Comunicacion Celular Amanzo

138
Universidad de San Martín de Porres Facultad de Medicina Humana Biología Celular y Molecular Prof. César Amanzo López Comunicación celular

Transcript of Comunicacion Celular Amanzo

Page 1: Comunicacion Celular Amanzo

Universidad de San Martín de PorresFacultad de Medicina Humana

Biología Celular y Molecular

Prof. César Amanzo López

Comunicación celular

Comunicación celular

Page 2: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Comunicación celular o señalización

Comunicación celular o señalización

• Ninguna célula vive aislada.

• En todos los organismos multicelulares, la supervivencia depende de un red compleja de comunicaciones intercelulares que coordina en las células:

–Crecimiento–Diferenciación–Metabolismo

Fibroblastos

Page 3: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Todas las células reciben señales desde su medio externo y responden enviando

nuevas señales.

Page 4: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• Para la supervivencia celular es necesario que las células:

– Se comuniquen con las células vecinas.

– Vigilen las condiciones de su ambiente.

– Respondan de manera apropiada a diversos tipos de estímulos que llegan a su superficie celular.

Page 5: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Comunicación mediante señales extracelulares:Comunicación mediante señales extracelulares:

1. Síntesis de la molécula señal o ligando.2. Liberación de la molécula señal por la célula productora.3. Transporte de la señal hacia la célula específica (célula

diana).4. Detección de la señal por una proteína receptora

específica.5. Efecto biológico: cambio del metabolismo, la función o el

desarrollo de la célula inducidos por el complejo señal-receptor (ligando-receptor).

6. Eliminación de la señal, que frecuentemente interrumpe la respuesta celular.

Page 6: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

1. Síntesis1. Síntesis

2. Liberación2. Liberación

3. Transporte3. Transporte5. Efecto biológico5. Efecto biológico

4. Detección4. Detección

Célula productora

Célula receptora específica

6. Eliminación6. Eliminación

Page 7: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 8: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Es en los organismos pluricelulares donde se alcanza…Es en los organismos pluricelulares donde se alcanza…

…el grado más elevado de complejidad en la comunicación célula a célula.

• El comportamiento de cada célula tiene que ser regulado cuidadosamente para satisfacer las necesidades del organismo completo.

Page 9: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Las células diana (blanco u objetivo)…Las células diana (blanco u objetivo)…

…responden a la unión específica entre la molécula señal y el receptor.

• Los receptores se expresan a nivel de:1. Membrana celular2. Intracelular:

– Citosol– Organelas– Núcleo

Page 10: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

LIG

AN

DO

RE

CE

PT

OR

Receptores de membrana plasmática Receptores intracelulares

Mensajeros hidrofóbicosMensajeros hidrofílicos

Canales iónicos abiertos por ligandos

Receptores enzimas

Receptores no enzimas

Receptores acoplados a Proteína G

Sistema nervioso Sistema de mensajeros químicos

Page 11: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Las moléculas señal actúan a diferentes distancias:

Las moléculas señal actúan a diferentes distancias:

1. Comunicación endocrina.

2. Comunicación paracrina.

3. Comunicación autocrina.

4. Interacción directa entre receptores de membranas celulares.

Page 12: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Célula endocrina receptor

sangre célula blanco

hormona

Interacción directa

Célula blanco

Célula no blanco

ReceptorComunicación paracrina

Comunicación autocrina

TIP

OS

DE

CO

MU

NIC

AC

IÓN

T

IPO

S D

E C

OM

UN

ICA

CIÓ

N

Page 13: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Señalización endocrinaSeñalización endocrina

• La señal viaja a distancia por la sangre (varios metros).

• La molécula señal es denominada: Hormona.

• Glándulas endocrinas:Pituitaria, Tiroides, Paratiroides, Páncreas, Suprarrenal, Gónadas.

Page 14: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

ENDOCRINA

ENDOCRINA

CELULAS DIANA o BLANCO

Las Hormonas se transportan a través del sistema circulatorio y

actúan sobre células diana lejanas

Vaso sanguíneoSANGRE

Page 15: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Señalización paracrinaSeñalización paracrina

• La célula diana está cercana (escasos micrómetros).– Neuronas: Neurotransmisores.

– Factores de crecimiento.

Page 16: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Señalización autocrinaSeñalización autocrina

• La señal afecta a la misma célula.

