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1 ¿Cómo sabe la célula que tiene que hacer, cómo y dónde? Elementos de la comunicación entre células: emisor (célula A), mensaje (hormona, mediador químico, molécula señalizadora, ligando, etc), receptor (célula B), canal adecuado (circulación o no) y respuesta (crecimiento por ej) Para que la célula A envié su mensaje necesita un estímulo de otra célula (en este caso la cel A sería un receptor) La molécula que lleve el mensaje tiene una señal que impacta sobre una molécula receptora que le indica a la célula receptora que es lo que tiene que hacer y cuál es la respuesta que tiene q emitir (le decodifica el mensaje) TIPOS DE COMUNICACIÓN CELULA- CELULA El Canal o medio determina el tipo de señalización: ➢ Endocrina: el estímulo de la célula efectora (molécula señal) viaja a través del torrente sanguíneo hasta la célula receptora (puede viajar largas distancias). Menos eficiente: pierde concentración a medida que viaja ➢ Autocrina: El estímulo impacta sobre la misma célula emisora (no viaja por el torrente sanguíneo) ➢ Paracrina: El estímulo impacta sobre células vecinas (no viaja por el torrente sanguíneo) ➢ Neuronal: la molécula señal (neurotransmisor) se libera en una terminal nerviosa e interactúa con un receptor sobre una célula postsináptica o neurona postsináptica (células receptoras). Al igual que la endócrina, el estímulo viaja largas distancias hasta su lugar de destino, pero es mucho más rápida y eficiente porque el estímulo viaja a través de axones y todo lo que se produce llega (no pierde concentración) ➢ Contacto dependiente: entre 2 células vecinas. La molécula señalizadora no se libera, sino que está anclada a la membrana de la célula emisora (proteína o ligando transmembrana) y la interacción con la célula receptora se da a través del contacto con una proteína trans membrana de la célula receptora 2 COMPONENETES DE LA SEÑALIZACION (INTERCELULAR) Señalización endocrina GHRH: Factor liberador de la hormona GH (crecimiento) Al Hipotálamo llega un estímulo (estrés, deporte, etc.) que induce la liberación de la molécula GHRH que van a impactar en las células de la adenohipófisis. Como respuesta las células de la adenohipófisis liberan GH. La GH es distribuida por el torrente sanguíneo hasta las distintas células receptoras (tejido óseo, muscular, hígado, tejido adiposo) donde, por interacción entre el estímulo y la molécula receptora, se desencadena una respuesta. Órgano señalizador: órgano del cual parte el estimulo Órgano/tejido Blanco/ diana: órgano receptor del estímulo u órgano que va a realizar la respuesta HORMONA: molécula señalas se transporta por circulación y tengo señalización endocrina Mediador químico local o ¿auto acoples?: moléculas químicas que actúan de forma paracrina o autocrina, ej.: factor de crecimiento epidemial, factor de crecimiento nervioso, histamina, oxido nítrico Neurotransmisores: en transmisiones nerviosas, ej.: adrenalina, serotonina, gaba, acetilcolina La proteína delta (señal) participa de la señalización noch delta, tipo de señalización cel-cel durante los proceso de diferenciación. La proteína delta está en la cel emisora e interactúa con la proteína noch en la célula receptora 3 Hígado: hepatocitos hacen la respuesta. Una de las respuestas del hígado es la liberación de IGF (Factor de Crecimiento tipo insulina: hormona) que va impactar en el tejido muscular, en el óseo y en el adiposo, provocando otras respuestas (Los hepatocitos funcionan como celular receptoras y emisoras) COMPONENETES DE LA SEÑALIZACION (INTRACELULAR) Que pasa después que la señal (ej.: hormona de crecimiento) interactúa con su receptor sobre la superficie celular? Proteína Receptora/Receptor: proteína de superficie que recibe el estímulo La molécula señal (estimulo) impacta sobre el receptor solo si la señal es HIDROFILA Si la molécula señal es un gas impacta sobre un receptor en el citoplasma La Interacción molécula- proteína receptora (ligando- receptor) activa una secuencia de reacciones bioquímicas llevadas a cabo por moléculas de señalización. La última proteína de esta secuencia/cascada de señalización se denomina MOLÉCULA EFECTORA y es la encargada de producir/emitir la respuesta celular Puede ser una enzima citoplasmática o de algún compartimiento que produce respuestas metabólicas Inicio: interacción molécula señal- ligando/receptor Proceso: cascada de señalización Fin: mediada por proteínas de señalización 4 Proteínas de regulación génica: factor de transcripción, molécula que fosforile o acetile/descetile histona Proteína del citoesqueleto involucrada en el movimiento celular Según el tipo de proteína efectora es el tipo y velocidad de respuesta: Si es una proteína del citoesqueleto (movimiento de la célula o componentes celulares), la respuesta va a ser muy rápida (seg-minutos) Si es un factor de transcripción o que produce cambios en la cromatina la respuesta es lenta (muchos min-horas) Moléculas de señalización: moléculas que participan en la vía de señalización que no son proteínas interruptoras, adaptadoras, quinasas, fosfatasas o dominios lipídicos. Moléculas que no sea receptor, proteína efectora. COMPONENTES DE LA SEÑALIZACION CELULAR / COMUNICACIÓN: Molécula señal llega desde el órgano señalizador a través de un tipo de señalización (endocrina, paracrina, autocrina, nerviosa, cel-cel) hacia la célula receptora donde producen una cascada de señalización para producir la respuesta celular. Para evitar que la respuesta sea infinita se activan proteínas de señalización que finalizan la señal y por ende la respuesta. RECEPTORES Y LIGANDO (MOLECULAS SEÑAL): 2 tipos de moléculas receptoras según la naturaleza química del ligando: • Ligandos hidrofilicos: 4 tipos de receptores: ➢ canales iónicos (1), ➢ proteínas que unen factores de crecimiento con actividad intrínseca de proteínas quinasa (2) ➢ receptores acoplados a proteína G: unen partículas pequeñas ➢ receptor para citoquinas (4) (simil 2): interactúa con ligandos hidrofilicos y del lado citosólico con proteínas quinasas • Ligandos gaseosos/Hidrofóbicos: receptores nucleares (están en el citoplasma) 5 ¿CÓMO ACTÚAN LOS LIGANDOS GASEOSOS: NO (g)? NO único ligando gaseoso que se conoce (mensajero celular) Frente a una vasoconstricción del músculo liso, la terminal nerviosa que inerva ese músculo se activa y libera acetilcolina: molécula pequeña que puede actuar sobre otra neurona o sobre una célula en la periferia y produce una cascada de señalización que termina con la liberación de la enzima OXIDO NITRICO SINTASA por parte de la molécula efectora. Estimulo: vasoconstricción Respuesta: liberación de NO sintasa El óxido nítrico sintasa produce, a partir de Arginina, Oxido Nítrico (NO) (respuesta de las células endoteliales frente a la vasoconstricción) que difunde rápidamente a través de la membrana plasmática de la célula endotelial y de la célula muscular para interactuar con la enzima GUANILATO CICLASA, la cual convierte GTP en GMPc (GMP cíclico) La GMPc activa a una proteína quinasa G que produce la relajación rápida de las células del musculo liso cuando interactúa con sus proteínas efectoras. Estimulo: Producción de NO Respuesta: vaso relajación La producción de GMPc termina cuando una enzima FOSFO DIASTERASA degrada al GMPc en GMP. El GMP no tiene actividad sobre la proteína quinasa G Si se inhibe esta enzima (Sildenafilo/Viagra) voy a tener una alta concentración de GMPc y por ende una constante vasodilatación del musculo liso. TIPOSDE LIGANDOS HIDROFÓBICOS: Los ligandos hidrofóbicos interactúan con Receptores Nucleares y lo transforma en Factores de transcripción activados por ligando. Tienen 3 dominios (LOS RECEPTORES): 1 central donde se va a unir el DNA, 1 dominio de unión al ligando y 1 dominio cerca de la región N terminal de la proteína. Ej. de ligandos: Vit D, ac retinoico, cortisol, estradiol, testosterona, tiroxina→ hormonas derivadas del colesterol (esteroides), AA, B carotenos 6 La interacción ligando-receptor produce un cambio conformacional en el receptor (proteína) que permite que se una al ADN y activar la transcripción de genes. 3 tipos de receptores nucleares (intracelulares): Tipo 1 /citoplasma: Cuando se unen al ligando pueden actuar como monómeros o dimerizar y atravesar el poro nuclear para así llegar al núcleo e interactuar con el elemento de respuesta en el ADN y activar la transcripción de genes Ej.: hormonas esteroideas. Tipo 2/núcleo Actúan como monómeros o homo/hetero- dímeros. Cuando interactúan con el ligando el receptor funciona como factor de transcripción activando o reprimiendo la transcripción de ciertos genes Tipo 3/citoplasma que puede translocar al núcleo para interaccionar con algún receptor de tipo 2 o actuar por sí mismo sobre los elementos de respuesta ACCION DEL CORTISOL (glucocorticoide): hormona esteroidea sintetizada a partir de colesterol Viaja por circulación (endocrina), dentro del órgano blanco interacciona con la molécula receptora en el citoplasma, le cambia la conformación y permite la traslocación al núcleo para activar la transcripción de los genes diana Luego del cambio de conformación la molécula receptora expone su señal de localización nuclear que le permite ingresar al núcleo para cumplir su función La traslocación del receptor lo puedo ver mediante microscopia de fluorescencia usando dexametasona (estructura similar al cortisol, pero 25 a 50 veces más potente) marcado con GFP La dexametasona atraviesa la membrana plasmática, interactúa con su receptor en el citoplasma y le cambia la conformación haciendo que el receptor se libere de las chaperonas HSP y expone su señal de localización nuclear Ligando- receptor atraviesa el poro nuclear y llega al núcleo donde el receptor puede actuar sobre elementos de respuesta de genes antiinflamatorios favoreciendo la transcripción de genes antiinflamatorias (MKP1. LIPOPORTINA 1, INHIBIDOR DE CAPA B, etc.) o inhibiendo la expresión de genes inflamatorios o preinflamatorios (citoquinas) 7 ALDOSTERONA: mineralocorticoide que regula la concentración de iones en el plasma. Atraviesa la membrana e interactúa con su receptor para liberarlo de la chaperona y dejar expuesta la señal de localización nuclear para que pueda translocar al núcleo e interactuar con el elemento de respuesta para activar la transcripción de genes de: Na/K ATPasa, NADPH oxidasa, síntesis de colágeno y del factor inhibidor del plasminogeno ¡¡¡¡Estas son respuestas lentas!!!! Muchas hormonas hidrófobicas tienen receptores Hidrofílicos en la membrana plasmática aparte de los receptores en el citoplasma. TRANSACTIVACION: La interacción hormona- receptor de membrana activa otro receptor LIGANDOS HIDROFILICOS: actúan sobre receptores de superficie, no atraviesan la bicapa lipídica ➢ Proteínas: hormona de crecimiento, insulina, secretina, etc. ➢ Moléculas pequeñas (derivados de AA): adrenalina, serotonina, acetilcolina ➢ Lípidos: PGE2 (prostaglandina E), anandamida. RECEPTORES DE SUPERFICIE DE LOS LIGANDOS HIDROFÍLICOS: actividad tirosina- quinasa intrínseca en el dominio citosólico o actividad quinasa (recetores de citoquina) Ej: canales acoplados a acetilcolina que favorece su apretura 8 TIPOS DE MOLÉCULAS DE SEÑALIZACIÓN Proteínas interruptoras: proteína que ante unas señales cambia de forma para activar o inhibir otra proteína por Alosterismo ❖ Calmodulina: 4 motivos que tiene 1 at de Ca2+ cada uno. Ante una señal externa aumenta el Ca2+ intracelular, interacciona con la calmodulina y esta ultima activa por Alosterismo a