11 - Modulação da Transmissão Sináptica Flashcards
Como os receptores ionotrópicos e metabotrópicos diferem na modulação da transmissão sináptica?
Receptores ionotrópicos, como os receptores de** AMPA e GABA_A**, mediam respostas rápidas ao ligarem diretamente os neurotransmissores aos canais iônicos, causando alterações instantâneas no potencial de membrana. Esses receptores são essenciais para respostas imediatas e permitem o disparo rápido de potenciais de ação. Já os receptores metabotrópicos, que incluem receptores de glutamato e dopamina, ativam proteínas G e iniciam cascatas de segundos mensageiros como o AMP cíclico (cAMP) e o IP3/DAG. Esse processo desencadeia mudanças prolongadas na célula pós-sináptica, como a fosforilação de proteínas e a regulação da expressão gênica, permitindo a modulação sináptica a longo prazo, fundamental para processos como a aprendizagem e a memória.
Qual o papel dos segundos mensageiros na amplificação de sinais na transmissão sináptica?
Os segundos mensageiros, como o cAMP e o IP3, são cruciais para a amplificação de sinais, pois permitem que a ativação de um receptor produza efeitos amplificados em uma ampla gama de alvos celulares. Por exemplo, a ativação de um único receptor acoplado à proteína G pode estimular a produção de milhares de moléculas de cAMP, cada uma das quais pode ativar uma série de proteínas quinases (PKA). Essas quinases, por sua vez, fosforilam diversas proteínas efetoras, incluindo canais iônicos e proteínas de estrutura sináptica, gerando respostas celulares amplificadas que influenciam a plasticidade sináptica e facilitam a memória.
Como o AMP cíclico (cAMP) modula a atividade neuronal e quais enzimas são ativadas por ele?
O cAMP é gerado pela ativação da adenilato ciclase e atua como segundo mensageiro essencial para a transmissão sináptica. Ele ativa a proteína quinase A (PKA), que fosforila canais iônicos e fatores de transcrição. A fosforilação mediada pela PKA influencia diretamente a excitabilidade neuronal, promovendo a expressão gênica de proteínas associadas à plasticidade sináptica. O cAMP também pode modular receptores de AMPA e NMDA, o que é crítico para a potencialização de longo prazo (LTP), que, por sua vez, contribui para a formação e consolidação da memória.
Explique a via do IP3 e DAG e como ela afeta a sinalização celular no sistema nervoso.
A via IP3/DAG é ativada pela fosfolipase C, que converte o PIP2 em inositol trifosfato (IP3) e diacilglicerol (DAG). O IP3 atua sobre o retículo endoplasmático, liberando cálcio intracelular, enquanto o DAG ativa a proteína quinase C (PKC). O aumento do cálcio e a ativação da PKC resultam em diversas mudanças bioquímicas e estruturais, como a fosforilação de proteínas envolvidas na liberação de neurotransmissores e na plasticidade sináptica. Essa via é fundamental para ajustes na excitabilidade e para processos que requerem respostas prolongadas, como a memória de longo prazo.
Como o cálcio atua como um segundo mensageiro e quais são os mecanismos que regulam sua concentração intracelular?
A concentração intracelular de cálcio é controlada pela entrada por canais dependentes de voltagem e receptores de IP3, e pelo sequestro no retículo endoplasmático. Após o aumento de Ca²⁺, ele se liga à calmodulina e ativa enzimas como a CaMKII e a fosfatase calcineurina, que, em conjunto, participam na modulação da plasticidade sináptica. A regulação precisa do cálcio é essencial para evitar a excitotoxicidade e promover respostas adaptativas adequadas.
Qual é a importância do sistema de proteína quinase A (PKA) na plasticidade sináptica?
A platicidade é a academia e a PKA é o treinador. A PKA é ativada pelo cAMP, que compra os equipamentos, remodelando a estrutura na academia, gerado em resposta à ativação de receptores metabotrópicos, e atua fosforilando proteínas sinápticas e canais iônicos que alteram a excitabilidade e a eficácia das sinapses. A PKA também regula a transcrição gênica ao ativar fatores como CREB, induzindo a expressão de genes relacionados à plasticidade sináptica. Esse sistema é fundamental para processos de LTP e memória de longo prazo, pois facilita mudanças estruturais e funcionais nas sinapses.
Descreva o papel dos mensageiros gasosos, como o óxido nítrico, na transmissão sináptica.
O óxido nítrico (NO) é um mensageiro retrogrado gasoso lipossolúvel que difunde-se livremente através das membranas celulares e influencia células adjacentes sem a necessidade de receptores específicos. No sistema nervoso central, o NO ativa a guanilato ciclase, aumentando os níveis de GMP cíclico (cGMP), o que modula canais iônicos e facilita a plasticidade sináptica. O NO participa de processos de LTP e também desempenha um papel na vasodilatação cerebral, regulando o fluxo sanguíneo em áreas de alta atividade neuronal.