• Es decir, las células responden a sustancias que liberan por si solas.

Page 17: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

AUTOCRINAAUTOCRINA

PARACRINAPARACRINA

CELULAS VECINAS

La célula responde a una molécula señal producida por

ella misma

La molécula liberada por una célula actúa localmente

afectando a células diana próximas

Page 18: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Señalización autocrinaSeñalización autocrina• Muchos factores de crecimiento actúan de este

modo.

• Las células en cultivo secretan factires de crecimiento para estimular su propio crecimiento y proliferación.

• Este tipo de señalización es frecuente en células tumorales, que producien y secretan un exceso de factores de crecimiento que estimulan su propia proliferación no regulada e inadecuada.

Page 19: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Señalización autocrinaSeñalización autocrina

Page 20: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Interacción directa entre receptores de membranas celulares

Interacción directa entre receptores de membranas celulares

• Las proteínas de membrana plasmática específicas de una célula interactúan en forma directa con receptores específicos de membrana de la célula adyacente.

Page 21: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

¿Qué es un receptor?¿Qué es un receptor?

Page 22: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Un RECEPTOR es un complejo molecular localizado a nivel:• Membrana celular• Intracelular:

– Citoplasma– Organelas– Núcleo

Page 23: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Un RECEPTOR es un complejo molecular localizado a nivel:• Membrana celular• Intracelular:

– Citoplasma– Organelas– Núcleo

• Tiene una unión selectiva con el ligando.

Page 24: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Un RECEPTOR es un complejo molecular localizado a nivel:• Membrana celular• Intracelular:

– Citoplasma– Organelas– Núcleo

• Tiene una unión selectiva con el ligando.

• Genera un efecto biológico

Page 25: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• Los RECEPTORES de membrana celular son GLICOPROTEINAS o GLICOLIPIDOS que reconocen específicamente a un LIGANDO.

• El ligando también es denominado:– Primer mensajero– Molécula señal– Molécula mensaje– Señal biológica– Agonista– Hormona (comunicación endocrina)

GlicoproteínaGlicoproteínaGlicolípidoGlicolípido

Page 26: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Los Receptores…Los Receptores…

• Constituyen < 0,01% del total de las proteínas de una célula.

• Debido a ello, es extremadamente difícil purificarlas y caracterizarlas.

• Un receptor específico se localiza sólo en algunas células blanco.

Page 27: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Características de los receptores:Características de los receptores:• Hidrófilos, tienen regiones expuestas hacia

el medio extracelular de reconocimiento (excepto: hormonas esteroideas, hormonas tiroideas, ácido retinoico).

• Concentración muy baja en la célula.• Afinidad muy alta por el ligando .• Especificidad de unión muy alta.

Page 28: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Características de los receptores:Características de los receptores:

• Alcanzan su saturación con el ligando concentración fisiológica del mismo.

• Tienen una unión reversible con el ligando.

• Tienen capacidad de realizar una transducción de la señal.

Page 29: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

El ligandoEl ligando

• Se “ajusta” o fija a un sitio del receptor.

• La unión del ligando con su receptor produce un cambio de conformación del receptor.

• Se inicia una secuencia de reacciones generadoras de una respuesta celular específica.

Page 30: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Ligando:Ligando:

• No es metabolizado a productos útiles.• No es intermediario de actividades

celulares.• Carece de propiedades enzimáticas.• Modifica las propiedades del receptor; que

luego transmite a la célula, la señal de la presencia de un producto específico en el medio.

Page 31: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• Durante la interacción entre el LIGANDO y el RECEPTOR ocurre:

1. RECONOCIMIENTO ESPACIAL: Orientación de átomos. Interacción de electrones.

2. CAMBIOS CONFORMACIONALES.

3. TRANSFERENCIA DE ENERGIA.

Interacción ligando-receptorInteracción ligando-receptor

Page 32: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• La unión de la mayoría de moléculas señal a sus receptores provoca una cascada de reacciones intracelulares.

Page 33: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

La interacción ligando-receptor puede desencadenar:La interacción ligando-receptor puede desencadenar:• Procesos metabólicos intracelulares.• Síntesis y secreción de proteínas.• Cambios en la actividad de enzimas.• Reconfiguración del citoesqueleto.• Motilidad celular.• Cambio en la permeabilidad de canales

iónicos.• Cambios en la composición de fluidos

intra y extracelulares.

