dos tipos de esos mensajeros:
Neurotransmisores
Hormonas
3
Los neurotransmisores median la comunicación entre neuronas, neuronas y músculos y neuronas y glándulas, siempre a corta distancia.
Las hormonas se conciben como mensajeros que actúan a larga distancia, trasportados por la sangre hasta células distantes que los reconocen.
Originalmente se concebían como producto de órganos específicos, las glándulas endocrinas, pero hoy se reconocen hormonas producidas por diversos órganos, como tejido adiposo (leptina), estómago (grelina), etc.
4
Generalidades
Son características generales de la señalización.
Especificidad. La señal (ligando) se une a un receptor particular en un sitio complementario, reversiblemente, y produce en el receptor un cambio alostérico. S+R  S.R
Amplificación. En el fenómeno están involucradas enzimas, que actuando en cascada amplifican los efectos promovidos por la señal (ligando) sobre el receptor.
 
Adaptación. La activación de los receptores genera procesos de regulación, disminuyendo su actividad o su concentración (retroinhibición).
Integración. Señales diferentes actuando sobre sus receptores, que alteran diferencialmente la concentración del mismo mensajero intracelular, producen un efecto resultante de la acción de las señales sobre los diferentes receptores.
5
Generalidades
El proceso completo de la señalización involucra varias etapas, que se desarrollan con particularidades según la señal involucrada y los tipos celulares que las detectan.
6
1. Síntesis de la señal (ligando = hormona, neurotransmisor, factor de crecimiento).
2. Liberación de la señal de la célula productora.
3. Transporte de la señal hasta las células efectoras.
4. Detección de la señal por las células efectoras.
5. Transducción y amplificación de la señal.
6. Producción de cambio metabólico en las células efectoras.
7. Anulación de la señal y de sus efectos celulares.
Generalidades
Requieren mínimamente:
Señal extracelular (ligando, 1er mensajero u hormona, excepcionalmente luz).
Receptor de la señal (expuesto en la membrana o en el interior de la célula, citosólico o nuclear).
Sistema de transducción de señales (para los ligandos que no penetran en las células)
Proteínas transductoras (Proteínas G)
Efectores enzimáticos activados o inhibidos
Segundos mensajeros
Sistema efector (modificación de la actividad enzimática y/o de la expresión de proteínas, o del potencial de membrana).
7
Generalidades
Endocrina 
(insulina, glucagón, T3/ T4, ACTH, cortisol, etc)
Paracrina 
(NO, serotonina, epinefrina, dopamina)
Autocrina 
Tromboxano A2
Por contacto
8
CELULA PRODUCTORA
LIGANDO
CELULA BLANCO
Señales
8
Señales endócrinas. 
Son sustancias llamadas hormonas.
Son producidas típicamente por órganos especializados, las glándulas endocrinas
Originadas en un órgano o tejido, actúan sobre otro u otros órganos o tipos celulares. 
Requiere transporte sanguíneo.
9
Ejemplos: 
Glucagón producido en el páncreas, actúa en hígado y tejido adiposo, entre otros.
Insulina producida en el páncreas, actúa en tejido adiposo, músculos etc.
Señales
Parácrinas:
La señal es producida por una célula y actúa sobre otra célula cercana. No requiere transporte sanguíneo. 
Ejemplos: Serotonina, neurotransmisores, óxido nítrico (producido en células endoteliales y actúa sobre músculo liso vascular).
Autócrinas:
La señal actúa sobre el mismo tipo de célula que la produce.
Ejemplos: Tromboxanos, algunos factores de crecimiento
Contacto:
Ej: inhibición del crecimiento por contacto.
10
Señales
Aminas hormonales (Derivan de Tyr): 
catecolaminas (dopamina, epinefrina, norepinefrina)
hormonas tiroideas (T3, T4)
Hormonas peptídicas: insulina, glucagón, ACTH, TRH 
Glicoproteínas: FSH, LH, TSH, hCG
Derivados de colesterol/isoprénicos: 
hormonas esteroides (cortisol, testosterona, estradiol, aldosterona) vitamina D (1,25-dihidroxicalciferol)
retinoides (ácido retinoico)
Derivados de ácidos grasos: 
eicosanoides (PGs, TxA, LTC4) y docosanoides (Rev-1)
Derivados de Arg: óxido nítrico (agente paracrino)
11
Señales – Naturaleza química 
La estructura de las hormonas (ligandos) condiciona su solubilidad y modo de incorporación a las células blanco.
12
Las aminas hormonales (catecolaminas), los péptidos (TRH, glucagón), las glicoproteínas (TSH, FSH) y los eicosanoides (PGE2, TXA2) requieren un proteínas como receptor en la membrana y un sistema de transducción de la señal, al interior de la célula blanco.
Señales – Naturaleza química 
La estructura de las hormonas (ligandos) condiciona su solubilidad y modo de incorporación a las células blanco.
13
Los derivados de colesterol (glucocorticoides, mineralocorticoides, h. sexuales) y compuestos isoprénicos relacionados (1,25-dihidroxicalciferol, ácido retinoico), y las hormonas tiroideas (T3 / T4*) difunden al interior de las células blanco y se unen a proteínas receptoras citosólicas o nucleares para modular la expresión del genoma.
* Se describen proteínas transportadoras
Señales – Naturaleza química 
La estructura de las hormonas (ligandos) condiciona su solubilidad y modo de incorporación a las células blanco.
14
El óxido nítrico, que es un gas con estructura de radical libre, difunde al interior de las células y se une a un receptor citosólico, que actúa al mismo tiempo como efector (Guanilato ciclasa).
 .. ..
. N = O:
Señales – Naturaleza química 
Las señales, ligandos u hormonas se sintetizan en las células mediante una sola reacción (óxido nítrico), unas pocas reacciones (catecolaminas), por rutas metabólicas más complejas (hormonas esteroides, eicosanoides), o por la expresión génica de péptidos (leptina, glucagón, somatostatina) y proteínas conjugadas (TSH, FSH, LH, hCG ).
15
Pueden clasificarse en:
 1. Señales que se sintetizan en el momento en que se necesitan, como las hormonas esteroides, algunos péptidos, los eicosanoides.
2. Señales que se sintetizan previamente, se almacenan y son liberadas en el momento que se precisa, como las hormonas tiroideas, ciertos péptidos, neurotransmisores. 
Señales – Síntesis
Las señales abandonan la célula productora por:
16
- Difusión a través de la membrana, cuando son volátiles como el óxido nítrico, o liposolubles como las hormonas esteroides.
- Exocitosis, después de experimentar procesos de maduración dentro de vesículas, como los péptidos que sufren maduración de una proteína precursora por proteólisis parcial (insulina) o glicosidación (TSH, FSH)
- Difusión después de experimentar proteólisis lisosomal a partir de una proteína de almacenamiento (tiroglobulina), como ocurre con las hormonas tiroideas (T4  T3)
Señales – Liberación
El transporte de las señales desde las células productoras hasta las células blanco está condicionado por la estructura y solubilidad de las hormonas.
17
1-Disueltas o suspendidas en el agua del plasma. Señales hidrosolubles polares, como las catecolaminas, o péptidos relativamente pequeños como glucagón, y las glicoproteínas, como TSH y FSH.
2-Asociadas a proteínas plasmáticas. Señales liposolubles,como las hormonas tiroideas, asociadas a prealbúmina y globulina transportadora de tiroxina, o los esteroides asociados a albúmina y a globulinas específicas (SHBG, para esteroides sexuales; CBG, para corticosteroides y progesterona; globulina-α1, para progesterona).
Señales – Transporte
Requiere de la presencia de receptores específicos para las diferentes señales en las células blanco. 
Los receptores son responsables de la especificidad de la acción de cada hormona sobre ciertos tipos de células en el proceso de señalización.
18
Señales de naturaleza polar (hormonas peptídicas, catecolaminas) y prostaglandinas se ligan a receptores de membrana.
Señales de naturaleza apolar (hormonas esteroides y tiroideas, retinoides, vitamina D), se unen a receptores citosólicos o nucleares. 
Señales – Detección
18
La unión entre señal y receptor es de “tipo alostérico”, es reversible, saturable y depende de la concentración de la señal y la afinidad del receptor por la señal.
19
Según la localización celular los receptores pueden ser: 
De membrana
Dependientes de proteínas G
Receptores de tipo canal iónico
Receptores asociados a actividad enzimática
Transcripcionales o nucleares
Citosólicos
Señales – Detección
La unión entre el ligando y el receptor, y su efecto dependen de:
	- La concentración de la señal 
	- La afinidad del receptor por la señal (KD)
	- La sensibilidad del receptor / sistema de transducción – amplificación asociado
	- El número de receptores por célula (104 -105)
20
Las mismas señales producen efectos diferentes en distintos tipos celulares y distintas etapas del desarrollo, porque expresan distintos receptores o poseen diferentes mecanismos de transducción y amplificación.
Somatostatina en la hipófisis disminuye la liberación de hormona del crecimiento, en células pancreáticas reduce la liberación de insulina y glucagón, y en mucosa gastrointestinal reduce la liberación de péptidos hormonales.
Señales – Detección
La mayoría de las señales extracelulares (péptidos, glicoproteínas, eicosanoides, catecolaminas) no pueden ingresar a la célula.
Esto requiere la transferencia del mensaje (no de la señal) a través de la membrana.
21
Los sistemas de transductores de señales, permiten que la unión del ligando al receptor genere o altere la concentración de una señal interna (especie química), que promoverá los cambios metabólicos inducidos por el ligando, en la célula blanco.
Señales – Transducción y amplificación
Estos mensajeros internos, o segundos mensajeros, ejercen diversidad de acciones, pero la más directa se asocia a la activación, o inhibición, de enzimas, la modificación covalente de proteínas, la alteración de canales iónicos y de expresión de genes, con la consecuente variación del potencial de membrana.
22
Son los segundos mensajeros más relevantes:
cAMP		- cGMP
DAG		- IP3
Ca2+ (o 3er mensajero, porque cambia su concentración por un 2do. mensajero)
NO
Señales – Transducción
23
MEMBRANA PLASMATICA
TRANS-DUCTOR
EFECTOR
ATP
+
PKA
E1b
E1a
E1a
E1a
E1b
E1b
E2b
E2b
E3a
E3a
-
+
E2a
E2a
LIGANDO
RECEPTOR
2do Mensajero
E3b
E3b
+
-
TRANSDUCCION
AMPLIFICACION
DIVERSI-FICA-CION
CONTROL
cAMP
ESPACIO EXTRACELULAR
Señales – Transducción
Los efectos de la acción hormonal se manifiestan de diversas formas, pero lo más evidente es el cambio en el metabolismo de la célula blanco, como:. 
24
Aceleración de procesos anabólicos o catabólicos por modificación de la actividad enzimática. 
La unión de adrenalina al receptor ß-adrenérgico de los hepatocitos resulta en:
Activación de glucógeno fosforilasa  incremento de degradación del glucógeno y exportación de glucosa.
Inactivación de glucógeno sintetasa  disminución de la síntesis de glucógeno.
 