la proteína CALMODULINA QUINASA: enzima que fosforila otras proteínas ❖ Proteínas G: unen nucleótidos de Guanina y pueden ser monoméricas o triméricas Activas mientras están unidad a GTP e inactivas cuando se unen a GDP tras haber hidrolizado el GTP Monoméricas son activadas por señales para que activar a proteínas RAF quinasas y las triméricas activan Adenilil ciclasa, Fosfolipasa C y ROC quinasa, entre otros Las proteínas GAP y GEF son moléculas señalizaciones necesarias para que la proteína G actúe Proteína G MONOMERICA RAS: Activan a la proteína RAF quinasa Proteínas G TRIMERICAS: están compuestas por 3 subunidades: Alfa: tiene el dominio de unión a GTP (cambia su conformación y se activa cuando se une) y cumple con función GTPasa Beta- delta: son 2 subunidades por separado pero que actúa en conjunto ❖ Proteínas Quinasas: proteínas con actividad enzimática que pueden fosforilar otras proteínas o sustratos y activarlos. Ej.: PKA, PKB, PKB, TirosinaK, MAPK,PI3K,CamK (calmodulina) (DIAPO 30) ❖ Proteínas Fosfatasas: hidroliza fosfato para inactivar otras proteínas o sustratos ej.: PDE, RTKPs o PTPs, SHP1/2, MAPKPs, PTEN 9 PROTEINAS ADAPTADORAS Y DE ARMAZON: Proteínas que aumentan la eficiencia y especificidad de la respuesta. Proveen de una plataforma para todas las moléculas intervinientes Forman complejos de señalización donde las proteínas se unen por complementariedad molecular entre dominios proteicos específicos. (rompecabezas) La fosforilación de un AA en un dominio del receptor de una proteína 1 produce una zona de reconocimiento para la proteína PTB en otra molécula (2) que se va a unir mediante complementariedad molecular al fosfoaminoacido de la proteína 1 Esta segunda molécula puede ser fosforilada por las quinasas de la proteína 1, generando un sitio de reconocimiento para SH2 en otra molécula (3) La molécula adaptadora 3 se une al sitio de reconocimiento de la molécula 2, cambia su conformación y permite que se unan 2 proteínas más (amarillo y azul) y así formar el complejo de señalización LIPID RAFT Colesterol + glicoesfingolipidos + fosfatidilcolina Permiten activar o inactivar moléculas de la membrana cuando forman parte del lipid raft Forma complejos de señalización Un antígeno interactúa con receptores en la superficie celular (anticuerpo) que previamente translocaron al dominio raft y sufrieron un cambio conformacional para poder interactuar y con las proteínas link y con las proteínas transmembrana y activarlas. La activación de estas proteínas activa una cascada de señalización para producir una respuesta celular 10 RESPUESTA CELULAR Magnitud: como es esa respuesta Depende del número de moléculas señal, receptores, de señalización (quinasas, fosfatasas, interruptoras, etc.), efectoras, etc. Velocidad: puede ser rápida o lenta dependiendo si las proteínas efectoras son enzimas o proteínas del citoesqueleto que por un cambio mínimo se activan (rápido) o si la respuesta es mediada por la transcripción de genes (lento) Un mismo ligando puede actuar sobre distintos receptores que, a su vez, activan distintas moléculas de señalización y respuestas La acetilcolina interactúa solo con receptores GPCR, pero pueden ser de distintos tipos según la respuesta que busco FIN DE LA SEÑAL Si no se finaliza la señal de respuesta la célula puede estresarse y morir o descontrolarse ✓ Inactivar receptor= desensibilización del receptor: disminución de la respuesta ante una exposición prolongada al estimulo ✓ Inactivarmolecillas de señalización: fosfatasas La proteína receptora-señal se endocita, se separan, y el receptor vuelve a la superficie mientras que la molécula señal queda en el endosoma temprano Ubiquitinación de los receptores de superficie que luego son endocitados y enviados al lisosoma para degradación. Mas duradera porque para volver a responder al estímulo la célula tiene que volver a sintetizar el receptor Inactivación por modificación covalente que le impide unirse al ligando Inactivación de la proteína señalizadora 11 Producción de enzimas inhibidoras frente a una cascada de señalización que induce la producción de genes En el teo 24 está la señalización mediada por NO y por Esteroides Receptores hidrofilicos cuya actividad está acoplada a una proteína G trimérica Tienen 7 pasos alfa hélices transmembrana, su dominio N terminal hacia el medio extracelular y el dominio C terminal hacia el citosol Algunos de los loops (dominios proteicos que no están anclados a la membrana) que están en el citosol interactúan con la proteína G trimérica y mediante su actividad intrínseca GEF, la activan (intercambian GDP por GTP en la sub unidad alfa de la proteína G) Están en todas las células y median muchos estímulos, de hecho la mayor parte de los procesos fisiológicos y de los medicamentos dependen de la activación y correcto funcionamiento de la GPCR Por cambio conformacional alostérico luego de la unión de la hormona o señal que a su vez induce un cambio conformacional en los loops lo que permite su unión a la proteína G, intercambio de GDP por GTP y la consecuente activación de la subunidad Alfa (α) (sufre un cambio conformacional que la separa de la subunidad B (β)- Gamma(γ)) La subunidad α activada expone un sitio de interacción para una proteína efectora inactiva (se activa al interaccionar con la subunidad alfa) y luego se desactiva por hidrolisis de GTP y se vuelve a unir a la subunidad βγ para desactivar a la proteína G Según la actividad de la subunidad α la proteína G va a ser GS (estimula la enzima adenilato ciclasa), GOLF, GI (inhibe a la adenilato ciclasa), GO, GT, GQ (induce la activación de la fosfolipasa CDK), G12-13 (activar GTPasas monoméricas de la familia Rho) La subunidad βγ activa canales de K o la vía de señalización del fosfatidilinositol 