Trasduzione del segnale

Mediatore chimico

Risposta della cellula

Recettore

I mediatori chimici sono prodotti da cellule specializzate e sono diffusi nell’organismo da apparati di distribuzione

Sistemi di distribuzione ad ampio raggio

Neuroni neurotrasmettitori

Cellule endocrine ormoni

Sistemi di distribuzione a breve raggio

Secrezione paracrina, autocrina, dipendente da contatto

Sistemi di distribuzione a breve raggio

Sistemi di distribuzione a breve raggio

Sistemi di distribuzione ad ampio raggio

Uno stesso mediatore può indurre, in differenti tipi cellulari, risposte diverse

Risposta a segnali extracellulari

Lenta o Rapida

Alcuni tipi di modificazione cellulare, come la crescita e

la divisione cellulare comportano variazioni

dell’espressione e la sintesi di proteine nuove, per cui

avvengono con tempi relativamente lunghi.

Altri come il movimento cellulare, la secrezione,

particolari risposte metaboliche non coinvolgono il

nucleo cellulare per cui avvengono più rapidamente.

Mediatori chimici o Primi messaggeri

Molecole che interagiscono con una specifica cellula bersaglio o competente

perché dotata di specifici recettori.

Recano il segnale iniziale che scatenerà la risposta cellulare

Determinano modificazioni adattative della attività cellulare

Segnali

Natura chimica del mediatore

Diversi tipi di recettori

Piccole molecole idrofobiche si legano a recettori nucleari

I recettori per gli ormoni steroidei sono

spesso fattori di trascrizione che

inducono una risposta cellulare

attivando l’espressione di specifici geni

Recettori intracellulari

Recettori nucleari

Azione dell’Ossido di azoto

(NO) nel rilassamento della

muscolatura liscia nella parete

di un vaso sanguigno

Recettori di superficie

Esistono 3 classi principali di recettori di superficie

1. Recettori annessi a canali ionici

2. Recettori accoppiati alle proteine G

3. Recettori associati ad enzimi

Tutti i recettori di superficie sono proteine allosteriche

• Un dominio extracellulare che contiene il sito di legame per il

mediatore

• Un dominio intracellulare che contiene un sito funzionale

coinvolto, direttamente o indirettamente, nella produzione della

risposta

Direttamente

L’effettore è un dominio funzionale appartenente alla stessa proteina che svolge il ruolo di recettore

Indirettamente

Recettore ed effettore sono molecole indipendenti ma capaci di interagire funzionalmente tra loro tramite uno specifico raccordo molecolare che con la sua attività trasferisce il segnale dal recettore all’effettore

Canale ionico che si apre per effetto della transizione allosterica

provocata dal mediatore chimico e libera una cascata di ioni

denominati secondi messaggeriche determina la risposta finale

(cellule muscolari e cellule nervose)

Il dominio intracellulare del recettore possiede attività enzimatica

che si esprime soltanto quando si lega il mediatore chimico.

Molto spesso l’attività enzimatica è del tipo protein chinasi;

il sito catalitico attivato fosforila una specifica proteina

citoplasmatica che sua volta si attiva e determina la risposta

cellulare.

Direttamente

I recettori accoppiati a proteine G costituiscono la più grande famiglia

di recettori di superficie.

Le proteine G sono sempre composte da 3 subunità proteiche e sono

localizzate nel versante citoplasmatico della membrana cellulare.

Indirettamente

In assenza di segnale il recettore e la proteina G sono inattivi

L’attivazione del recettore determina l’associazione recettore-proteina G

L’associazione induce la subunità alfa a scambiare il GDP con il GTP. Questo fa dissociare la proteina G in una subunitàalfa ed in un complesso beta-gamma

La subunità alfa possiede attività GTPasica

(GTP GDP + P), quindi dopo un breve intervallo idrolizza

il GTP a GDP, si riassocia al complesso beta-gamma

ed il segnale viene interrotto

Tra le molecole effettrici che rispondono alle proteine G ricordiamo:

• Il sistema dell’adenilato ciclasi

• Fosfolipasi C

Recettore – Raccordo –Molecole effetrici

ATP cAMP + pirofosfato

L’adenilato ciclasiè un enzima integrato nella membrana plasmatica, con il sito attivo esposto sul versante citoplasmatico che catalizza la reazione:

Il cAMP è un secondo messaggero di vita breve

Solitamente il cAMP attiva la protein chinasi A che a sua volta può attivare, fosforilandole, vari tipi di proteine

Segnale Adrenalina

Tessuto bersaglio Muscolo Scheletrico

Proteina G – cAMP – PKA

Fosforilazione di enzimi che intervengono nel metabolismo del Glicogeno

Produzione di Glucosio

Primo messaggero

Recettore

Proteina G

Fosfolipasi CInositol Fosfolipide di membrana

Diacilglicerolo Trifosfoinositolo

Protein chinasi C Canali del calcio

Attivazione di enzimi Liberazione di Ca++

Table 15-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Table 15-2 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Table 15-4 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Table 17-2 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)