13. segnalazione cellulare Flashcards
Trasduzione del segnale (in breve)
Una cellula segnalatrice produce una molecola segnale che viene riconosciuta da un recettore sulla membrana della cellula bersaglio.
La molecola segnale, il ligando, si lega al recettore e ne induce un cambiamento conformazionale.
Il recettore trasduce il segnale extracellulare in un segnale intracellulare che porta all’attivazione di una specifica risposta cellulare.
La risposta cellulare consiste nella stimolazione o inibizione di una specifica funzione o attività cellulare. Ad esempio cambiamenti nell’espressione genica.
Segnalazione endocrina
Segnalazione a distanza, in cui la cellula segnalatrice e la cellula bersaglio sono lontane tra loro.
La cellula segnalatrice rilascia ormoni che, attraverso il torrente circolatorio, raggiungono le cellule bersaglio.
es. insulina e glucagone
Segnalazione paracrina
Segnalazione locale, tra due cellule adiacenti.
La molecola segnale, detta mediatore locale, dalla cellula segnalatrice diffonde nel fluido extracellulare e viene intercettata dalle cellule bersaglio.
es. cicatrizzazione, reazioni allergiche
Segnalazione neuronale
Il segnale è trasmesso da una cellula nervosa a un’altra cellula, vicina o lontana, tramite un neurotrasmettitore che si lega a un recettore della cellula bersaglio (sinapsi).
Nel caso della segnalazione a una cellula lontana, il segnale viaggia attraverso l’assone del neurone.
Segnalazione autocrina
Una stessa cellula agisce contemporaneamente da cellula segnalatrice e da cellula bersaglio.
es. cellule tumorali
Segnalazione per contatto
La molecola segnale rimane inserita nella membrana plasmatica della cellula segnalatrice e la sua porzione extracellulare interagisce con il suo recettore sulla membrana della cellula bersaglio.
es. sviluppo embrionale
Che natura hanno le molecole segnale?
Molecole idrofiliche e/o grandi, necessitano di recettori di membrana
- Proteine, peptidi, amminoacidi
- Nucleotidi
Costituiscono:
- ormoni proteici
- mediatori locali
- neurotrasmettitori
Piccole molecole idrofobiche che attraversano la membrana → necessitano di recettori intracellulari
- Steroidi
- Derivati di acidi grassi
- Gas disciolti
Costituiscono:
- ormoni (steroidei, tiroidei)
- mediatori locali (monossido di azoto NO)
Da che cosa dipende la risposta della cellula alla segnalazione?
La risposta della cellula bersaglio è altamente specifica e dipende dal tipo di cellula e dal tipo di segnale.
La stessa molecola segnale può indurre risposte differenti in cellule diverse, in base a
- recettore
- sistema di trasmissione intracellulare del segnale
- condizione della cellula
- altri segnali
- proteine effettrici sulle quali agisce il segnale.
es. Acetilcolina, neurotrasmettitore:
- nelle cellula muscolari striate cardiache riduce la frequenza e la forza delle contrazioni
- nelle cellule muscolari striate scheletriche aumenta la contrazione
- nelle cellule secernenti delle ghiandole salivari induce la secrezione
Recettori intracellulari
Legano in modo specifico molecole segnale idrofobiche, tra cui ormoni steroidei, ormoni tiroidei e monossido di azoto NO.
Si dividono in recettori citosolici e recettori nucleari: la molecola segnale idrofobica attraversa la membrana plasmatica e lega il recettore o sulla membrana nucleare o nel citoplasma, da cui viene trasportata nel nucleo.
Gli ormoni regolano direttamente l’espressione genica, attivando o inibendo la trascrizione di determinati geni.
Il NO regola l’attività di enzimi citosolici, attivandoli o inibendoli.
Recettori di membrana
La molecola segnale, idrofilica o troppo grande, si lega al dominio extracellulare del recettore di membrana che dà inizio alla trasduzione del segnale tramite
- sintesi di secondi messaggeri: il recettore trasmette il segnale dal suo dominio citoplasmatico a un enzima di membrana che catalizza la sintesi di secondi messaggeri che attivano o inibiscono proteine intracellulari
- attivazione di proteine di segnalazione intracellulare.
La proteina attivata si trova all’inizio di una via di segnalazione intracellulare, detta cascata di segnalazione, al termine della quale il segnale raggiunge le proteine effettrici, che determinano la risposta della cellula bersaglio al segnale.
I recettori di membrana si dividono in 3 classi:
- recettori accoppiati a canale ionico
- recettori accoppiati a proteina G
- recettori accoppiati a enzima
Recettori accoppiati a canali ionici
La molecola segnale, legandosi al recettore, provoca l’apertura del canale ionico, a cui segue il flusso di ioni, cioè un segnale elettrico.
Dunque, i recettori accoppiati a canali ionici trasducono un segnale chimico in uno elettrico.
es. neurotrasmettitori
Proteina G
Proteina trimerica (tre catene polipeptidiche).
Interruttore molecolare con attività GTP-asica (è in grado di catalizzare l’idrolisi del proprio GTP in GDP).
Allo stato inattivo è legata a GDP.
Con l’arrivo di un segnale, rilascia GDP e lega GTP, attivandosi.
Per disattivarsi, catalizza l’idrolisi del proprio GTP.
Hanno un ruolo fondamentale nella segnalazione cellulare, quando sono legate a un recettore di membrana.
Recettori accoppiati a proteina G
Costituiti da un’unica catena polipeptidica che attraversa sette volte la membrana tramite sette alfa-eliche transmembrana connesse da anse citosoliche e extracellulari alternate. L’estremità N-terminale è esposta all’esterno della cellula, mentre quella C-terminale è nel citoplasma.
Il dominio intracellulare interagisce con la proteina G.
Il legame della molecola segnale al recettore induce un cambiamento conformazionale nel recettore che a sua volta ne induce uno nella proteina G che rilascia GDP e lega invece GTP, attivandosi.
Quando è attiva, la proteina G è scissa in subunità alpha, con il GTP legato, e subunità beta-gamma.
Le subunità a questo punto interagiscono con le proteine effettrici.
La proteina effettrice può essere
- canale ionico: attiva il flusso di ioni ovvero un segnale elettrico
- enzima (es. adenilato ciclasi, fosfolipasi C): attivato, catalizza la sintesi di secondi messaggeri (piccole molecole segnalatrici), che diffondono il segnale nella cellula.
Adenilato ciclasi
Enzima attivato da una proteina G legata a un recettore di membrana.
Catalizza la sintesi di cAMP (AMP ciclico) a partire da ATP.
Il cAMP agisce da secondo messaggero che va ad attivare la PKA (proteina chinasi A, dipendente da cAMP).
Fosfolipasi C
Enzima attivato da una proteina G legata a un recettore di membrana.
Degrada il fisfoinositide della membrana plasmatica in diacilglicerolo e inositolo trifosfato, due secondi messaggeri.
Il diacilglicerolo rimane nella membrana plasmatica e si lega alla PKC (proteina chinasi C, dipendente da Ca(2+)), attivandola.
L’inositolo trifosfato si lega al proprio recettore sulla membrana del REL, un canale del calcio, e lo apre. La sua apertura porta alla fuoriuscita degli ioni Ca(2+) che dal lume del RE diffondono, secondo gradiente, nel citoplasma.