3 quinasa ADENILATO CICLASA media la conversión de ATP en AMPc: mensajero químico que se une a la proteína quinasa A inactiva Proteína quinasa A: 2 subunidades regulatorias y 2 catalíticas Una GPCR activa a la subunidad de la proteína G de tipo S la cuál va a activar a la adenilato ciclasa La activación de la adenilato ciclasa produce un aumento de AMPc que va a activar a la proteína quinasa A (PKA) para que fosforile proteínas citosólica (respuesta rápida) o fosforile factores de transcripción y así activar la transcripción de genes, con previo transloque al núcleo (respuesta lenta) El AMPc se une a las subunidades regulatorias de la PKA, les cambia la conformación y las separa de las unidades catalíticas activando a la PKA (como se activa la PKA) La vía es activada por la subunidad alfa de un a proteína G S que fue activada por un GPCR En la membrana hay un receptor de 7 dominios que esta acoplado a proteína G trimérica y tiene dominios para interaccionar con la hormona y activar al receptor GPCR. La activación del GPCR provoca todos los pasos que vimos antes hasta la activación de la PKA que en este caso fosforila y activa a la enzima triglicerol lipasa para que se produzca diaciglicerol y ácidos grasos a partir de triaciglicerol. Los ácidos grasos se liberan a circulación para que lleguen a los tejidos que los necesitan Respuesta rápida porque la PKA fosforila a una enzima que ya están presentes en el citosol (EJEMPLO)Los patógenos usan estas vías para producir enfermedades: Los gangliósidos (receptor GM1 en la membrana de las células epiteliales de la mucosa intestinal) puede interactuar con la subunidad b del virus, entran en una fosita cubierta con caveolina (proteína hidrofóbica) y forman una vesícula que en lugar de ir a la vía endofítica va al RE. Dentro del RE la toxina se desdobla y libera las subunidades 1 (forman la subunidad a), las cuales pueden interaccionar con la subunidad Alfa S de la proteína G trimérica lo que favorece la ADP- ribosilación de la subunidad alfa y la continua activación de la misma (incapaz de hidrolizar GTP para desactivarse) Al no desactivarse, la subunidad alfa va a estar produciendo AMPc continuamente, lo que sobreactiva la PKA. La PKA fosforila la CFTR (transportador tipo ABC que permite la salida de Cl-) y los canales de Na+ (impide el ingreso de sodio). Al no poder ingresar Na+, este se elimina por el intestino junto con el Cl- y mucha cantidad de agua hacia el exterior(diarrea) PROTEÍNAS G triméricas con subunidades alfa I: Son activadas por ligandos (ej. acetil colina) y tienen 2 funciones. Por un lado, se activa la subunidad αI que va a inhibir al adenilato ciclasa (la unión ligando va a activar un canal iónico (K) para disminuir la frecuencia de contracción muscular (hiper polariza la membrana del musculo cardiaco) El acetil colina puede unirse a 2 tipos de receptores (GPCR Muscarínico) para producir respuestas distintas y a canales iónicos PROTEÍNAS G triméricas con subunidades alfa Q Activan la vía de las FOSFOLIPASAS Cβ- IP3/DAG-Ca-PKC El ligando interacciona y activa al receptor GPCR mediante un cambio conformacional El receptor activado intercambia GDP por GTP en la subunidad alfa de la proteína Q (se disocia) que luego va a activar a la fosfolipasa Cβ fosfolipasa Cβproteína citosólica muy cercana a la membrana. Cuando se activa, por interacción con la subunidad alfa Q activa, degrada un Fosfatidil inositol 4,5 difosfato (Polifosfoinosítido): hidroliza la unión inositol trifosfatado (IP3)-diaciglicerol, permitiendo que el IP3 vaya al RE y dejando al diaciglicerol anclado a la membrana En el RE la IP3 interactúa con su receptor, le cambia la conformación y lo abre permitiendo la salida de Ca2+ desde el RE hacia el citosol Ca2+ interacciona y activa a una PKC que va a interaccionar y activar al diaciglicerol de la membrana. La PKC puede fosforilar distintas proteínas y dar respuestas rápidas (fosforila proteínas del citosol) o lentas (fosforila proteínas que tienen que translocar al núcleo para activar la transcripción de genes) Además de la PKC, también se activa la CamK (calmodulina kinasa) por unión de la Cam. Cam: proteína de señalización/interruptora que une 4 moléculas de Ca, cambia su conformación y se une al dominio inhibidor (DI) de la CamK para activarla. La unión CAM-DI CamK provoca la separación de los dominios inhibidores y catalíticos. Esta separación hace que el dominio catalítico se active y fosforile al DI para activarlo y cumplir su función. Luego de esto se desfosforila y se inactiva ¿Qué PASA CUANDO LA ACETILCOLINA IMPACTA SOBRE UN GPCR ACOPLADO A GQ EN EL MUSCULO LISO? Se producen 3 respuestas celulares: contracción muscular, liberación de prostaglandinas y proliferación celular por activación de la MAPK La acetilcolina (señal) se une a su receptor GPCR acoplado a alfa Q en la membrana. La Alfa Q intercambia GDP por GTP activando a la fosfolipasa CB para que degrade el Fosfatidil inositol 4,5 difosfato en IP3 y diaciglicerol (hasta ahora es lo mismo que antes) El IP3 interacciona con sus receptores en el RE, permite la salida de Ca2+ y consecuentemente la apertura del canal de Ca2+ Respuesta 1) La presencia de Ca2+ en el citosol activa Cam (se une a 4 Ca2+y cambia la conformación) que va a interaccionar con la proteína Kinasa de la cadena livianade la Miosina (¿MLCK?), fosforilándola y produciendo contracción muscular Respuesta 2) La Producción de Ca2+y diaciglicerol activan a la PKC que fosforila la fosfolipasa A2 (enzima) que transforma acido araquidónico (AA) en eicosanoides (prostaglandinas) Respuesta 3) La PCKC también fosforila a la MAPKinasa (enzima) y activa la transcripción génica y por ende la proliferación celular ONDAS DE CALCIO: Se producen cuando aumenta mucho la concentración de