La unión de adrenalina al receptor ß-adrenérgico de los adipocitos resulta en:
	- Activación de lipasa sensible a hormonas  lipólisis de TAG y liberación de ácidos grasos.
Señales – Efecto
Aceleración de procesos anabólicos o catabólicos vinculados a la modificación de la expresión de enzimas. 
La unión de glucagón al receptor hepático resulta en:
Inducción de PEP-carboxiquinasa  incremento de la gluconeogénesis
La unión de insulina al receptor hepático resulta en:
	- Inducción de glucoquinasa  incremento de la fosforilación de Glc
25
Alteración del potencial y del transporte membranal.
La unión de Ac-colina al receptor neuronal resulta en:
Ingreso de Na+ (2x104 iones/ms)  despolarización postsináptica
La unión de insulina al receptor de miocitos resulta en:
	- Movilización de vesículas conteniendo GLUT-4  ingreso de Glc a células.
Señales – Efecto
Una vez que cumplió su efecto, la señal debe ser eliminada, lo que ocurre por transformación enzimática. 
También se eliminan en menor proporción por vía renal.
26
- Péptidos y proteínas, por hidrólisis enzimática (proteólisis).
- Catecolaminas, por oxidación (MAO) y metilación (CAM/COMT).
- Esteroides, por hidroxilación y conjugación con PAPS (sulfatos) o con UDP-glucuronato (glucuronidos)
- Hormonas tiroideas, por desyodación (activación T4  T3; degradación de T3)
- Hidroxicalciferol, por hidroxilación (25-OH-D3  24, 25-OH-D3)
- Eicosanoides, por oxidación de grupos OH, -oxidación y reducción de dobles enlaces
Señales – Degradación
En los casos en que se producen segundos mensajeros como parte de la transducción, estos deben ser degradados o resintetizados, para interrumpir el proceso de señalización en el interior de las células blanco, para regresar al estado previo al estímulo de la señal.
27
Ejemplos: 
Fosfodiesterasa de cAMP hidroliza cAMP (3’,5’-AMP) a AMP (5’-AMP).
Inositol-P fosfatasas hidrolizan IP3 hasta inositol y Pi
Guanilato ciclasa repone los niveles de cGMP (3’,5’-GMP) a partir de GTP.
Señales – Degradación
Las proteínas modificadas por fosforilación (mediada por proteínas quinasas) regresan a su actividad original por desfosforilación, mediada por fosfoproteínas fosfatasas (PPP).
28
Disponemos de más de 500 genes que codifican fosfoproteínas fosfatasa
Proteinas Tyr fosfatasas (PTP) Membranales e intracelulares (SHP-2), con dominio N-terminal como autoinhibidor.
Proteínas Ser/Thr fosfatasas. 
Dos familias PPP (Fe+Zn) y PPM (Mn)
Ej: PP-1
Señales – Degradación
Son proteínas que alteran su conformación, y por tanto su funcionalidad, al unirse a ligandos de manera reversible, específica y saturable, produciendo posteriormente cambios en la funcionalidad de otras estructuras (enzimas, canales iónicos, proteínas transportadoras, genes).
29
Los receptores que responden a ligandos extracelulares se localizan en la membrana plasmática, el citosol o el núcleo.
Receptores
30
Se asientan en la membrana plasmática y se unen al ligando con su dominio extracelular.
Esta unión provoca diversos tipos de cambios en su estructura, dando lugar a:
- Modificación alostérica que altera la actividad de proteínas transductoras (proteínas G)
- Modificación alostérica que altera la permeabilidad al paso de iones (canales iónicos)
- Activación de dominios catalíticos del propio receptor (Tyr quinasas)
- Dimerización y activación de proteínas asociadas, con actividad enzimática (quinasas de Janus, JAK)
Receptores de Membrana
 