Page 34: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

La interacción ligando-receptor puede desencadenar:La interacción ligando-receptor puede desencadenar:

• Cambios en la expresión de genes.• Activación de la síntesis de ADN.• Proliferación celular. • Crecimiento de tejidos.• Supervivencia o muerte celular: apoptosis.

Page 35: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• Una misma molécula puede tener varios receptores.

• Un receptor sólo responde a un solo tipo de molécula señal (especificidad del receptor).

Page 36: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

MEMBRANA CELULAR:MEMBRANA CELULAR:• Hormonas peptídicas• Neurotransmisores• Fotones• Citoquinas• Factores de crecimiento• ATP, Adenosina• Antígenos• Fragmentos de Complemento• Inmunoglobulinas, etc.

RECEPTORES - localizaciónRECEPTORES - localización

Page 37: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

RECEPTORES - localizaciónRECEPTORES - localización

RECEPTORES CITOPLASMATICOSRECEPTORES CITOPLASMATICOS::• Hormonas esteroides• Oxido nítrico

RECEPTORES EN ORGANELASRECEPTORES EN ORGANELAS::• Receptor para IP3

RECEPTORES NUCLEARESRECEPTORES NUCLEARES::• Hormonas esteroides• Hormonas Tiroideas• Vitamina D

Page 38: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Receptores de la superficie celularReceptores de la superficie celular

Page 39: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Receptores de la superficie celular

Receptores de la superficie celular

• La mayoría de ligandos responsables de la señalización célula-célula se unen a receptores de la superficie de las células diana..

Page 40: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

1. Reconocimiento del estímulo en la superficie externa de la membrana celular mediante un receptor específico.

2. Transferencia de la señal a través de la membrana hacia el citoplasma.

3. Transmisión de la señal a las moléculas efectoras localizadas en la monocapa interna de la membrana celular o el citoplasma.

Sistema de recepción de superficie celular

Sistema de recepción de superficie celular

Page 41: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

1. El LIGANDO interactúa con el SITIO ACTIVO ( RECEPTOR).

2. CAMBIO CONFORMACIONAL en un DOMINIO del receptor

3. Activación de un TRANSDUCTOR DE SEÑAL

5. Cambio de la ACTIVIDAD CELULAR (EFECTO BIOLOGICO).

4. Activación de un EFECTOR

Page 42: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Receptores de superficie celular- clasificación:

Receptores de superficie celular- clasificación:

1. Receptores acoplados a Proteína G: Ej. Receptores para adrenalina, serotonina, glucagon.

2. Receptores de canales iónicos: Ej. Receptor para acetilcolina.

3. Receptores ligados a tirosinacinasa: Ej. Receptor para citoquinas.

4. Receptores con actividad enzimática intrínseca: se activan con la unión del ligando. Ej. Actividad de guanilatociclasa.

Page 43: Comunicacion Celular Amanzo

Receptores acoplados a Proteína G

Receptores acoplados a Proteína G

Page 44: Comunicacion Celular Amanzo

Premio Nobel de Medicina y Fisiología 1994

Por el descubrimiento de “ Las Proteínas G y el rol de éstas proteínas como

transductores de señal en la células”

Premio Nobel de Medicina y Fisiología 1994

Por el descubrimiento de “ Las Proteínas G y el rol de éstas proteínas como

transductores de señal en la células”

Alfred G. Gilman

Universidad de Virginia, USA1970s Determinó la naturaleza química del transductor de Rodbell

Martin Rodbell

Instituto Nacional de Salud, Bethesda, USA Demostró en una serie de experimentos

pioneros (1960 - 1970) que las señales de transducción en las células involucra la cooperación de tres entidades.

