transducción de señales Flashcards
Recibiendo señales, el cuerpo tiene que generar respuestas y para esto es necesario establecer
comunicaciones entre células
cuando se libera una hormona funciona la comunicación
endocrina, por lo que la célula libera una hormona endocrina que viaja por la sangre, y esta hormona puede salir del flujo sanguíneo para unirse a una célula receptora
a las hormonas responderán solo células que cuenten con
receptores específicos para esta, y en esta interacción se genera una respuesta
Por el sistema nervioso se genera una comunicación a más largo plazo por el sistema nervioso, en el cual se genera un impulso eléctrico que viaja por el axón, y en la sinapsis libera una sustancia que puede estimular a otra neurona o una célula que tenga
un receptor para el neurotransmisor, por lo que acá hablamos de un proceso de difusión local
señalización autocrina
una célula libera una molécula que se une a un receptor sobre la misma célula, lo cual puede permitir una amplificación de la señal en la propia célula
célula que libera una molécula e interactúa con otras células, en la cual se genera una señalización paracrina
corresponde a una comunicación local, pero que afecta solo a células que se encuentran en torno a la célula que está liberando estas moléculas
la señalización de las neuronas por sinapsis eléctrica
que genera la liberación de moléculas, las cuales pueden interactuar con otras neuronas o con otras células que no necesariamente son nerviosas
la señal célula-célula donde no hay un intermediario que difunda, en entre proceso de reconocimiento se encuentra una molécula en la superficie de la célula que interactúa con otra célula adyacente que posee un
receptor para estas moléculas, y así se genera una respuesta sin que haya un producto soluble entre medio. Este sistema puede llevar a una señalización bidireccional
se encuentra una señalización que requiere de uniones estrechas entre dos células, y en la cual se genera una especie de poro que permite la
difusión de moléculas pequeñas entre ambas células
En el proceso de recepción encontramos una molécula que interactúa con un
receptor en la superficie de la membrana
Con una hormona, por ejemplo, corresponde a un
primer mensajero que trae información a la célula desde otra parte del cuerpo
El mensaje se convierte en otro tipo de mensajero dentro de la célula, formándose así un
segundo mensajero, y este es el proceso denominado transducción de señales
en la transducción de señales se convierte
un primer mensajero en un segundo mensajero o varios segundos mensajeros que a su vez lleven a una respuesta por cambios que se generen a nivel celular
Tenemos distintos tipos de respuestas dependiendo de la molécula receptora que señalizan de forma diferencial, y
la interacción ligando-receptor es lo que da especificidad
Una célula que no tenga el receptor específico
no podrá responder a la señalización
La interacción entre la molécula y su ligando son por lo general interacciones de alta afinidad, es decir
una interacción dentro del rango nanomolar, es decir, el receptor puede detectar concentraciones muy bajas de esta molécula y seguir generando una respuesta
a partir de la detección de concentraciones por los receptores, a nivel intracelular se forman
en milimolar, es decir, hay una amplificación en la transducción de señales en el orden de 10e6
hay varias moléculas que participan en esta transducción, y al final activan las proteínas efectoras que pueden participar en cambios del citoesqueleto, por lo que
la célula comienza a moverse, o pueden cambiar el metabolismo, también la expresión de genes al inducir proceso de traducción y translación de proteínas
Un ligando no siempre da la misma
respuesta
acetilcolina puede unirse a su receptor en un cardiomiocito, lo que induce a una reducción de
velocidad de contracción, por lo que el cardiomiocito se relaja
Cuando la acetilcolina se une a un músculo esquelético genera un
aumento en la velocidad de contracción. Sigue siendo el mismo ligando, pero con un receptor distinto (de la misma familia)
Se observa la unión del ligando a su receptor, en el cual se genera un cambio conformacional que luego
activa a las moléculas intercelulares, y los cambios que se inducen pueden ser rápidos como la fosforilación, la cual cambia la función de la proteína intracelular de forma rápida
se puede generar un cambio en la transcripción de genes como parte de la respuesta, y así se cambia de
síntesis de proteína, lo cual se relaciona con cambios a largo plazo y con respuestas más lentas
el receptor de epinefrina es una molécula acoplada a
proteína G, entonces estimula una respuesta en la célula que poseen los receptores correspondientes
Un agonista de la epinefrina es el isoproterenol, el cual se une al mismo sitio como la epinefrina, e induce una respuesta