 
31
a. Asociados a proteínas G (catecolaminas, glucagón, luz).
 
b. Asociados a actividad enzimática, propia del receptor (insulina) o reclutada del citosol (Epo, GH, citoquinas).
 
c. Canales iónicos activados por ligandos (acetilcolina)
Receptores de Membrana
32
1. Receptores asociados a proteínas G triméricas son proteínas transmembranales, con varios segmentos que la atraviesan, por los cual se denominan receptores 7TM o de serpentina.
Ejemplos: 
Receptor de glucagón
Receptor ß-adrenérgico
Receptores de eicosanoides
Receptores de luz (conos y bastones)
Están asociados a proteínas G triméricas de diversos tipos, estimulantes, inhibitorias, olfatorias, asociadas a la visión,etc., 
The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition.
Cooper GM. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000.
Receptores de Membrana
33
2. Receptores con actividad enzimática intrínseca y los que se asocian a otra proteínas con actividad enzimática, ejercen su efecto a través de actividad proteína quinasa.
Los primeros poseen un dominio extracelular que une al ligando, y otro/s intracelular con actividad tirosina quinasa (TK), por lo que también se los denomina receptores de tirosina quinasa (RTK). 
The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition.
Cooper GM. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000.
Inician cascadas de fosforilaciones con efectos en la expresión génica, la actividad enzimática y el movimiento de vesículas. 
Receptores de Membrana
34
Algunos son diméricos, como el receptor de insulina (α2β2, con puentes S-S) y de IGF-1.
Otros son monoméricos, como los de factores de crecimiento epidérmico y derivado de plaquetas 
The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition.
Cooper GM. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000.
Receptores de Membrana
35
2. Receptores con actividad enzimática intrínseca
Los receptores monoméricos se dimerizan por unión del ligando, y se autofosforilan empleando su actividad TK
The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition. Cooper GM. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000.
Ejemplos: 
Receptor de insulina (dimérico)
Receptor de efrinas (Eph)
Receptor del factor de crecimiento 1 similar a insulina (IGF-1) (dimérico)
Receptores de factores de crecimiento epitelial (EGF), neuronal (NGF), derivado de plaquetas (PDGF), de fibroblastos (FGF), estimulante de colonias 1 (GSF-1)
Receptores de Membrana
36
3. Receptores que emplean actividad enzimática de otras proteínas
Son glicoproteínas proteínas transmembranales de la familia HBP (helix bundle peptide) que se dimerizan por unión del ligando (un sitio en cada unidad).
Cada subunidad liga constitutivamente una tirosina quinasa (Quinasa de Janus 2, JAK-2).
El sustrato primario de JAK-2 es la proteína intracitoplásmica STAT (signal transducer activitor of transcription) que se fosforila, se dimeriza e induce la trascripción de genes específicos
Receptores de Membrana
37
3. Receptores que emplean actividad enzimática de otras proteínas
Una vez que cesa el estímulo, fosfoproteína fosfatasas específicas regresan a STAT a la situación basal.
Ejemplos: 
Receptor de hormona de crecimiento
Receptor de leptina
Receptor de eritropoyetina (EPO)
Receptor de numerosas interleucinas y citoquinas
Una mutación Phe Val, hace a JAK constitutivamente activa  policitemia vera, enfermedades mieloproliferativas.
Receptores de Membrana
38
4. Receptores de tipo canales iónicos
Proteínas oligoméricas transmembranales que alteran su conformación por unión de ligandos, permitiendo el flujo de iones a favor de gradientes
Ejemplos: 
Receptor acetil-colina
Receptor de IP3 en RE
Receptor de GABA-A
El receptor de acetil-colina (α2βδε) se activa por unión de 2 moléculas de ligando a las unidades α y se abre dejando ingresar Na+. Regresa al estado basal por hidrólisis enzimática del ligando.
https://basicmedicalkey.com/acetylcholine-receptor-agonists-2/
Receptores de Membrana
Proteínas citosólicas o nucleares que unidas a un ligando actúan como “factores de transcripción”, modificando la expresión de ciertos genes.
Se los denomina también “nuclear hormone receptors”
Se describieron ~50 proteínas de este tipos en el genoma humano, y en diferentes células regulan la expresión de distintos genes.
Actúan con ligandos como las hormonas esteroides (gluco y mineralo corticoides, hormonas sexuales), las hormonas tiroideas, los retinoides y los derivados hidroxilados de vitamina D.
39
Receptores Transcripcionales o Nucleares
Una vez activados por los ligandos, regulan la transcripción de genes que controlan procesos como, proliferación celular, desarrollo, metabolismo y reproducción.
También algunos actúan regulando funciones dentro del citoplasma (Estrógenos mediante receptores regulan rápidamente el tono vascular y la migración celular en células endoteliales; oxisteroles regulan, adicionalmente, la actividad de enzimas de la colesterogénesis). 
Para algunos receptores se desconoce el ligando (receptores huérfanos), ya sea porque no se reconocieron aún, o porque actúan en ausencia de ligando.
40
Receptores Transcripcionales o Nucleares
41
Norman AW, Liwack G. Hormones, Academic Press, 1997
Receptores Transcripcionales o Nucleares
Son proteínas monoméricas, homodiméricas o heterotriméricas que reconocen y se unen a secuencias de ADN del genoma denominadas elementos de respuesta hormonal (HRE) y regulan la transcripción de genes.
Se identifican dos grandes grupos de ellos.
42
Tipos I/III: proteínas citosólicas, que al unirse al ligando migran al núcleo. 
Ejemplos: receptores de estrógenos y de glucorticoides
Tipos II/ IV: proteínas ubicadas en el núcleo y unidas al ADN, que cuando se une el ligando reemplazan un complejo correpresor por uno coactivador.
Ejemplos: receptores de T3, 1,25-dihidroxi-D3 y ácido retinoico.
Receptores Transcripcionales o Nucleares
43
Tipo I: proteínas ancladas en el citoplasma por chaperonas (HSP90), que se liberan de ellas al unirse al ligando (andrógenos, estrógenos, progesterona), permitiendo la homodimerización, exposición de la secuencia de unión nuclear y traslado al núcleo.
 
En el núcleo el complejo ligando – receptor se une a sitios del genoma asociados con la función de amplificación (enhancers), distantes del sitio de inicio de la transcripción.
 
Los complejos ligando – receptor se intercambian rápidamente con los HRE (hormone response elements), en respuesta a las variaciones de concentración de ligando.
Tipo III: funcionan de similar manera que los de tipo I, excepto por la organización de los HRE con los que interactúan.
Receptores Transcripcionales o Nucleares
44
Tipo II: proteínas residentes en el núcleo unidas a los elementos de respuestas del ADN, aún en ausencia del ligando. De este tipo son los receptores de hormonas tiroideas y de retinoides. Algunos ligandos como los oxisteroles se producen en la misma célula, dando lugar a auto regulación.
 
Generalmente forman heterodímeros con el receptor X de retinoides (RXR), y en ausencia del ligando ejercen función represoras con elementos correpresores asociados a la actividad histona desacilasa.
 
