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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOFACULTAD DE MEDICINA
CURSO: BIOLOGIA MOLECULAR Y CELULAR
Prof. M. CRUZ BRICEÑO
DPTO DE MORFOLOGIA HUMANA
TRUJILLO - 2012
COMUNICACIÓN CELULAR ICOMUNICACIÓN CELULAR IGeneralidades. Comunicación celular por canales iónicos. Señalización vía receptores de superficie celular asociados a proteínas G. Mecanismos moleculares.
1.- Un teléfono convierte una señal eléctrica en una señal sonora.
2.- Una célula blanco convierte una señal extracelular (molécula A) en una señal intracelular (molécula B).
COMUNICACIÓN CELULARCOMUNICACIÓN CELULAR
Es el proceso por el cual una célula emisora porta o envía moléculas mensajeras que interacciona con una proteína receptora en la célula diana y provoca una respuestaEl desencadenante en cada sistema de señalización es diferente, pero
presentan características comunes y constan de seis pasos: Emisión-Liberación-Transporte-Recepción-Respuesta -Finalización
Una persona emite un mensaje (sonido gesto, mirada, etc) que llega a la persona receptora (recibido a través de oído vista tacto, etc) que lo interpreta y actúa en consecuencia
A. S. AUTOCRINA:Celula señalizadora y célula diana del mismo tipo
- CELULAS EMBRIONARIAS: liberan sustancia que refuerzan su desarrollo.
- CELULAS DIFERENCIADAS. Fosfolípido acido Eicosanoide: Tromboxano Contracción
Araquidónico músculo liso
- CELULAS T
- CELULAS CANCEROSAS
Estimulan su propia supervivencia y
proliferación
FLC
1. COMUNICACION LOCAL1. COMUNICACION LOCALFORMAS DE COMUNICACIÓN
b) S. PARACRINA: Célula señalizadora y célula diana son diferentesMolécula señal: No difunde lejos
Son captadas, metabolizadas, Inmovilizadas (PG, Heparan sulfato, Proteínas antagonistas)
c) S. YUXTACRINA O DEPENDIENTE DE CONTACTO:
. En células: Desarrollo
Respuestas inmunes
d)S. MEDIANTE DE UNIONES TIPO GAP
hepatocitos :
<GlucosaSecreción de adrenalina.>AMPc en hepatocitosGlucogenolisis
Permite coordinar actividades entre células vecinas, mediante el intercambio de pequeñas moléculas:
Segundos mensajeros: AMPc Ca++
2. COMUNICACIÓN A DISTANCIA2. COMUNICACIÓN A DISTANCIA
a)S. ENDOCRINA
Las moléculas mensajeras son secretadas por células endocrinas células endocrinas especializadas y se transportan a través de la circulación, actuando sobre células dianas células dianas distribuidas por todo el cuerpo
b)NEURONAL O SINAPTICA
c. SECRECIÓN NEUROENDOCRINA
CONTRASTE ENTRE SEÑALIZACION ENDOCRINA Y SINAPTICA
DiferenciasVelocidad: lenta/rápidaDuración: h.d / milisegCC. De acción: baja /altaAfinidad de ligando: alta/bajaPrecisión: baja / Alta
II. ELEMENTOS1. Moléculas señal extracelulares
2. Sistema de proteínas que permiten responder a señales
Proteínas receptoras
Proteínas Señalizadoras intracelulares
Proteínas diana
3. Respuesta celular
Se mantiene viva o muere
Se diferencia
Se multiplica
Degrada o sintetiza sustancias
Secreta o Incorpora sustancias
Se moviliza / se contrae
Conduce estímulos
1. MOLECULAS SEÑAL
• Hidrofílicos:• Se elimina o
degradan en minutos después de entrar a la sangre
• Median respuesta de duración corta
Ejm. Insulina. FC, glucagón, adrenalina,etc
• Hidrofóbicos• Permanecen por horas
(esteroideas) o días (tiroideas)
• Median respuesta mas duraderas
Ejm:HormonasTiroideas, esteroides retinoides y vit D
De acuerdo a su solubilidad, pueden ser:
Moléculas señal Hidrofóbicas
G. SuprarrenalG. SuprarrenalAfecta el metabolismo de muchas células
Incrementan el metabolismo de muchas células
PielPielhígado/Riñón hígado/Riñón Regula metabolismo del Ca++,favorece absorción intestinal, reduce excreción en riñón
Mediador local en el desarrollo de vertebrados
Testículos y Testículos y ovariosovariosResponsables de los caracteres sexuales secundarios
Hormonas Esteroideas
Proteína
Peptidos
Aminoacídicos
Nucleotidos
Esteroides
Retinoides
Derivados Ac. Grasos
Gases: Oxido nitrico
CO
Las moléculas señal extracelular también se clasifican de acuerdo a la naturaleza química, en:
a. Producen una respuesta específica
b. Son liberadas por exocitosis o por difusion a
través de la membrana
c. Pueden estar expuestas al espacio extracelular
pero dispuestas en la membrana
d. Actúan a diferentes distancias
e. Actúan en receptores intracelulares o
receptores de membrana: presentanESPECIFICIDAD, ADAPTACIÓN INDUCIDA, SATURABILIDAD, REVERSIBILIDAD
CARACTERISTICAS DE LA MOLECULA SEÑALCARACTERISTICAS DE LA MOLECULA SEÑAL
f. Las moléculas señal actúan en forma combinada y ejercen respuestas diferentes
Diferentes moléculas señal extracelulares.Existen distintos receptores en una misma célula.