Como a sinalização mediada por proteínas G influencia a liberação de neurotransmissores?
As proteínas G modulam a liberação de neurotransmissores regulando a atividade de canais de cálcio e potássio na célula pré-sináptica. As proteínas G inibitórias (Gi) reduzem o influxo de cálcio, limitando a exocitose e a liberação de neurotransmissores, enquanto as proteínas G estimulatórias (Gs) aumentam o cálcio intracelular, promovendo a liberação. Esse controle permite uma regulação refinada da transmissão sináptica, essencial para ajustar a intensidade e a duração das respostas sinápticas.
Explique a função da fosfolipase C na geração de segundos mensageiros e sua relevância para a função sináptica.
A fosfolipase C é ativada por receptores acoplados a proteínas G (Gq) e quebra o PIP2, produzindo IP3 e DAG. Esses segundos mensageiros iniciam a liberação de cálcio (IP3) e a ativação da PKC (DAG), modulando a excitabilidade neuronal e a plasticidade. A fosfolipase C desempenha um papel fundamental na integração de sinais excitatórios e na adaptação da sinapse em resposta a estímulos frequentes, como ocorre em processos de memória.
Como a proteína quinase C (PKC) influencia a sinalização sináptica e quais são suas principais funções?
A PKC é ativada pelo DAG e cálcio, promovendo a fosforilação de proteínas que modificam a eficácia sináptica e a liberação de neurotransmissores. Ela participa da regulação de receptores, como os de AMPA, fosforilação, ajustando a sensibilidade da célula a neurotransmissores. Além disso, a PKC influencia processos de plasticidade de longo prazo, como a LTP, que são críticos para a consolidação de memórias e adaptações sinápticas duradouras.
Como o receptor metabotrópico ativa segundos mensageiros e quais são os efeitos dessa ativação?
Receptores metabotrópicos, ao ativarem proteínas G, iniciam cascatas de segundos mensageiros que regulam processos intracelulares, como a fosforilação de proteínas e a liberação de cálcio. Esse processo afeta a modulação sináptica ao alterar a excitabilidade celular, ajustando a resposta ao neurotransmissor e permitindo respostas adaptativas de longo prazo.
Explique o papel da calmodulina na regulação da atividade de enzimas dependentes de cálcio.
A calmodulina é uma proteína que se liga ao cálcio quando a concentração intracelular desse íon aumenta. Após essa ligação, o complexo cálcio-calmodulina ativa uma série de enzimas, incluindo a calmodulina-quinase II (CaMKII), a adenilato ciclase e a fosfatase calcineurina. A CaMKII, em particular, desempenha um papel essencial na fosforilação de proteínas associadas à plasticidade sináptica, como os receptores AMPA. Esse processo contribui para a LTP, que é a base molecular do aprendizado e da memória. A calmodulina, portanto, atua como uma ponte entre a sinalização de cálcio e as mudanças na excitabilidade sináptica e na plasticidade.
Como o feedback negativo mediado por proteínas quinases pode modular a atividade sináptica?
A sinalização por proteínas quinases envolve o feedback negativo para prevenir superestimulação. Por exemplo, uma proteína quinase ativada por um segundo mensageiro, como a PKA, pode fosforilar componentes da mesma via de sinalização, diminuindo sua atividade e interrompendo o ciclo de ativação. Esse mecanismo impede a sobrecarga de sinais, regulando a duração e a intensidade da resposta sináptica e ajudando a evitar a excitotoxicidade, que ocorre quando neurônios são excessivamente excitados e danificados.
Qual é o impacto do GMP cíclico (cGMP) como segundo mensageiro na transmissão sináptica?
O cGMP é gerado pela ativação da guanilato ciclase, frequentemente em resposta ao óxido nítrico (NO). Esse segundo mensageiro ativa a proteína quinase G (PKG), que regula a função de canais iônicos e outras proteínas sinápticas. O cGMP desempenha um papel essencial na modulação da plasticidade sináptica, promovendo a adaptação de redes neuronais e facilitando a vasodilatação cerebral. Essa regulação do fluxo sanguíneo é vital para o fornecimento de nutrientes e oxigênio em áreas de alta atividade neuronal, impactando diretamente a eficiência das redes neurais.
Explique como a adenilato ciclase é ativada e o papel do cAMP gerado na sinalização sináptica.
A adenilato ciclase é ativada por proteínas Gs (estimulatórias) em resposta a neurotransmissores específicos. Ela converte ATP em cAMP, que atua como segundo mensageiro ativando a PKA. A PKA fosforila proteínas que aumentam a excitabilidade sináptica e modulam a função de canais iônicos. Além disso, a ativação da PKA pelo cAMP influencia a expressão gênica a longo prazo, facilitando processos de aprendizado e memória por meio da plasticidade sináptica.