La unión del ligando desplaza a los correpresores y permite la unión de los complejos coactivadores, que típicamente contienen actividad histona acetil transferasa, para facilitar la expresión génica.
Tipo IV: funcionan de similar manera que los de tipo II, excepto por su unión como monómeros en la porción media de los HREs.
Receptores Transcripcionales o Nucleares
45
Cold Spring Harb Perspect Biol. 2013 Mar; 5(3): a016709
NV Bhagavan, Chun-Eun Ha, Essentials of Medical Biochemistry, Academic Press, 2015.
Receptores Transcripcionales o Nucleares
Receptores Transcripcionales o Nucleares
46
	RECEPTOR	ABREVIATURA	LIGANDO
	Receptor de andrógeno	AR	Testosterona
	Receptor de estrógeno	ER	Estrógenos
	Receptor asociado a estrógeno	ERR	?
	Receptor de glucocorticoide	GR	Cortisol
	Receptor de mineralocorticoide	MR	Aldosterona
	Receptor de progesterona	PR	Progesterona
	Receptor de ácido retinoico	RAR	Ácido retinoico
	Receptor huérfano de retinode	ROR	?
	Receptor asociado a ácido retinoico	RXR	Rexinoides (Sintéticos)
	Receptor hepático X	LXR	Oxisteroles
	Receptor activado por proliferadores peroxisómicos	PPAR	Metabolitos de ácidos grasos
	Receptor de hormona tiroidea	TR	Hormona tiroidea
	Receptor de vitamina D3	VDR	Colecalciferol (Vit. D3)
Cold Spring Harb Perspect Biol. 2013 Mar; 5(3): a016709
Los ligandos controlan alostéricamente las interacciones de los receptores con los complejos coactivadores y correpresores.
La conformación de la hélice AF2, próxima al C-terminal, permite la unión del correpresor alreceptor dimerizado, pero cambia por unión del ligando.
Los dominios de unión a ADN, ricos en Cys, contienen motivos de dedos de Zn.
47
Receptores Transcripcionales o Nucleares
Ofrecen interesantes blancos terapéuticos al reconocer moléculas pequeñas.
 
Algunas como agonistas, en el caso de los esteroides anabólicos, incrementando la expresión.
48
- Otros como antagonistas, limitándola, impidiendo la unión de coactivadores.
Tamoxifeno (ER) se emplea en cáncer de mama.
 
Tiazolidinedionas (PPARγ) en diabetes tipo 2
Receptores Transcripcionales o Nucleares
La enzima guanilato ciclasa se comporta como un receptor al activarse por óxido nítrico
Guanilato ciclasa existe en 2 formas:
Asociada a membrana, como parte de proteínas receptoras de membrana que ligan péptidos (factor natriurético auricular)
Soluble. Son hemoproteínas héterodiméricas que ligan NO al hemo, y en su dominio C-terminal se halla el sitio unión a GTP. 
GTP  cGMP + PPi
cGMP mantiene abiertos canales iónicos (retina, cuerpos cavernosos) permitiendo ingreso de Na+
La concentración de cGMP se controla por la fosfodiesterasa de cGMP (cGMP-PDE), y es inhibida por sildenafil. 
49
Receptores Citosólicos
La estimulación de las células endoteliales por acetilcolina incrementa la concentración de Ca2+, que al unirse a calmodulina (un componente de NOS) activa la síntesis de óxido nítrico (NO)
NO (T ½ : 2 – 30 segundos) llamado también EDRF y deriva de Arg por acción de óxido nítrico sintasa (NOS)
NOS, se presenta como 3 isoenzimas:
Dos constitutivas (eNOS, nNOS)
 Una inducible (iNOS) (Sensible a citocinas y endotoxinas) 
Arg  Hidroxi-Arg  NO + Citrulina
50
Óxido Nítrico
La señal (NO):
Es un gas difusible y no precisa receptores de membrana ni proteínas de unión a ADN
Se desplaza hasta células próximas (Ej. Células de musculatura lisa) para unirse a guanilato ciclasa y activarla.
 Además de activar a guanilato ciclasa, también se une a ciertas sinapsis de SNC
51
Óxido Nítrico
Guani-lato ciclasa
Proteína sensible a cGMP
Ej: canal de Na+ de la retina
Inhibidor de la fosfodiesterasa de cGMP
(PDE-cGMP). Sostiene los efectos de cGMP
52
Óxido Nítrico
Cafeina
Inhibidor de PDE-cAMP
Sildenafil
Inhibidor de PDE-cGMP
Sildenafil
Inhibidor 
53
Óxido Nítrico
 Vías de transducción / amplificación
54
Transducción y Amplificación de Señales Extracelulares
55
MEMBRANA PLASMATICA
TRANS-DUCTOR
EFECTOR
ATP
+
PKA
E1b
E1a
E1a
E1a
E1b
E1b
E2b
E2b
E3a
E3a
-
+
E2a
E2a
LIGANDO
RECEPTOR
2do Mensajero
E3b
E3b
+
-
TRANSDUCCION
AMPLIFICACION
DIVERSI-FICA-CION
CONTROL
cAMP
ESPACIO EXTRACELULAR
ESPACIO INTRACELULAR
Transducción y Amplificación de Señales Extracelulares
56
Se asientan en la membrana plasmática y se unen al ligando por su dominio extracelular.
Esta unión provoca diversos tipos de cambios en su conformación (niveles estructurales superiores), dando lugar a:
- Modificación alostérica que impacta sobre la actividad de proteínas transductoras (proteínas G)
- Modificación alostérica que altera su permisividad al paso de iones (canales iónicos)
- Activación de dominios catalíticos del propio receptor (Tyr quinasas)
- Dimerización y activación de proteínas asociadas, con actividad enzimática (quinasas de Janus, JAK)
Transducción y Amplificación de Señales Extracelulares Receptores de Membrana
Receptores de Membrana
57
1. Receptores asociados a proteínas G triméricas: son glicoproteínas transmembranales, con varios segmentos que la atraviesan, por los cual se denominan receptores 7TM, o de serpentina.
Se conocen unos 800 receptores asociados a proteínas G triméricas, la mayoría detecta hormonas, unos 400 para odorantes, 33 gustativos y las opsinas (4) para percibir luz.
The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition.
Cooper GM. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000.
Experimentan desensibilización por fosforilación, por movilización hacia vesículas y por proteólisis mediada por ubiquitinación.
Proteínas G
Son proteínas asociadas a la cara citoplasmática de la membrana, mediadoras de transducción, que se caracterizan por ligar nucleótidos de guanina, y particularmente:
Hidrolizar lentamente GTP (actividad GTPasa)
Poseer cualidades regulatorias
58
Proteínas G
Distinguimos dos grandes grupos de proteínas G:
Proteínas G grandes o triméricas.
	No requieren otras proteínas para el intercambio de nucleótidos de guanina (GDP / GTP). 
Proteínas G pequeñas o monoméricas
	Requieren proteínas auxiliares
	GEF (Factor de intercambio de nucleótido de guanina)
	GAP (Proteína activadora de GTPasa)
	GDI (Inhibidor de disociación de nucleótido de guanina)
59
Proteínas G triméricas (αβγ)
Constituidas por 3 subunidades (αβγ), ancladas a la membrana plasmática por su cara interna (citosólica)
Subunidad α: 45 kD (39 -52 kD), 20 genes en mamíferos, miristoilada (C-14) / palmitoilada (C-16), farnesilada (C-15) / geranilada (C-10). 
 Se une al receptor, y en reposo al dímero βγ.
 Interactúa con efectores (AC, PLC, canales iónicos, PDE-cGMP)
 Existe en varias formas; i: inhibitoria, s: estimulante, t: transducina, olf: olfatoria, etc.
 Liga GDP en estado inactivo, y GTP en estado activo.
 Contiene actividad GTPasa, que se anula por ADP-ribosilación.
60
Subunidad β: 37 kD (35-39 kD), 6 genes en mamíferos.
Permanece unida a la subunidad γ.
Subunidad γ: 7 kDa (6,5- 8 kD), 12 genes en mamíferos. Está prenilada.
El dímero βγ :
Regula a la baja (inhibe) la actividad de Gα
Activa efectores como: 
Isoformas de adenilato ciclasa
Canales iónicos (Na+, K+, Ca2+)
Tirosina quinasas
Fosfolipasa C-ß (PCL-ß)
R
61
Proteínas G triméricas (αβγ)
Ejemplos de proteínas G involucradas en estímulos extracelulares
	Proteína G	Ubicación	Señal	Efector	Efecto
	Gs 	Hígado	Epinefrina, glucagón	Adenilato ciclasa	Degradación de glucógeno
	Gs 	Tejido adiposo	Epinefrina, glucagón	Adenilato ciclasa	Lipólisis (degradación de TAG)
	Gs 	Riñones	Hormona antidiurética	Adenilato ciclasa	Conservación de agua
	Gi 	Músculo cardiaco	Acetilcolina	Canal de potasio	Disminución de la frecuencia y fuerza contráctil cardiaca
	Gi/o 	Neuronas cerebrales	Encefalinas, endorfinas, opiodes	Adenilato ciclasa, canales de potasio, canales de calcio	Cambios en la actividad eléctrica neuronal
	Gq	Células musculares lisas vasculares	Angiotensina	Fosfolipasa C	Contracción muscular, aumento de la presión sanguínea
	Golf 	Células neuroepiteliales nasales	Moléculas odoríferas	Adenilato ciclasa	Detección de olores
	Gt transducina	Bastones y conos de retina	Luz	Fosfodiesterasa de cGMP	Detección de luz
NH Bhagavan, Chung-Eun Ha, 2015 
62
α,con segmentos interruptores
Vista superior
Vista lateral
63
β
γ
Proteínas G triméricas (αβγ)
GDP/GTP
- Las proteínas Gα-GTP actúan sobre las proteínas efectoras (enzimas, canales) alostéricamente, alterando su funcionalidad.
En las células, en general, hay más moléculas Giα que Gsα, lo que impide activar efectores sin estímulo del receptor unido al ligando, ya que la relación normal
[GTP]/ [GDP] = 10/1, favorecería el estado activo.
- El regreso al estado basal ocurre por hidrólisis de GTP, mediada por la actividad GTPasa que reside en Gα. 
- La ocupación del sitio por GDP permite reconstituir el trímero inactivo (αβγ).
- Unas 20 proteínas RSG (reguladoras de señalización por proteína G) funcionan como GAP, favoreciendo hidrólisis de GTP, y el regreso al estado inactivo.
64
Proteínas G triméricas (αβγ)
Toxinas bacterianas inhiben la actividad GTPasa de proteínas G
- La fracción A1 de la toxina (AB5, colerogeno, 87kD) de Vibrio cholerae, modifica un residuo de Arg de Gs, por ADP-ribosilación, dejandola activa permanentemente (↑ x100 cAMP). 
cAMP activa a PKA y esta a bombas de Na+,  pérdida de agua (hasta 6 L/h)
Enterotoxina termolábil de E. coli ejerce la misma acción, pero más débilmente.
 