Page 45: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 46: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• La familia más numerosa de receptores de superficie celular transmite las señales al interior de las células a través de proteínas que unen nucleótidos de guanina, denominadas proteínas G

RECEPTORES ACOPLADOS A PROTEINA G

Page 47: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• Los RECEPTORES acoplados a PROTEINA G se caracterizan por tener SIETE - HELICES transmembrana

• Existen más de 1,000 tipos de RECEPTORES acoplados a PROTEINA G

Page 48: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 49: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

SISTEMA DE LA PROTEINA G

Proteínas heterotriméricas

unidas al nucleótido Guanina.Sub-unidades:

LA PROTEINA G

ES UN HETEROTRIMERO

Page 50: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

PROTEINA G - ESTRUCTURA

• LA PROTEINA G ES UN HETEROTRIMERO:– SUBUNIDAD

MiristoiladaPalmitoilada

– SUBUNIDAD – SUBUNIDAD

FarnesiladaGeranilgeranilada

Page 51: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

La unión ligando – receptor induce un cambio conformacional que permite al dominio citosólico del receptor unirse a una proteína G unida a la monocapa citosólica de la membrana.

Page 52: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• En el estado inactivo, la subunidad se une a GDP constituyendo un complejo con .

• La unión ligando – receptor induce un cambio conformacional.

• El dominio citosólico del receptor se une a una proteína G en la monocapa citosólica de la membrana.

Page 53: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• La subunidad libera a GDP y la intercambia con GTP.

Page 54: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• La subunidad unida a GTP y el complejo activados se disocian e interaccionan con sus dianas intracelulares respectivas.

• La subunidad se inactiva por la hidrólisis de GTP y la subunidad inactivada unida a GDP se reasocia con el dímero .

Page 55: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 56: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 57: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

PROTEINA GPROTEINA G

LAS PROTEINAS G SE CLASIFICAN DE ACUERDO A LA SUBUNIDAD :

s estimuladoras

i inhibidoras

Page 58: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Existen subunidades alfa excitatorias e inhibitoriasExisten subunidades alfa excitatorias e inhibitorias

Membrana plasmática del hepatocito

Ligando estimulador

AdrenalinaGlucagonACTH

Activación de E Inhibición de E

PGE1

AdenosinaLigando inhibidor

Receptor de hormona estimuladora

Citosol

Receptor de hormona inhibidora

Complejo de proteína G estimuladora

Complejo de proteína G inhibidora

Adenilciclasa

Page 59: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• Los Receptores Acoplados a Proteina G (GPCRs) son activados por una diversidad de ligandos:– Proteasas– Péptidos– Pequeñas moléculas– Hormonas peptídicas– Odorantes– Neurotransmisores– Fotones– Feromonas– Complejos IgE-antígeno– Otros.

Page 60: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Las proteínas G regulan la actividad de los efectores celularesLas proteínas G regulan la actividad de los efectores celulares

• Enzimas intracelulares:

Ej. Adenilatociclasa

• Canales iónicos regulados por ligando

Page 61: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 62: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• La subunidad tiene una alta afinidad por el dímero en el estado ligado a GDP.

• Las células contienen aproximadamente:– 100M de GTP– 10 M de GDP

• En presencia de mg+2 y con la activación del receptor:

GTP reemplaza a GDP en la subunidad y ésta se disocia.

Page 63: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 64: Comunicacion Celular Amanzo

Transductores de señal

Transductores de señal

Page 65: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 66: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Transducción intracelular de señales

Transducción intracelular de señales

• Proceso por medio del cual la información que llega a la célula es transmitida al interior de la misma.

• Cadena de reacciones que transmiten señales químicas desde la superficie celular a sus objetivos intracelulares.

Page 67: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Transducción intracelular de señales

Transducción intracelular de señales

• La naturaleza del estímulo recibido es totalmente diferente a la señal liberada en el interior de la célula.

• La molécula señal no es transferido a través de la membrana; sólo, se transmite la señal.

Page 68: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Transducción de señalTransducción de señal

• Intervienen sistemas mensajeros.

• El primer mensajero (ligando) se une al receptor de membrana.

• Esta unión estimula la producción de un segundo mensajero en el interior de la célula.

Page 69: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 70: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Segundo Mensajero:Segundo Mensajero:

• Es liberado después de la activación de un vía de transducción de señales.

• Desencadena una cascada enzimática.

• Ocurre un efecto biológico.

Page 71: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• Una cascada de reacciones transmite la señal desde la superficie celular hasta diferentes blancos intracelulares.