muy similar a lo que hace la hormona
Un antagonista de la epinefrina es el propranolol se une al receptor e
impide que haya señalización
ligandos peptídicos
insulina, glucagón, hormona de crecimiento, prolactina
ligandos glicoprotéicos
FSH, hormonas tiroestimulantes (TSH)
ligandos derivados de aminoácidos
epinefrina
ligandos apolares
esteroidales: aldosterona, cortisol, hormonas sexuales, vitamina A, hormonas tiroideas
los ligandos solubles viajan por el torrente sanguíneo, se unen a
su receptor y generan una señal
Estos ligandos no pueden acceder a la célula
Para que un ligando pueda ingresar a la célula, debe contar con características
hidrofóbicas para atravesar la membrana
Las moléculas hidrosolubles necesitan
transportadores
También se encuentran lo ligando hidrofóbicos que incluso para viajar necesitan de un
transportador
Existe el ligando hidrosoluble que se une a su receptor en la superficie para gatillar una
respuesta
Los ligandos hidrofóbicos viajan con un receptor y son liberados en
las cercanías de la célula, atraviesan solas la membrana y se unen en el interior de la célula a receptores intracelulares
Todos los ligando hidrofóbicos tienen acumulación de
anillos
un factor de transcripción que tiene un dominio de unión a DNA, un dominio de transactivación, un dominio para unión con ligando, pero que se encuentran inhibidos por la interacción de una
proteína inhibitoria
Cuando llegan los ligando
se unen a su sitio de unión, y se libera la proteína inhibidora
El receptor tiene un cambio conformacional que permite obtener su forma
activa, y se una al DNA
Observamos el cambio de conformación activo por la unión del ligando, que se genera cuando se disocia la
proteína inhibitoria
El conjunto activo permite la interacción con otra proteína que son importantes para iniciar el proceso de transcripción, y además el factor de transcripción se puede ver unido a
elementos de repuesto en la región del promotor de los genes que van a responder frente a la estimulación con el ligando
Hay distintos tipos de receptores como
canales iónicos, para distintos tipos de iones
Receptores asociados a proteína G también se llaman receptores 7 transmembrana que atraviesa la membrana
7 veces
los receptores transmembrana tienen una región
amino terminal, que junto a otros elementos que se miran hacia afuera participan en la unión a ligando, esto genera un cambio conformacional aquí, especialmente después ocurren eventos en la parte carboxi-terminal del receptor que luego permiten una unión a proteína G heterotrimérico
el receptor inactivo que se une a la hormona, y eso luego va a permitir la interacción con una proteína G trimérica con
3 subunidades, alfe, beta y gama
Observamos la proteína en su forma inactiva unida a GDP, entonces la activación de la proteína involucra un cambio de
GDP a GTP, y de esa forma posteriormente el G alfa puede activar a la molécula efectora
la unión al receptor, y hay un cambio conformacional, lo que permite la interacción con la proteína G trimérica, lo cual hace 2 cosas
- Genera un cambio en la subunidad alfa de GDP a GTP
2. Induce la disociación de G alfa de G beta y gama que se mantienen juntas
G alfa unido a GTP separado de
G beta y gama
alfa GTP se une a una molécula efectora, induce un cambio conformacional que hace que
la molécula efectora se active
El G beta y gama pueden activar a procesos que interactúen con ciertos canales como
potasio y deja entrar potasio
el proceso de activación, pero todos estos procesos deben revertirse
y volver a su forma inactiva
la proteína G tiene actividad GTPasa intrínseca, es decir
se corta GTP a GDP generando la inactivación de la proteína y G alfa se vuelve a unir con G beta y gama
En el receptor hay disociación del ligando y hay una
desensibilización celular
Tenemos 2 tipos de señalización, una dependiente de proteína G, que están en una fase inactiva donde se cambia GDP por GTP, activándose, y luego por la actividad intrínseca de
la GTPasa vuelve a su estado inactivo
una proteína que se fosforila dependiendo de la activación de una proteína quinasa, generando una conformación fosforilada activa, y para la activación hay proteína fosfatasa que elimina el
grupo fosfato
la adenilil ciclasa que tiene actividad enzimática en su interior, esta enzima una vez estimulada en convertida de
ATP a AMPc, y esta AMPc es un segundo mensajero intracelular soluble
dependiendo de la activación de fosforilesterasa se corta, y se convierte en 5’-ATP, entonces
la adenilil ciclasa genera un segundo mensajero y la fosfotilesterasa la elimina
La AMPc genera la activación de quinasas como las quinasas dependientes de
AMPc tiene 2 subunidades regulatorias y 2 subunidades catalíticas
La unión de AMPc, 2 por subunidad regulatoria
hace que se libere las subunidades catalítica