- La toxina pertusis (PT) de Bordetella pertussis modificaun residuo de Cys de Gi, impidiendo que se cambie GDP por GTP y que ejerza su efecto inhibitorio sobre el efector (AC) en el epitelio bronquial.
65
Proteínas G triméricas – Inhibición de GTPasa
Activación por receptor-ligando
α
GDP
β
γ
α
GDP
β
γ
GTP
α
β
γ
GTP
EFECTOR 1
H2O
α
β
γ
GTP
Pi
Cese del estímulo
En reposo
Activada
EFECTOR 2
EFECTOS CELULARES
66
Inactiva
Proteínas G triméricas (αβγ)
Ciclo de Activación 
66
Las proteínas Gi inhiben a los efectores.
Las proteínas Gs activan a los efectores.
Son algunos de sus efectores:
 
Adenilato ciclasa (AC).  Vía del cAMP /adenilato cíclico
ATP  cAMP + PPi
Fosfolipasa C (PLC).  Vía de los fosfoinositoles
PIP2 + H2O  IP3 + DAG
Fosfodiesterasa de cGMP (PDE-cGMP). 
cGMP + H2O  GMP
Canales de K+. 
Apertura
67
Proteínas G triméricas (αβγ)
Efectores Asociados
67
Glicoproteína transmembranal (~120kD, 10 isoformas en mamíferos).
-Dominios M1 y M2, la fijan a la membrana
-Dominios C2a y C1a conforman el sitio catalítico
-Dominios C1a, C1b y C2a soportan regulación.
	Nt-M1-C1a-C1b-M2-C2a-C2b-Ct
 
Cataliza la síntesis de cAMP (3’,5’-AMP) a partir de ATP.
	
 ATP  cAMP + PPi
68
Adenilato Ciclasa (AC)
68
69
Adenilato Ciclasa (AC)
Las diferentes isoformas de AC son sensibles diferencialmente a la acción de las Gsα / Giα y Gβγ, y diversos fenómenos regulatorios.
Por ejemplo:
Giα inhibe a AC1, AC5 y AC6 por unión a C1a.
Gsα activa a todas las AC, excepto AC9, por unión a C2a.
Gβγ inhibe a AC1, pero activa a AC2, AC4 y AC7, por unión a C2a.
Ca2+-CM activa AC1, AC3, AC8 por unión a C1b .
Fosforilación de C2a de AC2, AC5 y AC7 por PKC, las activa.
Fosforilación de C1b de AC5 y AC6 por PKA, las inhibe.
70
Adenilato Ciclasa (AC)
También se observó activación de AC (excepto AC9) por moléculas como forskolina (Coleus forskolii), produciendo hipotensión.
Esta acción es independiente de la unión ligando –receptor.
Se estima que ~ 60% de los fármacos aprobados actúan sobre receptores acoplados a proteínas G.
71
Adenilato Ciclasa (AC)
La concentración de los nucleótidos cíclicos con función de segundos mensajeros, cAMP y cGMP, disminuye por la acción hidrolítica de fosfodiesterasas (PDE) (11 familias, 20 genes).
cAMP (3’,5’-AMP) + H2O  AMP (5’-AMP)
Están reguladas por Ca2+-CM, PKA, PK dependientes de insulina, PKII–CM y cGMP.
 cAMP-PDE se inhibe por las metil-xantinas
 - Cafeína
 - Teofilina
 - Teobromina
 Además activan receptores de adenosina
72
Fosfodiesterasas (PDE)
Es un sistema integrado de transducción y amplificación de diversas señales que opera mediante el segundo mensajero cAMP (adenilato cíclico).
cAMP actúa de diversas formas, con efectos a corto y mediano plazo (modificación de canales iónicos, activación de proteína quinasas, PKA) y largo plazo (fosforilación de factores de transcripción, CREB).
 