Page 72: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Segundos Mensajeros:Segundos Mensajeros:

• Adenosin monofosfato cíclico (AMPc)

• Ca++

• inositol trifosfato (IP3)

• Diacilglicerol (DAG)

• GMPc

• Adenosin difosfato ribosa c

• Derivados de la Lipo-oxigenasa

Page 73: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Además de los segundos mensajeros…

Además de los segundos mensajeros…

• Varios tipos de proteínas interviene en la transducción de señales:– Proteínas GTPasa interruptoras:

• Proteína G• Proteína Ras

– Proteínas Kinasas:• Dirigidas contra Tirosina• Dirigidas contra Serina o Treonina.

– Proteínas adaptadoras.

Page 74: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Segundos mensajerosSegundos mensajeros

AMPc (3’,5’-AMP cíclico).

GMPc (3’,5’-GMP cíclico).

IP3 (1, 4, 5-trifosfato de inositol).

DAG (1,2-diacilglicerol).

Ca++ (Calcio iónico).

Page 75: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Adenosin-monofosfato cíclicoAMPc

Adenosin-monofosfato cíclicoAMPc

Page 76: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Adenosin mono fosfato cíclicoAdenosin mono fosfato cíclico

• El AMPc es un segundo mensajero importante en la respuesta célular.

AMPc

AMP

Page 77: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

AMPcAMPc

• Muchas señales de transducción involucran la acción de un receptor de membrana acoplado a proteína G y Adenil ciclasa.

• Estos eventos estimulan o inhiben la síntesis del segundo mensajero: AMPc.

Page 78: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Adenil ciclasa inactiva

Adenil ciclasa activa

Actividad intríseca de

GTPasa

Fosfodiesterasa

PKA: Protein cinasa dependiente de AMPc

Page 79: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• El AMPc se forma a partir del ATP por la acción de la adenilciclasa.

• El AMPc es degradado por la AMPc fosfodiesterasa convirtiéndose en AMP.

Page 80: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• El AMPc activa a la Proteinquinasa dependiente de AMPc (PKA).

• Las proteinkinasas A fosforilan:– Enzimas metabólicas– Elemento de

respuesta a AMPc (CREB)

Page 81: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

El AMPc activa a la Proteincinasa A (PKA)El AMPc activa a la Proteincinasa A (PKA)

• La PKA es un tetrámero constituido por:– 2 subunidades reguladoras (R).– 2 subunidades catalíticas (C).

Page 82: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• El AMPc se une a las subunidades reguladoras provocando su disociación de las subunidades catalíticas.

• Las subunidades catalíticas libres fosforilan residuos de serina de las proteínas blanco.

Page 83: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Muchos procesos intracelulares son controlados por el nivel de AMPc

Muchos procesos intracelulares son controlados por el nivel de AMPc

Page 84: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Guanosin-monofosfato cíclicoGMPc

Guanosin-monofosfato cíclicoGMPc

Page 85: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

GMPc GMPc • Regula la

actividad de proteína cinasas específicas.

• Se forma por la actividad de la guanilciclasa sobre el GTP.

Page 86: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Existen dos formas de guanilciclasa:Existen dos formas de guanilciclasa:

• Forma transmembrana:– Es una proteína de membrana.– El dominio extracelular es activado por un

ligando específico.– El dominio citosólico tiene actividad catalítica

para formar GMPc a partir de GTP.

• Forma citosólica:– Soluble– Activada por óxido nítrico (NO).– Es un heterodímero.

Page 87: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 88: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

GuanilciclasaForma citosólica

GuanilciclasaForma citosólica

Page 89: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

GuanilciclasaForma transmembrana

GuanilciclasaForma transmembrana

Page 90: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

CalcioInositol trifosfato (IP3)Diacil-glicerol (DAG) Calmodulina

CalcioInositol trifosfato (IP3)Diacil-glicerol (DAG) Calmodulina

Calmodulina

Page 91: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

El ión Calcio (Ca++) es un segundo mensajero

El ión Calcio (Ca++) es un segundo mensajero

• Muchas células responden al estímulo extracelular por alteración en su concentración de Ca++ intracelular.

• Los cambios en el concentración de Ca++ intracelular genera cambios bioquímicos.

Page 92: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 93: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Fosfolípidos y Ca++Fosfolípidos y Ca++

Fosfatidil inositol 4,5-bifosfato (PIP2)

Fosfolipasa C

Page 94: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 95: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

•El Ca++ puede activar una Proteincinasa C (PKC).

•La PKC fosforila a otras proteínas y las activa.