IP3 en el citosol Ca2+: mensajero intracelular. Su concentración en el citoplasma es y debe ser muy baja (cuando aumenta, activa muchas vías metabólicas) La interacción entre el IP3 y sus receptores en el RE o con los receptores tipo reanodina (ambos son canales iónicos) provoca que se abran y liberen Ca2+. Este Ca 2+ liberado interacciona y abre otros receptores en el RE para poder salir al citosol. La liberación de Ca2+ se da por feedback positivo hasta que su concentración es tan elevada en el citosol que pasa a ser un feedback negativo para disminuir su concentración y cerrar todos los receptores Para disminuir la concentración de Ca2+ en el citosol las bombas de Ca2+ en el RE lo recuperan y lo envían dentro del RE, o las bombas de Ca2+ en la membrana plasmática lo eliminan o bien puede ser transportado mediante un transportador Ca2+/H+ hacia la mitocondria para almacenarse. Esta onda de Ca2+ se puede estudiar in vitro mediante fluorescencia habiendo incubado a las células con Fura 2 (molécula fluorescente que se une al Ca2+). El color depende de la concentración de Ca2+ que haya en la célula: rojo= mucho Ca2+; azul= poco Ca2+ (fue recuperado, eliminado o transportado) REGULACION DE LA SECRECION DE HCL POR LA CÉLULA PARIETAL U OXINTICA Secreta el factor intrínseco de vitamina B y HCl (da el pH bajo del estómago) La superficie apical tiene muchos canalículos (evaginaciones de membrana) Tienen ATPasas que permitan la liberación de protones en los túbulos vesiculares: vesículas en el citoplasma debajo de los canalículos que tienen bombas H+/ K+ inactivas en la membrana. Cuando comemos se activan moléculas de señalización (histamina, acetilcolina y gastrina) que interaccionan con los receptores GPCR en la superficie basolateral de la célula Parietal y provocan que la vesícula transloque a la membrana apical (en la zona canalícular), exponga la bomba H+/ K+ y libere H+ y Cl- que frente al estímulo adecuado de los secretagogos formen HCl Somatostatina y Prostaglandina tienen receptores GPCR acoplados a GI que inhibe al adenilato ciclasa, impide la activación de la PKA y la translocación de las bombas a la membrana plasmática lo que disminuye la secreción de HCl Si quisiera disminuir la producción de HCl podría: bloquear los receptores de acetilcolina o de histamina con Pirenzepina o Cimetidina/Ranitidina para evitar que favorezcan la translocación de las bombas de H+ a la membrana y que liberen HCl Bloqueando lo canales de liberación del HCl con Omeprazol o Pantoprazol Estimular los receptores de prostaglandinas que tienen receptores GPCR acoplad os a proteína alfa I que inhibe el adenilato ciclasa, la PKA y por ende evita el trastocamiento de las bombas VIAS PROTECTORAS de la mucosa gástrica porque evitan la liberación del HCl. Sn inhibidos por los AINES (antiinflamatorios no esteroides) como el diclofenac, ibuprofeno o la aspirina, las cuales evitan la acción de las prostaglandinas. Endocitosis del receptor: fosforilación de los loops del citosol que participan en la activación de la proteína G trimérica por parte de las GRK (kinasa de GPCR) o PKA/PKA (proteínas propias corriente abajo) Una vez fosforilado, el receptor, puede interactuar con una proteína Beta Arresquina la cual se puede unir a AP2 o Clatrina para endocita al receptor. La interacción BArrestina- moléculas de la cubierta permite la activación de la JUN kinasa (activa otra vía de señalización) o la src (quinasa que media la activación de una vía que involucra a la MAP quinasa) RECEPTORES ACOPLADOS A ENZIMAS CON ACTIVIDAD INTRINSECA DE QUINASAS/ Receptores Tirosina Kinasa (RTK) Respuestas: SUPERVIVENCIA: Crecimiento y Proliferación 3 dominios: ❖ Extracelular: mucha cisteína y es donde se une el ligando al receptor ❖ Transmembrana ❖ Citoplasmática: sitio catalítico con actividad tirosina-kinasa. Cuando el receptor se activa por cambio conformacional (dimerización) activa al sitio catalítico que va a fosforilar residuos de tirosina en su propio dominio citosólico La unión ligando-receptor provoca dimerización, acercamiento y activación de 2 receptores (se activan solo cuando son dímeros). La activación de estos receptores se da por TRANS-AUTOFOSFORILACION: cuando un receptor (1) se acerca fosforila un residuo de tirosina en el sitio catalítico del otro receptor (2), el cual a su vez fosforila un residuo de tirosina en el sitio catalítico del primer receptor (1). PROXIMIDAD INDUCIDA: activación del receptor por dimerización y trans-autofosforilacion favorecida por el acercamiento de las 2 subunidades. Esto favorece que otras proteínas se unan para transmitir la señal corriente abajo Dependiendo cual es la tirosina que se fosforile es la molécula que se le une al DOMINIO SH2 o PTB (proteína de unión a moléculas de fosfotirosina) Las proteínas que interaccionan con las fosfotirosina tienen 2 dominios de unión al receptor activado y es ALTAMENTE ESPECIFICA: 1 específico para la fosfotirosina y otro específico para la cadena lateral de AA cercana a la fosfotirosina. El receptor puede unirse a distintas moléculas y activar distintas vías de señalización, ej:1) RAS-MAP-QUINASA (dominio SH2 en la proteína GRB2 se une a fosfotirosina) 3) PI3K, Fosfolipasas CGamma (isoforma de la Fosfolipasa C) o 3) activación de IRSK (activa GRB2, PI3K o Fosfolipasa CG al fosforilarse) 1) VIA GRB2-RAS-RAF-MAPQUINASA: (D34 con y sin número de diapo) Unión receptora ligando→ interacción entre las 2 subunidades del receptor→ trans-autofosforilacion y fosforilación de residuos de tyr→ unión de la proteína GRB2 (adaptadora) mediante dominios SH2 al dominio citosólico y exposición de dominio SH3→ unión de la proteína SOS al SH3→ activación de la vía MAP Quinasa. Proteína SOS: intercambia nucleótidos de guanina. Cuando se activa, por