La más importantes es la activación alostérica de proteína quinasa A (PKA, R2C2 ).
4 cAMP + R2C2  R2(cAMP)4 + C2
 (PKA inactiva) ↑(PKA activa)
73
Vía del cAMP
ACTI-VA-CION
DES-ACTIVACIÓN
74
Vía del cAMP
Algunas enzimas serán activadas, como la lipasa sensible a hormonas de los adipocitos, y la glucógeno fosforilasa quinasa de los hepatocitos.
Otras enzimas serán inhibidas por fosforilación, como acetil-CoA carboxilasa de la síntesis de ácidos grasos, y la piruvato quinasa de la glicólisis, ambas en hepatocitos.
Las fosforilaciones mediadas por PKA cambian la actividad de enzimas
75
Vía del cAMP
Al cese del estímulo hormonal, las fosfoproteína fosfatasas permitirán el regreso de las enzimas modificadas a su estado inicial.
A su vez, las fosfoproteína fosfatasas, son controladas por proteínas inhibitorias (PPI) activadas por fosforilación.
Dado que las modificaciones fueron catalizadas por PKA, una quinasa de Ser/Thr, las fosfoproteína fosfatasas que desfosforilan las enzimas modificadas también son de esta clase.
76
Vía del cAMP
Las PPPasas que controlan esta vía son de las familias PPP y PPM que hidrolizan fosfatos en residuos de Ser/Thr
	PPP: PP1, PP2A y PP2B (CaN: calcineurina)
	PPM: PP2C
Enz-O-Pi + H2O  Enz-OH + Pi
Inhibidores de CaN, como ciclosporina A y FK506, son potentes inmunosupresores.
CaN activada por Ca2+ cataliza la defosforilación de NFATp (nuclear factor of activated T-cells) promoviendo su traslado al núcleo, y la proliferación de linfocitos.
77
Vía del cAMP – Fosfoproteína fosfatasas (*)
¿Es posible que la actividad de las proteína quinasas (unas 2000) no se vea anulada sin control por la de las fosfoproteínas fosfatasas (unas 500, PPP y PTP)?
La acción descontrolada de ambas reacciones (fosforilación, empleando ATP y desfosforilación, hidrólisis de éster fosfórico) daría lugar a ciclos de sustrato, con enorme gasto de energía y gran efecto termogénico.
78
Vía del cAMP – Fosfoproteína fosfatasas
Proteína quinasas fosforilan a inhibidores de las fosfoproteína fosfatasas, activándolos para evitar que éstas catalicen las reacciones de desfosforilación.
La inactivación de PKA libera a las fosfatasas del control de sus inhibidores, que son inactivos sin fosforilar.
79
Vía del cAMP – Fosfoproteína fosfatasas
Fosforilación – Desfosforilación de Enzimas
PKA
ENZIMA INACTIVA
Ser-OH
ENZIMA ACTIVA
Ser-O-Pi
ATP
ADP
Pi
H2O
PPPa
PPPb
Pi
Inhibidor de PPP
Inhibidor de PPP
HO
PPPa
Inhibidor de PPP
HO
Pi
PKA: proteína quinasa A
PPPa: fosfoproteína fosfatasa activa
PPPb: fosfoproteína fosfatasa inactiva
+
80
Vía del cAMP
SEÑAL ESTIMULANTE
SEÑAL INHIBITORIA
PDE-cAMP
RESPUESTA CELULAR
FOSFOPROTEÍNA FOSFATASA
81
82
La estimulación máxima de AC no resulta en mayor concentración de cAMP por unión de más hormona por desensibilización
 1. Fosforilación del receptor que disminuye su sensibilidad e incrementa la unión a proteínas inhibidoras como arrestina, disminuyendo la activación de proteína G y promoviendo la endocitosis del receptor. 
2. Promoción de la actividad GTPasa por la vía de RGS, respuesta rápida (Ej. Bradicardia vagal inducida por Gi).
R
L
Fosforilación 
(ß—ARK / PKA)
R
L
Pi
Pi
Arrestina
R
L
Pi
Pi
Arrestina
ENDOCITOSIS
ATP
ADP
-
Lisosomas
83
Vía del cAMP – Desensibilización
Vía del cAMP en diferentes tejidos
	Tejido /Tipo celular	Aumentan cAMP	Disminuyen cAMP	Efecto observado
	Hígado	Glucagón, adrenalina	Insulina (activ.PDE)	Glucogenolisis, gluconeogénesis
	Músculo esquelético	Adrenalina	 - - - - - - -	Glucogenolisis, glucólisis
	Tejido adiposo	Adrenalina	Insulina (activ.PDE)	Lipólisis
	Epitelio tubular renal	Hormona antidiurética	 - - - - - - -	Reabsorción de agua
	Mucosa intestinal	Polipéptido intersticial vasoactivo, adrenalina, adenosina	Endorfinas, opioides	Secreción de agua y electrolitos
	Musculatura vascular	Adrenalina (recept. ß)	Adrenalina (recep. α2)	Relajación, inhibición de crecimiento
	Musculatura bronquial	Adrenalina (recept. ß)
	- - - - - - - 	Relajación
	Plaquetas	Prostaciclina, PGE	ADP, trombina	Mantenimiento de estado inactivo
	Corteza suprarrenal	ACTH	- - - - - - - - 	Secreción h. corticoides
	Melanocitos	MSH	Melatonina	Síntesis de melanina
	Tiroides	TSH	- - - - - - - - - 	Secreción de T3/T4
G. Meisemberg, WH Simmons, Elsevier 2018 
84
84
Los fosfoinositoles (PI) son glícero-fosfolípidos que contienen inositol, y su estructura les permite anclarse a la cara citoplasmática de la membrana celular.
Los PI sufren fosforilación en diversos grupos OH del inositol, dando los fosfatidilinositoles monofosfato, PI3P, PI4P y PI5P (en membranas intracelulares), difosfato PI(3,4)P2, PI(3,5)P2, y PI(4,5)P2, y trifosfato, PI(3,4,5)P3 (ambos tipos en membrana plasmática).
Los fosfoinositoles forman parte de un sistema universal de señalización que regula actividades celulares por:
Interacción directa con proteínas de membrana, como canales iónicos o asociadas a proteínas G.
 Reclutamientode proteínas citosólicas que contienen dominios de unión a fosfoinositoles, como los homólogos de pleckstrina (PH), las repeticiones WD40 y los dominios PTB y PDZ.
PIP2
85
Vía de los Fosfoinositoles
 Los fosfoinositoles median eventos celulares como la proliferación, supervivencia y metabolismo asociado a la señalización por Akt, inducen cambios en el citoesqueleto y el remodelado de actina, participan en la endocitosis mediada por clatrina, el tráfico de vesículas, la dinámica de las membranas, la autofagia, la división y la migración celular y la respuesta al estrés por luz UV.
 PI(3,4,5)P3 es el fosfoinositol más estudiado, y resulta de la acción de la fosfoinositol quinasa 3 (PIK3) de Clase I.
 Es desfosforilado por PTEN (phosphatase and tensin homolog, supresor de tumores). 
 Tanto PIK3 – Clase I como PTEN son mediadores de la señalización por Akt (PKB) inducida por receptores de tirosina quinasa.
86
Vía de los Fosfoinositoles
Las proteínas Gq emplean como efector la enzima, fosfolipasa C-ß (PLCß), que actuando sobre el lípido de membrana, fosfatidilinositol bifosfato (PIP2), genera dos segundos mensajeros
Diacilglicerol (DAG)
Inositol trifosfato (IP3)
Otra fosfolipasa, PLCγ se asocia a receptores de factores de crecimiento, y es activada por fosforilación de residuos de tirosina (RTK), en otra vía de señalización. 