Existen enzimas como fosfatildiesterasa que eliminan AMPc
convirtiéndola en moléculas inactivas 5’-ATP
Hay receptores que pueden ser fosforilables por las GRK, las cuales llevan a un proceso de
desensibilización, porque impide que el receptor se una a la proteína G, y de esta forma la proteína G no se puede unir al receptor
Hay fosforilación y activación de fosfolipasa que genera la hidrólisis de
triglicéridos y se libera ácido graso y glicerol
En el hígado y células musculares se encuentra la misma cascada de señalización, pero se activan enzimas que participan en
la degradación de glicógeno, y por ende, en la liberación de glucosa
El mismo ligando generan efectos distintos dependiendo de
la célula en la que se encuentre
la proteína G alfa se involucra con un alfa estimulatorio, pero también se asocia a un ligando como se observa en el lado derecho como la PGE y adenosin que se unen a otro tipo de proteína G, que en este caso es inhibitoria, y cuando se induce el proceso de activación Gi alfa
G lafa inhibitorio se une a GTP, hay disociación entre GI alfa y GTP, y se une a la adenilil ciclasa, pero tienen efectos opuestos
La proteína G puede actuar sobre el mismo efector y tener el efecto opuesto
y también hay proteínas G que tienen otro tipo de blanco y tienen efectos muy distintos
un receptor que activa una proteína Gq que es heterotrimérica con una subunidad alfa que se llama Gq, unido a GTP de forma activa, permite la
activación de la fosfolipasa C-beta, la cual hidroliza fosfatidil inositol bisfosfato (PI(4,5)P2), donde la corta y genera IP3 y diaculglicerol en la membrana
con la formación de IP3 y diacilglicerol se genera
un segundo mensajero hidrosoluble y otro lipídico
IP3 se une a un receptor en el RE y se induce la liberación de calcio, y junto con diaglicerol activa a
proteínas quinasas C, las cuales son importantes en procesos de proliferación celular y sobrevivencia celular
progresión del comienzo de la transducción de señales
- Unión de un ligando
- Activación de la proteína G
- Proteína efectora genera un segundo mensajero AMPc
- AMPc activan a quinasas dependientes
Todo esto corresponde al proceso de amplificación
Uno es la estimulación de proteína G que lleva a la producción de
AMPc y la estimulación de quinasas, que es el camino dependiente de AMPc
hay un camino que lleva a la activación de fosfolipasa C, que hidroliza IP2 a IP3, luego
activa las PKC e induce respuestas. Esto corresponde al camino dependiente de calcio
G alfa S
activación de adenilil ciclasa para generar AMPc
Gi alfa
inhibe la adenilil ciclasa, por lo que reduce los niveles de AMPc
G alfa q
activa fosfolipasa C, y genera IP3
hormonas que son dependientes de la producción de
AMPc
receptores acoplados a la proteína Gi que activan las fosfolipasa en su isforma
beta
A todo nivel se cuentan con mecanismos de desensibilización o
inactivación
el receptor se pueden disociar del ligando, o se pueden fosforilar que lleva a una unión de beta arrestina que
impide la interacción con la proteína GTPasa
En la proteína G se induce una vez se una a su molécula detectora
su actividad intrínseca GTPasa que convierte GTP en GDP, y de esta forma vuelve a su forma inactiva
Cuando se genera AMPc, esto se elimina por la actividad de una fosfodiesterasa que lo convierte en
5’-AMP
dependiente del AMPc se activo la quinasa dependiente de AMPc que fosforilo a la proteína blanco-P
para su inactivación la desfosforilación dependiente de fosfatasas
ocurre la endocitosis dependiente de clatrina, entonces, se elimina el receptor de la superficie
impidiendo que la señalización siga, aunque se encuentre un ligando presente
El receptor acoplado a la proteína G es el tipo de receptor
más grande existe en el cuerpo
los receptores tirosina quinasa que tienen en común actividad intrínseca como quinasa en la parte intracelular, mientras que en la parte extracelular
son muy distintos, y eso tiene relación con los ligandos que reconocen estos receptores
La interacción con el ligando depende de estos elementos extracelulares
lo que da la especificidad a la respuesta
Observamos el ligando asociado a su receptor de forma monomérica, y el ligando induce la
dimerización de un receptor
El proceso de dimerización del receptor es importante para
su activación
hay fosforilaciones en el lucactivación, y después aumenta la actividad aún más por fosforilaciones en otras partes del receptor que son importantes para
el reclutamiento de moléculas efectoras
el sitio en el que se fosforile se reclutan distintas moléculas efectoras como 1, 2 y 3, y para que se recluten distintas moléculas en estos sitios se necesita
módulos en cada uno de estas proteínas que son capaces de reconocer este sitio fosforilado
Estos módulos se denominan módulos SH2, que son elementos proteicos alrededor de
70-80 aa que son capaces de reconocer sitios fosforilados de receptor
