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SEÑALIZACIÓN CELULAR
OBJETIVOS
1. Diferenciar los tipos de señalización celular
2.Clasificar los ligandos en función de su naturaleza química.
3.Clasificar los receptores implicados en procesos de señalización celular de acuerdo a sus características estructurales.
4.Explicar la función de los segundos mensajeros.
5.Explicar los procesos de transducción de señales intracelulares.
6.Interpretar los diferentes mecanismos implicados en la muerte celular programada.
El mecanismo básico requiere un ligando (molécula señalizadora) que se une a su receptor (molécula receptora) que convierte la señal extracelular en una señal intracelular (transducción + molécula efectora). Este proceso es denominado transducción de la señal y puede ocurrir de varias formas
Transducción de señales: lapresencia de una señal extracelular puede producir cambios en el estado intracelular sin que la señal inicial pase a través de lamembrana plasmática.
Cascada de señalización: permite la amplificación, modulación, y la distribución de la señal dentro de la célula.
COMUNICACIÓN CELULAR MEDIANTE SEÑALIZACIÓNINTRACELULAR SE LLEV A CABO EN 6 ETAPAS
1. Síntesis: de la molécula señalizadora (ligando).
2. Liberación: de la molécula señalizadora por la célula.
3. Transporte: de la señal hacia la célula diana.
4. Detección de la señal: por el receptor específico.
5. Respuesta: cambio celular (metabolismo, motilidad, diferenciación, proliferación, supervivencia, desarrollo). Desencadenado por la unión receptor-ligando.
6. Retirada de la señal: la respuesta es temporal.
CARACTERÍSTICAS DE LA CASCADA DE SEÑALIZACIÓN INTRACELULAR
1.Transferencia física de la señal (RECEPTORA) del sitio de recepción – membrana plasmática o citosol – hacia la maquinaria celular donde ocurrirá la respuesta.
2.Transformación de la señal (TRANSDUCTORA) en forma molecular con propiedad de provocar una respuesta.
3.Amplificación de la señal (EFECTORA) de una forma suficiente para provocar la respuesta, de modo que muy poca cantidad de moléculas es suficiente para provocar una respuesta en la célula.
4. Distribución de la señal (INTEGRADORA) hacia varios sitios enel interior de la célula con el fin de influenciar diversos procesossimultáneamente.5. Cada etapa del proceso de señalización podrá ser modificada oalterada (MODULADORA) por otros factores mientras se produzcala señal.
TIPOS DE SEÑALIZACIÓN CÉLULA A CÉLULA
Señalización endocrina (hormonas)
Señalización paracrina
Señalización autocrina
Señalización celularSeñalización celular
Tipos de señalización celular
Tipos de señalización celularTipos de señalización celular
EJEMPLOS DE SEÑALIZACIÓN PARA/AUTO/ENDOCRINA
Regulación mediante cambios de niveles de algunos constituyentes de la sangre (liberación de insulina regulada por [glucosa]sangre) = Endocrina.
Mastocitos secretan histamina dilatación de arteriolas locales flujo sanguíneo local =Paracrina.
Prostaglandinas secreción de prostaglandinas de las
células vecinas (paracrina) pero también en las células
iniciadoras de la respuesta (autocrina) – “positive feedback”
SEÑALIZACIÓN Y RESPUESTA CELULAR
Generalmente, las células necesitan múltiples señales para una determinada
respuesta.
Las respuestas se relacionan con:
a) Supervivencia y/o metabolismo normal.
b) Proliferación
c) Diferenciación
e) Muerte celular
¿Por que es importante la señalización
intracelular ?
Durante desarrollo: diferenciación y especialización celular.
Para el reconocimiento de los procesos
en la división celular (ciclo celular).
Neurotransmisión.
Regulación del metabolismo celular.
Supervivencia y muerte celular
MOLÉCULAS SEÑALIZADORAS LIGANDOS
Hormonas esteroideas: testosterona, estrógeno, y progesterona, glucocorticoides, mineralocorticoides.
Hormonas tiroideas. Vitamina D3, ácido retinoico. Gases: NO y CO. Neurotransmisores: Acetilcolina, dopamina, epinefrina,
serotonina, histamina, glutamato, glicina, GABA. Hormonas peptídicas, neuropéptidos y factores de
crecimiento. Eicosanoides: prostaglandinas, protaciclinas, tromboxano,
leucorienos. Factores de Crecimiento
MOLÉCULAS SEÑALIZADORAS Las moléculas señalizadoras son hidrofílicas y no
tienen la habilidad de difundir a través de la MP.
Necesitan de un receptor de superficie celular que genera una señal intracelular en la célula diana.
Algunas moléculas señalizadoras hidrofóbica (hormonas) pueden difundir a través de la MP y unirse a receptores intracelulares localizados en el núcleo o en el citoplásma de la célula diana.
LA MISMA SEÑAL PUEDE PRODUCIR DIFERENTESRESPUESTA EN DIFERENTES CÉLULAS.
ACETILCOLINA
ACCIÓN DEL ESTRÓGENO.
