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Receptores acoplados a proteinas G
Son proteínas transmembranales.
Conocidas como receptores 7TM.
Regiones inmersas en la membrana son conservadas.
Reconocen una amplia variedad de ligandos y proteínas G.
Figura 1. Ilustración de un receptor de
membrana acoplado a una proteína G.
www.cnsforum.com
Proteínas G heterotriméricas
Compuesta de tres subunidades: α subunidad: 39 - 46 kD
Actividad GTPasa hidroliza al GTP
Interactúa con receptores de membrana
β subunidad: 35 - 39 kD
γ subunidad: ~ 8 kD, la más variable
Se requieren para el buen funcionamiento de la proteína.
Gran diversidad Figura 2. Estructura terciaria de una
proteína G. http://www.web-
books.com/MoBio/Free/Ch6D2.htm
Transducción de señales
Figura 3. Ciclo catalítico de un proteína G.
Fuente: Purich 2001
1. Unión del ligando induce
cambio conformacional en
receptor 7TM activación de
proteína G.
2. Desprendimiento del GDP y
acople de GTP.
3. Disociación de la proteína
heterotrimérica
4. Regulación de moléculas ruta
abajo transducción de las
señales.
5. Regulación de mensajeros
secundarios a través de
efectores.
En plantas?
Genes codificantes para receptores 7TM han sido
aislados en: Arabidopsis, pino, trigo y álamo.
Genes codificantes de proteínas G triméricas
también se han encontrado
Proteínas G se han relacionado con la señalización
del AIA, inducción de las giberelinas sobre genes α
amilasa, respuesta a distintos tipos de luz y
patógenos.
3. Efectores
Efectores 2 tipos: canales iónicos y enzimas.
Regulan cn de cAMP, cGMP, DAG, IP3, Ca y esto de Kin y PPasas
Canales iónicos: especificidad variable
Canales de potasio en células guarda
Enzimas: regulan la concentración de mensajeros secundariosinositol trifosfato (IP3).
Fosfodiesterasas y ciclasas cAMP, cGMP
Enzimas guanilato cGMP
Ruta del fosfoinositol DAG y Ca respuesta ante estrés
Estos a su vez regulan la actividad de kinasas y fosfatasas dependientes de mensajeros secundarios.
4a. Fosforilación de proteínas
Mecanismo de respuesta ante distintos estímulos.
Proteínas kinasas: transferencia de grupo P a uno o
más aminoácidos en una determinada proteína.
Clasificadas en: serina/treonina kinasas y tirosina kinasas.
Algunas kinasas pueden ser de los 2 tipos.
Proteínas fosfatasas: desfosforilan los mismos
aminoácidos.
Ambas proteínas regulan enzimas de manera
específica.
Fosforilación de proteínas
Regulan:
Actividad de kinasas dependientes de ciclinas
división celular, factores de transcripción y enzimas.
Pueden ocurrir eventos múltiples o cascadas de
fosforilaciones o desfosforilaciones
Aprox 300 aa: dominio catalítico y dom regulatorio
Kinasas son muy variables y muestran gran
especificidad por distintos sustratos
Separadas por familias según su estructura,
especificidad, ligando al que regulan y función celular
Principales grupos de proteínas
kinasas
Proteínas kinasas del grupo AGC
Son activadas por mensajeros secundarios:
cAMP y cGMP activan kinasa A y G respectivamente.
Fosfatidilserina y Ca + DAG activan la kinasa C.
Han sido encontradas en plantas de manera esporádica.
Proteínas calmodulina/Ca2+
Ca2+ se une al calmodulina y la activa, CaM luego activa kinasas generando un cambio conformacional (o fosfatasas) formación de complejo proteico.
En plantas en respuesta a luz, presión, GA, ABA
En animales activan kinasas CaMPKs
Principales grupos de proteínas
kinasas
Kinasas dependientes del calcio:
Gran diversidad en plantas, no se han identificado en
animales.
Ca2+ reprime el mecanismo de autoinhibición del sitio
activo de la proteína permitiendo su activación.
Pueden estar adheridas a la membrana o contenidas
dentro del citoplasma.