87
Vía de los Fosfoinositoles
Esta vía está fuertemente vinculada al aumento transitorio de la concentración del ión Ca2+ en el citoplasma.
El ión Ca2+ activa procesos como, la degradación de glucógeno y la contracción muscular.
En el fluido extracelular 	[Ca2+] = 1,4 mmol/L
En el citoplasma 		[Ca2+] = 0,2 µmol/L
La alta concentración de Pi del citoplasma lo haría precipitar
Las células mantienen el gradiente de [Ca2+] en la membrana plasmática mediante:
Intercambiador de Na+ - Ca2+
Bomba de Ca2+ - dependiente de ATP 
En el retículo endoplásmico, una bomba de Ca2+ - dependiente de ATP mantiene allí una [Ca2+] similar a la del fluido extracelular.
88
Vía de los Fosfoinositoles
Diversas señales extracelulares pueden producir aumento transitorio de la [Ca2+], asociado a:
- Apertura de un canal de Ca2+ activado por ligando en la membrana plasmática. Ej. Receptor de Glu activado por NMDA.
- Apertura de un canal de Ca2+ sensible a voltaje por un estímulo despolarizante de membrana. Ej. Neurotransmisor excitador.
- Apertura de canales de Ca2+ del retículo endoplásmico (RE) en respuesta a una señal hormonal sobre un receptor asociado a proteína G y fosfolipasa C-ß (PLCß).
- Apertura de un canal de Ca2+ por fosforilación mediada por PKA/cAMP.
89
Vía de los Fosfoinositoles
PLA1 (liso-PL + AG)
PLA2 (liso-PL + AG)
PLC-β 
PLD (DAG-P + IP2)
90
Acción de Fosfolipasas
 DAG e IP3 son segundos mensajeros
DAG permanece unido a la membrana plasmática, y en presencia de Ca2+ y fosfatidilserina, activa varias proteínas, y entre ellas a proteína quinasa C (PKC), que es un efector. 
Proteína quinasa C (PKC) es una proteína quinasa de Ser/Thr, que recién sintetizada es fosforilada por PKD1 (Proteína kinasa 1 dependiente de 3-fosfoinositosido).
PKC participa en una cascada de fosforilaciones enzimáticas que favorecen la proliferación celular.
91
Vía de los Fosfoinositoles
Acetato miristato de forbol (PMA): un agente mitogénico (promotor tumoral) se une a una porción angosta de PKC entre 2 bucles apolares, activandola (afinidad x250 de DAG) como lo haría DAG.
PKC, proteína citosólica fosforilada en estado de reposo, cuando se une a DAG, aumenta su afinidad por la membrana y contribuye a estabilizar su forma activa.
Los ésteres de forbol son metabolitos secundarios de plantas, presentes en látex y aceites de algunas familias, como Euphorbiaceae.
92
Vía de los Fosfoinositoles – PKC – Ésteres de forbol
92
 DAG e IP3 son segundos mensajeros
IP3 difunde al citosol y abre canales de Ca2+ del RE. 
Los iones de Ca2+ activan proteínas específicas, como troponina C del músculo estriado y calmodulina (CaM, 17 kD).
La asociación Ca2+ - calmodiulina (Ca2+-CaM), forma complejos activos con proteína quinasas Ser/Thr, con diferente especificidad que PKA y PKC, cuando la [Ca2+ ] ~ 10-6 – 10-7 M.
93
Vía de los Fosfoinositoles
Al cese del estímulo extracelular, las fosfoinositol fosfatasas permitirán la hidrólisis de IP3, liberando inositol para la resíntesis de fosfatidilinositol, su inserción en la membrana y su posterior fosforilación hasta PIP2.
Las fosfatasas de fosfoinositoles cancelan también la acción de la fosfoinositósido-3-quinasa (PI3K) activada por RTK.
Iones Li+ inhiben algunas inositolfosfato fosfatasas.
IP3 + H2O IP2 + Pi
IP2 + H2O  IP + Pi
IP + H2O  Inositol + Pi
Inositol + CDP-DAG  Fosfatidilinositol + CMP
94
Vía de los Fosfoinositoles
Señal externa
[Ca2+]
95
Vía de los Fosfoinositoles
IP
INOSITOL
RESÍNTESIS DE PIP2
Vía de Fosfoinositoles
Efectos a largo plazo
Regulación de la expresión génica
Efectos a corto plazo
Regulación de la actividad enzimática
96
Efectos de la elevación de [Ca2+ ] citoplasmático en diferentes tejidos
	TEJIDO/TIPO CELULAR	SEÑALES QUE INDUCEN LIBERACIÓN DE CALCIO DEL R.E.	EFECTOS
	Células acinares pancreáticas	Colecistoquinina, acetilcolina	Secreción de zimógenos
	Mucosa intestinal	Acetilcolina	Secreción de agua y electrolitos
	Plaquetas	Tromboxano, colágeno, trombina, factor activador de plaquetas, ADP	Cambios de forma, degranulación
	Células endoteliales	Histamina, bradicinina, ATP, acetilcolina, trombina	Síntesis de óxido nítrico
	Musculatura lisa vascular	Adrenalina (receptor α1), angiotensina II, vasopresina	Contracción
	Musculatura lisa bronquial	Histamina, leucotrienos	Contracción
	Tiroides	TSH	Síntesis y liberación de T3/T4
	Cuerpo lúteo	LHRH	Síntesis de hormonas
	Hígado	Adrenalina (receptor α1)	Degradación de glucógeno
G. Meisemberg, WH Simmons, Elsevier2018 
97
El tercer tipo de efector enzimático asociado a proteínas G lo constituyen las fosfodiesterasas de cGMP
cGMP es un segundo mensajero sintetizado por guanilato ciclasa (GC)por estímulo del factor natriurético auricular y BNP (GC de membrana) o el óxido nítrico (GC citosólica)
GTP  cGMP (3’,5’-GMP) + PPi
cGMP es degradado por fosfodiesterasas (cGMP-PDE) activadas por proteínas G asociadas a receptores de membrana.
cGMP (3’,5’-GMP) + H2O  GMP (5’-GMP)
98
Vía del Guanilato Cíclico (cGMP)
Transducina está asociada a receptores de tipo 7TM, rodopsina, conformado por la proteína opsina ligada covalentemente a 11-cis-retinal. Hay varias opsinas para la percepción de luz de baja intensidad (bastones) y del color (conos).
La proteína Gt se denomina transducina (T) y se encuentra en la membrana de los segmentos interiores de los bastones y conos de la retina.
La llegada de fotones a la retina activa a la rodopsina, y esta a la transducina (Proteína Gt), que activa una fosfodiesterasa de cGMP (cGMP-PDE), que es el efector.
99
Fosfodiesterasa de cGMP
La hidrólisis de cGMP permite el cierre de canales de Na+, que se mantenían abiertos por ese segundo mensajero; se cancela la corriente de oscuridad, la membrana se hiperpolariza y las células interrumpen la liberación del neurotransmisor (Glu).
La amplificación es muy eficiente
 1 Rh*  500 Transducinas activadas (T*) 
 1 cGMP-PDE*  hidroliza 1000 cGMP/s.
 1 fotón  hiperpolarización de 1 mV
Con exceso de luz, rodopsina quinasa fosforila al receptor, que liga arrestina, interrumpiendo la transducción de señal, para evitar la saturación del sistema.
100
Fosfodiesterasa de cGMP
101