Factores de transcripción
A. Estrógeno
Regulación mediada por la hormona tiroidea
B. Receptor de hormona tiroidea
Señalización celularSeñalización celular
GASES COMO SEÑALIZADORES
Oxido nítrico (ON):Altera la actividad de enzimas dianas.
Terminal nerviosa Liberación Ac
Células endotelialesSíntesis de NO
Pared vasos sanguíneos
Células vecinas del músculo liso
“Fe” Guanilato ciclasaSíntesis de GMPc
Relajación de las células muscularesDilatación de los vasos sanguíneos
Moléculas señalizadorasMoléculas señalizadoras
ÓXIDO NÍTRICO SE UNE DIRECTAMENTE A UNA ENZIMAINTRACELULAR (GUANILATO CICLASA) CON RESPUESTA
RÁPIDA E INMEDIATA.
HORMONAS PEPTÍDICAS Y FACTORES DE CRECIMIENTO
Moléculas señalizadorasMoléculas señalizadoras
EICOSANOIDES:
Prostaglandinas,
Prostaciclinas,
Tromboxano,
Leucotrienos.
Unión a receptores desuperficie celular
1. Agregación plaquetaria2. Inflamación3. Contracción del músculo
liso
Moléculas señalizadorasMoléculas señalizadoras
Síntesis y estructura delos eicosanoides
ciclooxigenasa
Moléculas señalizadorasMoléculas señalizadoras
Receptores de superficie
TRES GRANDES FAMILIAS (4 CLASES):
Cuando activados generan la cascada de señales.
Recetores de Canales Iónicos – el reconocimiento del ligando conlleva a la apertura o cierre de canales iónicos y la generación de la señal.
Receptores Acoplados a Proteína G - el reconocimiento del ligando conlleva a la activación de la proteína G y de la cascada de señales.
Receptores con Actividad Enzimática receptores asociados a tirosina-quinasas receptores con actividad enzimática intrínseca.
Receptores asociadosa proteínas G
Activación Hormonal de la adenilato ciclasa
I)
ReceptoresReceptores
Regulación de la proteína G
CARACTERÍSTICAS DE LA PROTEÍNAS G Proteínas heterotriméricas
En el estado inactivo, Alfa se une al GDP formando un complejo con Beta-Ganma y se activan con el intercambio GDP por GTP de la subunidad Alfa.
Ambas subunidades separadas interaccionan con sus dianas.
Existen diversidad de proteínas G.
Por ejemplo:
Proteínas G que regulan moléculas dianas
Proteínas G que regulan canales iónicos
ReceptoresReceptores
II) RECEPTORES PROTEÍNA-TIROSINA QUINASA
ReceptoresReceptores
PROCESO DE SEÑALIZACIÓN DE LOS RECEPTORES PROTEÍNA – TIROSINA-QUINASA
ReceptoresReceptores
AUTOFOSFORILAZIÓN
IMPORTANCIA DE LA AUTOFOSFORILACIÓN DE LOS RECEPTORES EN LA SEÑALIZACIÓN
Constituyen un mecanismo de regulación.
La fosforilación de los residuos de tirosina que no pertenecen al dominio catalítico, generan sitios de unión para otras proteínas.
ReceptoresReceptores
Dominios SH2
ReceptoresReceptores
Fosfotirosina
III) Superfamilia de receptores de citoquinas y
Proteína-tirosina quinasa no receptoraFamilia de las Janus “JAK”
ReceptoresReceptores
Señalización a partir de receptores de citoquinas
ReceptoresReceptores
NO catalítico
Se activan, lo que proporciona sitios de uniónpara proteínas señalizadoras con dominios SH2
RECEPTORES ASOCIADOS A OTRAS ACTIVIDADES ENZIMÁTICAS
Proteínas tirosinas fosfatasas
Proteína-serina treonina
Proteínas guanilato ciclasas
ReceptoresReceptores
2. Vías de transducción intracelular de señales
Transducción de la señal
Segundos mensajeros.AMPc,
GMPc,
Derivados de los fosfolípidos
Transducción de la señal
Regulación de la proteína
Quinasa A
Transducción de la señal
Regulación del metabolismo del glucógeno
Transducción de la señal
Aumento de AMPc activa la transcripción de GENES
Transducción de la señal
Supervivencia y diferenciación de diversos tipos de células animales
b) GMPc
Transducción de la señal
Canales iónicos
c) Segundos mensajeros derivados de fosfolípidos de membrana
Transducción de la señal
Activación de la fosfolipasa C por proteínas tirosina-quinasa
Transducción de la señal
Movilización de Ca mediada por IP3
Calcio calmodulina
Transducción de la señal
VÍA DE LAS MAP QUINASAS“ERK”
Transducción de la señal
Ser-Tre quinasa
Proteínas activadas por mitógenos
Mecanismo de acción Ras posterior a los receptores proteína tirosina quinasa
Transducción de la señal
REGULACIÓN DE LAS PROTEÍNAS Ras
*
Transducción de la señal
Inducción de genes tempranos
VÍA DE LAS JAK/STATTransducción de la señal