interacción con la GRB2, interactúa con una proteína G MONOMERICA (RAS) asociada a la membrana que intercambia GDP por GTP para activarse y activar la vía MAP Quinasa Proteína G y RAS ambas unidas a GTP y cambiaron su conformación e interaccionan de forma alostérica con otra proteína RAF (quinasa) para activarla. La RAF (Quinasa de la MAP Quinasa Quinasa) va a fosforilar a la MeC Quinasa (MAP Quinasa-Quinasa: la quinasa que fosforila a la MAP Quinasa) que va a fosforilar a la proteína ERK (MAP QUINASA), la cual a su vez fosforila proteínas en el citosol o proteínas de regulación génica (induce transcripción) y se producen respuestas celulares rápidas o lentas. ¿COMO ACTUA LA MAP QUINASA? Mediante elementos de respuesta sérica Una vez fosforilada (activa) dimeriza y fosforila a factores de transcripción que se unen a SER (elemento de respuesta sérico) como por ej. el TCF (factor de complejo ternario) dentro del núcleo o fosforilar a la proteína P90 (quinasa), fuera del núcleo, para que transloque al núcleo y fosforile al SRF (factor de respuesta sérica). Estos son genes que responden a la presencia de suero (el suero tiene factores de crecimiento que activan esta vía) y se transcriben genes de expresión temprana (c-fos, c-jun, c-mic) que sirven como factores de transcripción para la expresión de los genes de expresión tardía (regulan el ciclo celular) FINALIZACIÓN DE LA VIA GRB2-RAS-RAF-MAPQUINASASi no se frena la célula no para de dividirse y se forma un tumor Para finalizarla puedo: Activar fosfatasas que desfosforilan al receptor o fosfatasas que desfosforilen a la MAP Quinasas y a la MAP Quinasa-Quinasa para que dejen de fosforilar proteínas Si el estímulo no se frena se activa la endocitosis del receptor: ubiquitinación, formación de la vesícula de clatrina, transporte hacia la endosoma temprano, formación del cuerpo multivesicular, formación de la endosoma tardío y degradación en lisosomas. 2) VIA DE LA PLC GAMA Y PI3K: (PI3K→Akt) favorece la supervivencia La activación del receptor activa la vía GRB-RAS-RAF-QUINASA activa al PI3K (Fosfatidilinositol 3 quinasa) y a la Fosfolipasas C-Gamma e involucra Polifosfoinosítidos La activación de la Proteína IRS puede activar la vía de la MAP Quinasa si GRB2 se une a un residuo fosforilado de la IRS o bien activar la vía de la PI3K o de la Fosfolipasas C-Gamma si están activados por una fosfotirosina e la IRS PPIs DE LA MEMBRANA: PI (4,5) P2= Sustrato de fosfolipasas C-Gamma y C Beta CGama= activada por RTK Cuando se activan la vía es la misma: CBeta= activada por GPCR Degrada el PI (4,5) P2 de la membrana para dar IP3 y diaciglicerol (DAG). El PI3 libera Ca2+ al retículo que activa a la Cam y a la CamK; y junto con el DAG activan PKC (Ca + DAG) PI (3,4,5) P3= activa la PI3K: El PI (4,5) P2 se puede fosforilar por Fosfolipasas C o por la PI3K, la cual fosforila al anillo de inositol en la posición 3 dando PI (3,4,5) P3 (DIAPO 39) Un receptor activado (fosforilado) por un mitógeno o por una señal de supervivencia se une a la PI3K mediante el dominio SH2. La PI3K convierte al PI(4,5)P2 en PI(3,4,5)P3 al cual se le unen proteínas con dominios PH (dominios de plecstrina que unen PI(4,5)P2 o PI(3,4,5)P3) como la AKt o la PDK1. La PDK1 activada (unida a PI (3,4,5) P3) fosforila un AA en la proteína AKT que fue expuesto tras la unión al PI (3,4,5) P3 La interacción Akt- PI (3,4,5) P3 expone 2 AA, uno va a ser fosforilado por la PDK1 y el otro por la m-TOR2 Estas fosforilaciones del AKT por las 2 proteínas favorecen su activación para fosforilar proteínas citosólicas por ej.: una proteína inhibidora de apoptosis. FINALIZACION DE LA VIA Activación de la fosfatasa PTEN que desfosforila al PI (3,4,5) P3 lo que conlleva a la inactivación de la PDK También se activan fosfatasas que desfosforilan al receptor Tirosina Kinasa o a la AKT Si el estímulo es muy prolongado se activa la endocitosis para degradar al receptor La activación de AKT puede ser para SUPERVIVENCIA (descripta arriba), INHIBIR LA APOPTOSIS), División CELULAR o CRECIMIENTO CELULAR (tamaño) mediante la fosforilación de distintas factores o proteínas EFECTO ANTIAPOPTOTICO, PROLIFERATIVO, de SUPERVIVENCIA y CRECIMIENTO CELULAR AKT=PKB 3) VIA PI3K→AKT→mTOR1 ¿Por qué hay CRECIMIENTO CELULAR? Porque hay factores de crecimiento que activan la vía PI3K mediante la cual se activa AKT que inactiva TSC2 para que la RHEB y la mTOR se activen. mTOR1: complejo de proteínas que fosforila S6K (participa de la síntesis de proteínas), Factores reguladores de genes que estimulan la síntesis de ribosomas y a la SRBP (factor de transcripción de lípidos). Como consecuencia voy a estimular el aumento en la síntesis de proteínas y lípidos y por ende el crecimiento celular Para que mTOR1 se active necesito tener una proteína G activa (Rheb: se activa cuando se une a GTP). Esta RHEB va a estar activa cuando la TSC2 esté inactiva y esto va a pasar si la ATK está activa TSC2 activa: impide que la proteína G monomérica intercambie GDP por GTP (la inactiva) y por ende la MTOR no se activa y no hay crecimiento celular (NO QUEREMOS ESO POR ESO LA INACTIVAMOS) Un ejemplo de esta vía es la vía de señalización de la insulina. Acoplados a Tyr K citosólicas Receptores de citoquinas: Receptores ligandos como: Interferón, TNFα, Interleuquinas (IL), Eritropoyetina, Trombopoyetina, G-CSF, GH, PRLH. Una vez que se activan estos receptores, por unión de ligando, una proteína periférica, que se asocia al dominio citosólico del receptor, va a tener actividad de tirosina cinasa, la cual se activa debido al cambio conformacional que sufre el dominio citosólico del receptor; y, c/u de las actividades de la tirosina activada va a transautofosforilar a otra quinasa presente en la otra subunidad del receptor. Activación