2. Receptores con actividad enzimática intrínseca y los que se asocian a otra proteínas con actividad enzimática, ejercen su efecto a través de actividad proteína quinasa.
Los primeros poseen un dominio extracelular que une al ligando, y otro/s intracelular con actividad tirosina quinasa (TK), por lo que también se los denomina receptores de tirosina quinasa (RTK). 
The Cell: A MolecularApproach. 2nd edition.
Cooper GM. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000.
Inician cascadas de fosforilaciones con efectos en la expresión génica, la actividad enzimática y el movimiento de vesículas, el crecimiento y la diferenciación celular. 
Receptores de Membrana
RTK
Los RTK emplean diversas proteínas para completar el fenómeno de transducción – amplificación
Proteínas codificadas por oncogenes virales ( v-src, que codifica v-Src) son análogas a factores de crecimiento y componentes de sistemas de transducción hormonal.
Ras precisa de otras proteínas complementarias para intercambiar (GEF) e hidrolizar (GAP) los nucleótidos de guanina.
Ras (rat sarcoma virus) es una proteína G monomérica (23kD), anclada a la cara citosólica de membrana mediante restos farnesilo (C15) / geranilo (C10) unidos en la región C terminal, capaz de activar proteína quinasas de tipo Ser/Thr.
102
Receptores de Membrana
RTK
Requieren el concurso de proteínas adaptadoras que conecten a los RTK-autofosforilados con Ras, o proteínas similares, como GAP, Src o PLC-γ. Estas contienen módulos de ~100 residuos denominados dominio 2 Src homólogos, o SH2. SH1 se refiere al dominio catalítico. 
Otros motivos como PTB (proteína de unión fosfotirosina, 195 residuos) se unen a péptidos que contienen Tyr-P (-NPXpY-), y están presentes en proteínas adaptadoras como Shc.
Los dominios SH2 se unen específicamente y con alta afinidad a dominios fosforilados de Tyr de sus péptidos blanco (diana).
Muchos RTK con dominios SH2, también poseen dominios SH3 (50-75 residuos) que reconocen secuencias –Pro-X-X-Pro-
103
Receptores de Membrana
RTK - Transducción
Ras, es una proteína G monomérica, requerida para que desarrollen las cascadas llamadas de MAP quinasas.
Dos proteínas hacen un puente entre el RTK fosforilado y Ras para activarla:
Grb2, compuesta por 1 dominio SH2 y dos SH3
Sos, que contiene una secuencia GEF
Ras hidroliza GTP muy lentamente (100 veces menos que Gα), pero GAP acelera el proceso. Mutantes de Ras son insensibles a GAP.
Grb2, Shc y los IRS (sustratos del receptor de insulina) son adaptadores que acercan Sos a Ras para su activación, y se denominan proteínas de atracamiento (docking proteins)
104
Receptores de Membrana
RTK - Transducción
 A partir de la activación de Ras, sigue una secuencia lineal de señalización/amplificación conformada por Ser/Thr quinasas, denominada cascada de MAP quinasas.
Componentes de las cascadas MAP quinasas:
 - Raf, proteína quinasa Ser/Thr activada por Ras-GTP (MKKK, 14 )
 - MEK, o MAP quinasa quinasa (MKK, 7) 
 - MAPK o ERK (quinasa regulada por señales extracelulares), que se activa por fosforilación en Thr/Tyr (-Thr-X-Tyr-). (MAPK, 12)
MAPK activadas fosforilan motivos Ser/Thr-Pro de varias proteínas del citosol (Sos, EGFR) y migran al núcleo donde activan factores de transcripción (Jun/AP-1, Fos, Myc) induciendo la expresión de proteínas específicas.
105
Receptores de Membrana
RTK y Cascadas MAK
 La amplificación en estas vías se interrumpe por:
	- Acción de fosfoproteína fosfatasas, tanto de 		 Ser/Thr (PPP y PPM) , como de Tyr (PTP)
	- Endocitosis de receptor para reciclado o 	 	 	 degradación.
Las proteínas con actividad tirosina quinasa, sean receptores o no (NRTK, como JAK) son blancos interesantes para el tratamiento de patologías proliferativas (neoplasias).
Gleevec (STI-571) es eficaz para tratar la leucemia mieloide crónica (LMC), al unirse específicamente a la proteína Abl (NRTK, semejante a Src) fusionada con Bcr (Abl-Bcr) y activada constitutivamente en la LMC.
Gleevec (STI-571)
Imatinib
106
Receptores de Membrana
RTK y Cascadas MAK
Integración de vías. 
Ras puede activarse por algunas proteínas G triméricas
Raf por acción de PKC asociada a PIP2, y la cascada MAP por unión a RTK
107
Factor proteico de crecimiento 
Otros efectores
Otros efectores
Otros efectores
Otros efectores
Otros efectores
Cascada de quinasas
Receptores de Membrana
RTK y Cascadas MAK
108
Receptor de Insulina
Transducción & Amplificación
109
3. Receptores que emplean actividad enzimática de otras proteínas (NRTK)
Son glicoproteínas proteínas transmembranales de la familia HBP (helix bundle peptide) que se dimerizan por unión del ligando (un sitio en cada unidad).
Cada subunidad liga constitutivamente una tirosina quinasa (Quinasa de Janus 2, JAK-2).
El sustrato primario de JAK-2 es la proteína intracitoplásmica STAT (signal transducer activitor of transcription) que se fosforila, se dimeriza e induce la trascripción de genes específicos
Receptores de Membrana - NRTK
110
3. Receptores que emplean actividad enzimática de otras proteínas (NRTK)
Una vez que cesa el estímulo, fosfoproteína fosfatasas específicas regresan a STAT a la situación basal.
Ejemplos: 
Receptor de hormona de crecimiento
Receptor de leptina
Receptor de eritropoyetina (EPO)
Receptor de numerosas interleucinas y citoquinas
Receptores de Membrana - NRTK
Inhibidor selectivo y reversible de las quinasas de Janus (JAK1 y JAK2). Estas enzimas transducen señales intracelulares desde receptores de la superficie celular para una serie de citoquinas y factores de crecimiento involucrados en la hematopoyesis, inflamación y función inmune. Baricitinib modula estas vías de señalización inhibiendo parcialmente la actividad enzimática de JAK1 y JAK2, reduciendo de este modo la fosforilación y activación de STAT.
Se emplea en la terapia de neumonía por SARS-CoV-2.
Receptores de Membrana - NRTK
3. Receptores que emplean actividad enzimática de otras proteínas (NRTK) – Efecto de baricitinib
Baricitinib plus Remdesivir for Hospitalized Adults with Covid-19
Andre C. Kalil, M.D., M.P.H., et al (ACTT-2 Study Group Members). N Engl J Med 2021; 384:795-807
Beneficial impact of Baricitinib in COVID-19 moderate pneumonia; multicentre study
Fabrizio Cantini et al. J.Infect 2020 Oct;81(4):647-679. 
Fin de la presentación 4.5