Las señales al actuar en conjunto, pueden sumarse e inducir a respuestas mayores.
La presencia de una señal puede modificar las respuestas a otras señales.
En ausencia de señales la mayoría de las células están programadas para autodestruirse.
• Factor: concentración :
• Ejm.
h. Una molécula señal molécula señal puede pueden inducir diferentes respuestas diferentes respuestas en células diana semejantes
Diferentes•Número de receptores activados•Nivel de proteínas activadas•Patrón de expresión génica
g. Una molécula señal molécula señal puede pueden inducir diferentes respuestas diferentes respuestas en células diana diferentes
Factores que determinan la respuesta celular
•PROTEINAS RECEPTORAS
• MAQUINARIA INTRACELULAR
EJEMPLO: ACETILCOLINA
i. Moléculas señal diferentes Moléculas señal diferentes pueden inducir respuestas similares respuestas similares en células diana diferentes
j. La Molécula señal ejerce efectos de diferente duración
• Permanentes o duraderos: memoria celular• Transitorios: moléculas inestables (recambios y
borrado )k. La Molécula señal ejerce respuestas celularesRápidas Lentas PrimariasSecundarias
Incremento del crecimiento División celular
MovimientoSecreciónMetabolismo
2. RECEPTORES
Citoplasmáticos: CortisolNucleares: H. tiroideas, retinoides
Las moléculas señalizadoras son Hidrofílicas y no tienen la habilidad de difundir a través de la membrana. 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 membrana y unirse a receptores intracelulares localizados en el núcleo o en elcitoplásma de la célula diana.
A. ESTRUCTURA DEL RECEPTOR INTRACELULAR
/ Inactivación de genes
GRE: 5’ GGTACA(N)3 TGTTCT 3’ Glucocorticoides 3’ CCATGT(N)3 ACAAGA 5’
ERE: 5’ AGGTCA(N)3 TGACCT 3’ Estrógenos 3’ TCCAGT(N)3 ACTGGA 5’
VDRE : 5’AGGTCA(N)3 AGGTCA 3’ Vitamina
D3 3’ TCCAGT(N)3 TCCAGT 5’
TRE: 5’TCAGGTCA(N)4 AGGTCA 3’ Hormona
tiroidea 3’ AGTCCAGT(N)4 AGGTCA 3’
RARE: 5’ AGGTCA(N)5 AGGTCA 3’ Acido
retinoico 3’ TCCAGT(N)5 TCCAGT 5’
B. RECEPTORES DE SUPERFICIE
• Proteínas transmembrana multipaso (7 dominios)
• A través de proteínas G activan:
-Enzimas o-Canales iónicos
•Presentes en células excitables•Presentan varios dominios transmembrana y son homólogos entre si
•Activados por neurotransmisores
d) Receptores diversos: participan especialización celular, renovación y reparación de los tejidos
• Proteínas de membrana de un solo paso
• Son heterogéneos• > Proteínas kinasas o
asociados a PK
a)
b)
c)
Transductores de señales
Enzima/ canal iónico
3. MOLECULAS SEÑALIZADORAS INTRACELULARES
A.Tipos:a. PEQUEÑAS O SEGUNDOS MENSAJEROS
- Se producen en respuesta a la activación del receptor
- Se fijan y modifican el comportamiento de proteínas diana
ejemplo: AMPc, Ca++, DAG, IP3, etc.