similar a la de los RTK→ receptores con 2 subunidades. Cuando se une el ligando, ambas subunidades se dimerizan→ cambio conformacional que permite la activación de la actividad catalítica, unida a una enzima citosólica que interacciona con el dominio citosólico del receptor. Esta activación permite la transautofosforilación de ambas proteínas→ estas quinasas activas van a fosforilar al dominio citosólico del receptor en residuos de tirosina. Ejemplos de quinasas: (Sarcoma Roux kinase); SrcK (focal adhesion kinase): asociada a uniones focales; FAK (Janus kinase). JAK Vía tradicional que se activa como consecuencia de estos receptores → : la enzima vía JAK-STAT asociada al dominio citosólico del receptor es la JAK Las JAK se activan y autofosforilan; 1) Fosforilan el dominio citosólico del receptor (se activa) → se genera la fosfotirosina; 2) La fosfotirosina se asocia a la proteína STAT (citosólica), la cual tiene 2 dominios: 3) dominio SH2→ reconoce a la fosfotirosina. Tiene un lugar de fosforilación→ la JAK activada fosforila a la proteína STAT (se disocia del receptor); La proteína STAT fosforilada forma un dímero → interacción de la fosfotirosina con otro 4) dominio SH2 de otra subunidad STAT; C/u de los dominios SH2 de c/u de las subunidades van a interaccionar con la fosfotirosina de la otra subunidad. Cambio conformacional: se expone una señal de localización nuclear; 5) El dímero se trasloca al núcleo y se une a un elemento de respuesta para citoquinas que activa 6) la transcripción de genes. Los genes que se transcriben y traducen como consecuencia de la vía JAK-STAT, son genes que: Regulan el crecimiento: hormona del crecimiento; Regulan la diferenciación: eritropoyetina; Regulan la respuesta inmune (inflamación): factor de necrosis tumoral alfa (TNFα), Interleuquinas (IL) e Interferón; Regulan el movimiento (migración). Como el receptor para citoquinas se fosforila en tirosinas quinasa, también puede ser reconocido por dominios SH2 de otras moléculas que activen otras vías de señalización. La vía clásica activada, cuando se activa un receptor de citoquinas, es la JAK-STAT. Sin embargo, las fosfotirosinas pueden activar otras vías como la: vía Ras-Raf-MAPK, la vía PLCy, la vía IRS – PI3K o la vía PI3K – AKT. Desactivación de JAK por la fosfatasa SHP1 Regulación a tiempos cortos La vía finaliza cuando una fosfatasa SHP1 es capaz de activarse, unirse a los dominios de fosfotirosina, y llevarlos a la defosforilación. Lo que inactiva la fosfatasa SHP1 es la actividad catalítica de fosfotirosina presente en la enzima asociada en el dominio citosólico del receptor. Cuando el estímulo continúa, el receptor, además de defosforilarse, puede degradarse. Bloqueo de la señal y degradación de proteína inducida por SOCs Regulación a tiempos largos Cuando el estímulo es prolongado, la señalización por citoquinas induce la transcripción de la proteína SOCs, y esta va a interaccionar con lasfosfotirosinas que se encuentran en la proteína con actividad enzimática y en el dominio citosólico del receptor. Esta interacción induce el reclutamiento de la ubiquitina ligasa E3→ el receptor se va a ubicuititar, lo que favorece su endocitosis y degradación dentro de los lisosomas. La hormona del crecimiento activa la vía JAK-STAT a través de su receptor para citoquinas→ activa a la JAK2 La combinación de las diferentes STATs, que son activadas por diferentes receptores, va a depender a qué elemento de respuesta se unan y cuáles son los genes que van a ser transcriptos→ en la hormona del crecimiento se activan los STAT1 y STAT5. La GH (hormona del crecimiento) es liberada por el hipotálamo, y, a través de una señalización endocrina, es llevada hacia distintos receptores de células de diferentes tejidos y órganos. Por ejemplo el hígado: cuando la GH interacciona con los receptores de superficie de los hepatocitos, el receptor se dimeriza y se activa la JAK2→ ésta fosforila el dominio citosólico del receptor, y a las STAT1, STAT3 y STAT5, formándose distintos dímeros: STAT1-STAT1, STAT1-STAT3 y STAT5-STAT5. C/u de estos dímeros se une a elementos de respuesta diferentes en el ADN, favoreciéndose la transcripción de distintos genes. A su vez, se une el sustrato para el receptor de insulina al dominio citosólico del receptor fosforilado→ se activa PI3K y mTOR → respuesta: crecimiento celular. En la otra subunidad del receptor, por activación del receptor de citoquinas, se activa la vía Ras- Raf-MAPK→ se activa la PLCy, que activa a la PKC, que a su vez activa a la RAS-GRF. A través de la activación de Src, se activa la vía de la JNK. Además de todos los genes involucrados en el crecimiento celular, se activa la transcripción del gen que codifica el factor de crecimiento (IGF-1), el cual tiene acción sobre los tejidos óseo, adiposo y muscular. IGF-1: factor de crecimiento que se asocia a un RTK, el cual dimeriza y se transautofosforila→ en esa fosfotirosina se activa el sustrato de receptor de insulina (activa la vía de la PI3K), que va a activar a KT y a mTOR, y va a favorecer la síntesis de proteínas y crecimiento. Por otro lado, se inhiben proteínas que participan en la inducción de apoptosis, se favorece la proliferación celular y el metabolismo de la glucosa. Este receptor también puede activar la vía Shc-SOS-GRB2-SOS-Raf- MEK-MAPK. Otro ligando de los receptores para citoquina: Eritropoyetina Sintetizada en la corteza renal cuando hay deficiencia de glóbulos rojos (cuando ↓ la presión de O2) Es una citoquina que actúa sobre un progenitor de las células eritroides en la médula ósea. Fx: favorecer la maduración y diferenciación de las células madre de los eritrocitos, induciendo la transcripción de genes relacionados con la función del eritrocito (glucoforina, transferrina, etc.) Se