Page 96: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 97: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 98: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• La fosfolipasa C libera Inositol–tri-fosfato (IP3) de la membranas.

• En el Retículo endoplásmico existen receptores para IP3 acoplados a canales de Ca++ regulados por ligando.

• El Ca++ es liberado del retículo incrementándose transitoriamente la concentración de Ca++ citosólico.

• El nivel de [Ca++]citosólico se incrementa hasta cerca de 1 M.

Page 99: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• El Ca++ intracelular interactúa con Calmodulina.

• El Ca++ liberado al citosol es captado por la calmodulina (cuando la concentración citosólica alcanza aprox. 0,5 M).

• La calmodulina unida a cuatro iones calcio a su vez activa a PKC (Proteincinasas dependientes de calmodulina).

Page 100: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

CALMODULINA- actividadesCALMODULINA- actividades

• Metabolismo de nucleótidos cíclicos: adenilato ciclasa, guanilato ciclasa, fosfodiesterasa.

• Fosforilación de varias proteínas: proteinkinasas dependientes de calcio.

• Procesos contráctiles: kinasa miosina cadena ligera.

• Metabolismo del calcio: calcio-ATPasa.• Metabolismo del glicógeno: fosforilasa-kinasa,

kinasa glicógeno sintetasa.• otras reacciones metabólicas: NAD kinasa.

Page 101: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 102: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Proteínas GTPasa interruptoras

Proteína RasProteínas GTPasa interruptoras

Proteína Ras

Page 103: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Existen dos clases de proteínas GTPasa interruptoras:

Existen dos clases de proteínas GTPasa interruptoras:

• Proteínas G:– Heterotriméricas.– Se acoplan directamente a los receptores

activados.

• Proteínas Ras:– Monoméricas.– Se relacionan en forma indirecta, mediante

otras proteínas a los receptores activados.

Page 104: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• Está localizada en la monocapa citosólica de las membranas celulares.

• La subunidad alfa determina su actividad

La proteína G es un transductor de señalLa proteína G es un transductor de señal

Page 105: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• Alterna entre un estado inactivo unido a GDP y otro activo unido a GTP.

• La activación es inducida por la fijación de una hormona a un receptor de superficie celular (generalmente: RTK).

• Ras no se relaciona directamente con los receptores de tirosina cinasa (RTK)

Ras es una proteína interruptora fijadora de GTPRas es una proteína interruptora fijadora de GTP

Page 106: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 107: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 108: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Cascada de proteína cinasasnomenclatura

Cascada de proteína cinasasnomenclatura

• Ras: superfamilia de pequeñas proteínas homólogas enlazadas a GTP codificadas pro aproximadamente 50 genes diferentes.

• Raf: es una serina/treonina cinasa).Raf se une y fosforila a MEK

• MEK: proteína cinasa de especificidad dual que fosforila restos de tirosina y serina). MEK fosforila y activa la MAP cinasa.

• MAP: (una serina/treonina cinasa activada por mitógenos). MAP cinasa fosforila muchas proteínas diferentes.

Page 109: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

1. La Ras activada fija el dominio aminoterminal de Raf, una serina/treonina cinasa.

2. Raf se une y fosforila a MEK, una proteína cinasa de especificidad dual que fosforila restos de tirosina y serina.

3. MEK fosforila y activa la MAP cinasa, otra serina/treonina cinasa.

4. MAP cinasa fosforila muchas proteínas diferentes, como factores de transcripción, que median respuestas celulares.

Page 110: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 111: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Vía de estimulación Ras del ciclo celularFactor de crecimiento

Tirosincinasa

Proteína Ras hiperactiva (producto de un oncogen) emite señales por sí misma.

MUTACION

Page 112: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Receptores de Proteína tirosina cinasas (RTK)

Receptores de Proteína tirosina cinasas (RTK)

Page 113: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Receptores proteina tirosina cinasa (RTK)

Receptores proteina tirosina cinasa (RTK)

• A diferencia de los receptores acoplados a Proteína G la familia de los receptores proteína tirosina cinasa se encuentran directamente acoplados a enzimas intracelulares:– Receptor para insulina– Receptor del EGF (Factor de Crecimiento Epidermal)

– Receptor del PDGF (Factor de Crecimiento Derivado de Plaquetas).