b. GRAN TAMAÑO SON PROTEINAS SEÑALIZADORAS INTRACELULARES
- Activan proteínas señalizadoras o efectoras
- Generan medidores intracelulares
- De acuerdo a la función existen diferentes categoría
1. P. transmisora
2. Proteína agregación
3. P. transductora
4. P. amplificadora
5. P. integradora
6. P. Difusora
7. P. de anclaje
8. P. reguladora
Tipos de Proteínas señalizadoras intracelulares
12
3
4
5
6
78
(detector de coincidencia)
B. Características de la moléculas señalizadoras intracelularesa. Actúan como Interruptores Moleculares
•PQ (520):
serina-treonina- quinasa
Tirosina quinasa
(150)
i) ii)
iii) Uniéndose a: otras proteína Mediadores pequeños (AMPc, Ca++) Modificaciones covalente: ubiquitinación
GTPasas trimérica
GTPasas monoméricas Proteínas reguladoras-Proteínas activadoras de GTPasas-Factor intercambiador de nucleótido de guanina
b. Actúan en complejas combinaciones complejas combinaciones que la célula integraintegra y genera una repuestarepuesta adecuada
b.1. Formas de integración de señales
Comportamiento celular: Forma movimiento metabolismo
Exxpresión génica
b.2. Forman complejoscomplejos de moléculas señal intracelulares
Permite •Interacción de componentes a concentraciones elevadas•Activación rápida y secuencial•Eficiente y selectiva repuesta•Impide entrecruzamientos con otras vías de señalización
b.2.1 b.2.2
b.2.3
C. Las moléculas señalizadoras intracelulares presentan dominios de interacción modularesdominios de interacción modulares:
Dominios de interacciónDominios de interacción:
Secuencia peptidica corta
Modificación covalentes (aa fosforilado)
Ubiquitinización
Dominio proteico
insulina
RESPUESTA CELULAR : MECANISMO DE REGULACION
Regulan procesos químicos y físicosDuración: milisegundos-horasNivel de acción: intracelular/ secreción de señales extracelulares
MECANISMO DE DESENSIBILIZACION
Fosforilación o metilaciónEjm Rodopsina
Ejm Receptor del FCE
Arrestinas
1. SEÑALIZACION MEDIADA POR PROTEINAS INTRACELULARES
2. SEÑALIZACION MEDIADA POR RECEPTORES INTRACELULARES
3.3. SEÑALIZACION MEDIADA POR SEÑALIZACION MEDIADA POR RECEPTORES DE SUPERFICIERECEPTORES DE SUPERFICIE
CANALES IONICOSCANALES IONICOS ASOCIADOS A PAROTEINA GASOCIADOS A PAROTEINA G
VIAS DE SEÑALIZACION
GMP
Fosfodiesterasa Viagra vasodilatación
Desaminación
eNOS
eNOSnNOSiNOS
OXIDO NITRICOOXIDO NITRICOVia Guanilato ciclasa
Vía independiente de Guanilato ciclasa: proteínas intracelular activada por nitrosilación de -SH de cisteínas
CO: CO: Guanilato ciclasa
1. SEÑALIZACION MEDIADA POR PROTEINAS INTRACELULARES
2. SEÑALIZACION MEDIADA POR RECEPTORES INTRACELULARES
3. SEÑALIZACION MEDIADA POR 3. SEÑALIZACION MEDIADA POR RECEPTORES DE SUPERFICIERECEPTORES DE SUPERFICIE
• Presente en la señalización sináptica
• Alteran la permeabilidad de la membrana
• Modifican la excitabilidad de m. postsinaptica
• Presentan varios dominios transmembrana
A. CANALES IÓNICOSA. CANALES IÓNICOS
2. RECEPTORES ASOCIADOS A PROTEINAS G2. RECEPTORES ASOCIADOS A PROTEINAS G
Estructura: 1 cadena peptídicaAtraviesa 7 veces la membrana
- Activados por diversas señales:proteína, peptidos, derivados de aa y ac. Grasos, fotones, químicos de olor, etc.
ADRENALINA (9R)
ACETILCOLINA (5R)
RODOPSINA
A. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE PROTEÍNA G
Acopla A:Acopla A:•ReceptorReceptor•Enzimas: AC, PLCEnzimas: AC, PLC•Canales iónicosCanales iónicos
Familias de proteínas G
B)RECEPTOR ASOCIADO A PROTEINAS G: VIAS DE SEÑALIZACIÓN
Proteína Diana
B1) VÍA ADENILATO CICLASA
RespuestaActivación de la transcripción de un gen mediante el aumento de la concentración de AMP cíclico
Complejo: β
Directa= β une AC
Indirecta= β une a αs
Algunas toxinas bacterianas modifican las proteínas G de manera irreversible
No Hidroliza GTP activo siempre
Toxina coleraSubunidad
Unión de ADPribosa a Gs
ADPribosilado-Gs
activa
Enterocito
proteínas membrana para flujo H2O y Cl-desde sangre a luz de intestino
Induce
Subunidad S1 de toxina
Toxina Pertrusis
ADPribosa a
Subunidad Subunidades
proteína G fijas
No libera
diarrea
B2) VÍA FOSFOLIPASA C-β
Receptor de IP3Receptor de rianodina
Acido araquidónicoeicosanoides:
Prostaglandinas
El calcio actúa como mediador intracelular
Ca++ actúa a través de calmudolina y activa:•Bombas de Ca++•PK dependientes de ca++
CaM-quinasa II•Dispositivo de memoria celular•Decodificador de la oscilación de Ca++
Cel- nerviosac. muscular
Proteínas G Regulan Actividad de Canales Iónicos Olor receptor
Proteína G olf
AC
AMPc
Canal Na+ abierto
despolarización de membrana
impulso a cerebro
OLFACION:
VISION: Canales iónicos regulados por GMPc
arrestina
Fuente:AlbertsCooperRoss
Estudiar para saber.Saber para valer.Valer para hacer.Hacer para servir.Servir para amar
"Lo poco que he aprendido carece de valor, comparado con lo que ignoro y no desespero en aprender." (Descartes)
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