fabrica por tecnología de DNA recombinante. La baja producción de eritropoyetina puede deberse a una falla hereditaria, o a una falla renal. Si se inyecta eritropoyetina, se aumenta la producción de glóbulos rojos → ↑ la capacidad de transportar oxígeno (mayor energía y resistencia) Contras: se pueden activar vías de proliferación celular de un tumor (en caso de tenerlo) Cross-talk: charla cruzada entre receptores GPCR y RAE La activación de un GPCR puede activar: Una proteína αs, la cual termina activando adenilato ciclasa → aumento del AMPc → activación de la PKA; Un αq → activación de la vía de la ; PLCβ La subunidad , puede activar βγ → esta vía puede activar a . Pi3K Akt Por otro lado, la activación de RTK activa: La vía de la ; Pi3K La vía de ; Ras-Raf-MAPK La vía de la : se obtiene el aumento del calcio citosólico y acilglicerol, y la activación PLCγ de o la . PKC CaM-quinasa Primero se activan los receptores y luego todos esos eventos bioquímicos (vías de señalización) → la activación de estas vías pueden estar cruzadas entre sí. Por ejemplo, por más que se active un , se puede ver la activación de vías de señalización que RTK corresponderían al ; y, la activación de un puede llevar, corriente abajo, a la activación de GPCR GPCR vías de señalización que tradicionalmente estarían activadas por un . RTK Receptores Frizzled y Vía Wnt: vías que participan del desarrollo animal: Notch-Delta Hedgehog-Patched Vía NF-kB: vías que participan de inflamación y estrés. Vía Wnt: Wnt: ligando de receptores Frizzled. El Wnt es un péptido que tiene 18 isoformas. El receptor Frizzled tiene 7 isoformas. La activación de receptores Frizzled puede llevar a la activación de 3 vías: la vía de la Wnt/β catenina, la de la Polaridad plana, y la vía de la Wnt/Ca2+. Vía Wnt/β catenina canónica (tradicional): β catenina: proteína que se degrada intracelularmente. El receptor se encuentra en la membrana plasmática y Frizzled tiene similitud con el receptor GPCR. (proteína): molécula de señalización → interactúa Dishevelled con el receptor activado. : proteína coreceptora de la señalización de Wnt. LRP En el citoplasma hay un complejo proteico formado por 2 quinasas: GSK3 y CK1. Cuando ambas se encuentran activas (ausencia de señal de Wnt) fosforilan a la β catenina→ se degrada (inestable, no hay señalización). Las quinasas interaccionan con 2 proteínas: axina y APC (implicada en el cáncer de colon). Cuando hay Wnt, se libera e interacciona con el receptor y con la proteína Frizzled . LRP Las quinasas fosforilan (activan) a y, en algunos LRP casos, a (la cual dishevelled se puede activar también por un cambio conformacional al interaccionar con el receptor Frizzled). Cuando la interacciona con el receptor dishevelled , Frizzled también lo hace con la axina→ las proteínas axina y APC liberan a la . β catenina Las CK1 y GSK3 dejan de fosforilar a la → se vuelve β catenina una proteína estable. La trasloca al núcleo e interacciona con factores de β catenina transcripción unidos a elementos de respuesta en el ADN. Como consecuencia de esta interacción, se modula la transcripción de genes. La interacción de libera al factor de transcripción de β catenina una interacción previa que tenía con la proteína Groucho (represor del factor de transcripción). Esquema de las 3 vías activadas por la activación de receptores Frizzled: 1. La vía de β catenina va a favorecerse si se produce microproliferación celular. 2. Vía Wnt/Ca2+: la proteína asociada al receptor Frizzled es o → el receptor Ror2 Ryk interacciona con , y esta con una proteína G → se activa la vía de la PLCβ. dishevelled 3. Vía Wnt/PCP (polaridad plana): se asocia a la proteína dishevelled → se activan Deam y (proteínas que participan en la reorganización del citoesqueleto de actina). Rac1 RhoA Vías por la cuales un ligando puede activar la liberación de calcio: La acetilcolina (ligando) puede activar la liberación de calcio cuando activa un GPCR que interacciona con una proteína Gα; Factor de crecimiento de plaquetas (ligando) activa la liberación de calcio cuando, después de interaccionar con un RTK, este activa una FLCγ; Wnt y receptor Frizzled: aumento de calcio celular. Vía dependiente de NF-kB: NF-kB: factor de transcripción que induce la transcripción de las cadenas livianas en las células B (linfocitos B). Su activación se encuentra en casi todas las células y produce distintos tipos de respuestas (no solamente las inflamatorias)1. Proteínas P65 y (factores de transcripción) interaccionan con la P50 I-kBα (inhibidor→ las secuestra). Para poder liberar a las proteínas P65 y P50, y puedan actuar como factores de transcripción, tiene que desaparecer I-kBα; 2. Fosforilación de I-kBα → interacción con la enzima E3 del complejo de Ubiquitina; 3. Poliubiquitinación de la I-kBα; 4. I-kBα es llevada al proteasoma para su degradación; 5. P65 y P50 liberadas: exponen la secuencia de localización nuclear; 6. Ingresan al núcleo e inducen la transcripción de un montón de genes (ej.: proteínas de adhesión, citoquinas proinflamatorias, enzimas metabólicas, etc.). Fosforilación de I-kBα: llevada a cabo por la quinasa del factor inhibidor IK→ IKK Esta quinasa se encuentra unida a una proteína NEMO Cuando se activan algunos de los receptores que median procesos inflamatorios, se activan varias quinasas que fosforilan a IK→ fosforilación de IKK La interacción de interleuquina β con su receptor va a activar una serie de proteínas corriente debajo de este receptor Activación de la TAK1 (quinasa), la cual va a fosforilar a la IKK: Se fosforila IKK→ se activa→ fosforila a I-kB, el cual es marcado para la degradación en el proteasoma→ liberación de P65 y P50 y ejercen su acción a nivel transcripcional.
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