– Receptor del NGF (Factor de Crecimiento Neural)

– Receptor de FGF (Factor de Crecimiento de Fibroblasto)

– Receptor de M-CSF (Factor Estimulante de Crecimiento de Macrófagos)

– Etc.

Page 114: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 115: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• Se han identificado más de 50 receptores con actividad proteína-tirosina cinasa.

• La mayoría de los receptores proteína-tirosina cinasa están constituídos por un único polipéptido.

NH2

HOOCDominio con actividad de tirosina-cinasa

ligando

Page 116: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

NH2

COOHHOOC

2HN

P P

• La unión del ligando induce la dimerización del receptor.

• Las dos cadenas polipeptídicas se fosforilan mutuamente.

Page 117: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

P PMolércula

señal intracelular

Molércula señal

intracelular

Dominios SH2

SH2: Homología 2 con Src, proteína oncogénica del virus del sarcoma de Rous

Dominios SH2 tienen aproximadamente 100 aminoácidos

COOHHOOC

NH22HN• Dominios SH2 se unen específicamente a los péptidos fosfotirosina.

Page 118: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

COOHCOOH

P PMolércula

señal intracelular

Molércula señal

intracelular

Ej. Fosfolipasa C -

COOHHOOC

NH22HN

• La unión con los dominios SH2 es el primer paso en la transmisión intracelular de señales.

Page 119: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 120: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 121: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 122: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 123: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Receptores intracelularesReceptores

intracelulares

Page 124: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Receptores esteroidesReceptores esteroides

• Las hormonas se dividen en dos grandes grupos:

• Hormonas Peptídicas: receptor en la membrana celular.

• Hormonas Esteroides: receptor en el citoplasma/núcleo.

Page 125: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• A diferencia de las hormonas peptídicas (que debido a su peso molecular no pueden penetrar a la célula), los esteroides y las hormonas tiroideas, por su bajo peso molecular y por su naturaleza lipofílica atraviesan con facilidad la membrana citoplasmática.

Page 126: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Hormonas con receptores citosólicoscitosólicos o nuclearesnucleares.

Page 127: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

HORMONAS ESTEROIDESHORMONAS ESTEROIDES

• Se fijan a RECEPTORES CITOPLASMATICOS, que son proteínas específicas.

• El complejo hormona-receptor migra hacia el núcleo de la célula, donde se fijan a la cromatina.

Page 128: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

RECEPTOR ESTEROIDERECEPTOR ESTEROIDE

Page 129: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• Las hormonas esteroides logran cruzar la membrana celular por ser liposolubles y se unen a sus

receptores en el citoplasma.

• El complejo Hormona esteroidea–Receptor es luego transportado al núcleo donde activa factores de transcripción.

Page 130: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Los RECEPTORES ESTEROIDES tienen dominios de unión:

Los RECEPTORES ESTEROIDES tienen dominios de unión:

• Para el LIGANDO (región reguladora).• Para el ADN.• Dominio de ACTIVACIÓN DE LA

TRANSCRIPCIÓN.

Page 131: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

El receptor se ubica en el núcleo…El receptor se ubica en el núcleo…

…y la unión del esteroide al receptor induce a un cambio conformacional del receptor que mejora su afinidad para secuencias específicas en el ADN denominadas Elementos de Respuesta a los Esteroides (ERE).

Page 132: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 133: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Los Elementos de Respuesta a los Esteroides (ERE)…Los Elementos de Respuesta a los Esteroides (ERE)…

… inducen cambios en la expresión de los genes que finalmente genera la síntesis de proteína y la respuesta celular.

Page 134: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

• El complejo Hormona esteroidea - receptor es transportado hacia el interior del núcleo.

• Atraviesan los complejos de poro nuclear.

• Activan la transcripción de genes específicos.

Page 135: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

Page 136: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

El complejo Hormona-Receptor esteroide atraviesa el complejo de poro nuclear

Page 137: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

La hormona tiroidea en especial la T3, y quizás otras hormonas…

La hormona tiroidea en especial la T3, y quizás otras hormonas…

… tienen sus receptores en el mismo núcleo, uniéndose de manera similar a como lo hacen las hormonas esteroideas.

Los receptores de Hormonas esteroides se unen al ADN como dímeros.

Page 138: Comunicacion Celular Amanzo

Comunicación celular / Amanzo

El complejo Hormona Receptor activa la transcripción de genes específicos