Genes muestran especificidad de tejido y etapa de
desarrollo
4b. Proteínas fosfatasas
Se clasifican en dos tipos: PP1
PP2: se dividen en tres subgrupos basados en la especificidad por el sustrato, sensibilidad a inhibidores y regulación por cationes: PP2A, PP2B y PP2C
Pueden formar holoenzimas
Moléculas inhibitorias: ácido okadaico, caliculina A (espongas marinas)
Todos los tipos han sido identificados en plantas. ABI1 y ABI2 asociados a respuesta a ABA
Regulación de proteínas kinasas cascadas de MAPK, CDK y CaMPK.
http://www.youtube.com/watch?v=pH_ibPHK0
y0
II. ENZIMAS RECEPTORAS TRANSMEMBRANA,
PEQUEÑAS PROTEINAS G Y CASCADAS MAPK
• Receptores transmembrana combinan:
-percepción de señales y
-actividad enzimática en un solo péptido (Dominios
extra e intra-celular y transmembrana de paso simple)
• Animales = Receptores Tirosina Kinasas. Ocurre
transautofosforilación (dimerizan y se autoP)
• Plantas = son receptores kinasas serinas/treoninas y
una poco común receptor kinasa histidina (ej. ETR1 y
CKI1)
1. Las enzimas receptores transmembrana son proteínas especiales
KINASAS TIPO RECEPTORES (RLKs) EN PLANTAS
• Arabidopsis= 300 secuencias codificantes p/
receptores kinasas Ser/Tre.
• Receptores más comunes en plantas
• No se conoce mucho de ellos RLKs = 20 familias y muchas subfamilias. 2 tipos comunes: S y LRR - S: motivo de 10 S, asociado autoincompatibilidad polen-pistilo - molécula de LRR (motivo de leucinas) = interacciones proteina-proteina.
-Kinasas varían en especificidad de sustrato
PROTEÍNAS RELACIONADAS A RLKs
Son proteínas truncadas
• SLG (similar al SRK de Brassica)
• Cf-9 (resist. a hongo en tomate)
• PTO (resist. a Pseudomonas sp. en tomate)
PEQUEÑAS PROTEÍNAS DE UNIÓN A GTP animales
Señal Receptor tirosina kinasa autofosforilan por ATP traducción de señal por peq. Proteinas G (GTP-asas) cascadas de fosforilación/moleculas efectoras/mensajeros secundarios.
• proliferación celular*,
• transporte de vesículas y secreción,
• establecimiento de la polaridad
• Familias en mamíferos RAS*, RHO, RAB, RAN y ARF
En plantas,
Ortólogos de Rho y Rab son conocidas en Arabidopsis , maíz y tomate.
Subfamilia Rop GTPasas (Rho) única en plantas, muchos genes:
• Localizado en PM, reg. perinuclear y citosol
• No ortólogo de RAS
• Si se detectan muchas Proteínas G pequeñas,
• Vías de señalización: crecimiento del tubo polínico, defensa, síntesis de la pared celular en algodón, desarrollo vacuolar y en señalización por el receptor kinasa CLAVATA (CLV1,2,3).
• Mutantes de Rop: respuestas pleiotrópicas (involucrado muchos procesos)
- CLVs regulan a WUCHSEL (tamaño de los meristemos)
CLAVATA (RLK) – Rop GTPasa (peg. Prot. G) – WUCHSEL (cascada o regulación) – tamaño de meristemos (fenotipo).
PEQUEÑAS PROTEÍNAS DE UNIÓN A GTP
III. CASCADA POR PROTEÍNAS KINASAS
ACTIVADAS POR MITOGENOS (MAPK)
• Solo en eucariotes
• Células quiescentes de mamíferos son activadas para dividirse por “agentes inductores de la mitosis” (mitógenos) a través de una proteína kinasa conocida como MAPK (mitogen-activated protein kinase) que aumenta en células en Go activadas.
• MAPK activas FT que se unen a DNA
• MAPK fosforilada en 2 residuos, así se controla su actividad
• Fosforilación (activación):
• MAPK MAPKK MAPKKK P (Kinasas específicas)
• Una solo célula eucariótica puede tener docenas de cascadas MAPK para funciones diferentes.
http://www.youtube.com/watch?v=r7GoZ9vFC
Y8
En Plantas,
MAPKns presentes en plantas, poca a muchas similitud
Son activadas por auxinas (división celular), heridas (WIPK, en minutos no requiere protein synthesis), ácido salicílico (SIPK) y también por estrés abiótico (frio, calor, salinidad): específicas para cada estímulo
Esta señalización MAPK aparentemente proviene de los los receptores histidina kinasa
No ha sido posible unir las cascadas de MAPK a proteínas G específicas y kinasas Ser/Thr.