se reconocen módulos SH3 que son capaces de reconocer regiones ricas en
prolinas como se observa en moléculas SOS, que es un intercambiador de nucleótidos para la pequeña proteína G Ras, la cual es una proteína G, pero monomérica, ya que no hay otra subunidad
La interacción de Ras con GEF intercambiador de nucleótidos hace que Ras se
active, cambiando GDP por GTP y activa la cascada MAPK (MAP quinasas)
La interacción con GEF genera un cambio de GDPO por GTP en el que se activa Ras, y luego la inactivación de Ras involucra la
interacción con una proteína GAP, que es una proteína que activa la actividad GTPasa de la Ras, donde se convierte GTP en GDP, y de esa forma se inactiva Ras
El receptor se une al ligando generando su dimerización, generando primero una
fosforilación en el sitio de activación, donde se aumenta la actividad del receptor
Luego se fosforila en torno a otros sitios que permiten la interacción con moléculas blanco que se observan hacia inferior con Grb-2, luego la activación de SOS, siendo el Gef que activa a
Ras, y en su forma activa se une a GTP generando la activación del camino MAP quinasa
bservamos Ras activo unido a GTP, activa a una quinasa llamada Raf, que fosforila a la quinasa MEK, la cual fosforila a
una quinasa que se denomina ERK, que luego fosforila a un blanco en el citosol y el núcleo, siendo alrededor de 70-80 proteínas blanco de ERK
Se han adquirido mecanismos que facilitan la señalización, y se asocian a
proteínas de andaminaje
las proteínas de andamiaje se unen simultáneamente a varios componentes, por lo que, en vez de reclutar una quinasa tras otra, se reclutan en
bloque, lo cual hace que el proceso sea más eficiente
Una vez se desactiva la MAP quinasa, se disocia este complejo
y fosforila proteínas en el citosol o factores de transcripción y actividad de transcripción en distintos genes
La PI-3 quinasa tiene una subunidad reguladora p85 que se unen al receptor, y eso es suficiente para que después de que haya activación de esta subunidad catalítica, el p110 que procesa
PIP2, lo fosforila para generar PIP3
La fosfolipasa hidroliza a PIP2 para generar
PIP3 y diaciclilglicerol
La P110 fosforila la PIP2 para generar
PIP3, y esta corresponde a un segundo mensajero lipídico
La fosfolipasa 6-gama también tiene una subunidad regulatoria con SH2 que se unen a tirosina fosforilada en el receptor, pero se necesita la
fosforilación de la fosfolipasa, lo cual es suficiente para que se active y se hidroliza PIP2 para generar digliaciclilglicerol y IP3
PI-3 quinasa se recluta y se activa directamente en cercanía de
la membrana, generando PIP3
PLC gama se recluta dependiendo de la fosforilación del receptor, pero también se necesita la
fosforilación dependiente del receptor para desarrollar su actividad e hidrolizar PIP2
En el caso de receptor tirosina quinasa puede ocurrir inhibición por disociación del ligando, también ocurren procesos de fosforilación dependiendo de PKC que llevan a la desensibilización, y también hay fosfatasas que desfosforilan a la molécula receptora fosforilada, o
hay reclutamiento de ubiquitinas ligasas como “cbl” que ubiquitinan a la molécula receptora, lo cual lleva a su internalización y posterior degradación
Observamos a cbl unido a un sitio fosforilado, y por el otro lado ubiquitina, que se une a lisina y
lleva a la internalización de este receptor
Hay comunicación entre células pro exosomas que tienen relación con
el cáncer y la metástasis
Vesículas extracelulares
(exosomas) que puede liberar una célula, y son de varios tipos
Estudio de caveolina-1, que forma una horquilla en la membrana, y tiene expuesto tanto el
carboxi-término como el amino-término hacia el citosol, también tiene nombre de proteína de andamiaje
Esta proteína se une a si misma para generar una capa proteica que lleva a una invaginación de la membrana y la formación de la estructura denominada caveola, por lo que tiene un rol
estructural, pero también se une a otra proteína relacionada en transducción de señales, y regula su funcionamiento
La caveolina forma un complejo con una E-caderina en la superficie celular, y es muy importante en la interacción célula-célula, y participa en la secuestración de beta-catenina, que es un cofactor de transcripción para la familia de factores de transcripción, que son los tcf/lef, y a unirse a esta familia de factores de transcripción, promueve
muchos genes relacionados con sobrevivencia celular, ciclo celular, proliferación, inflamación, etc. respuestas importantes en el desarrollo del cáncer
En el complejo beta-catenina e integrina no hay transcripción de estos genes, por lo tanto la caveolina
actúa como supresor de tumores, e inhibe la proliferación
En el desarrollo de cáncer, se puede eliminar la expresión de caveolina, y se elimina la expresión de
catenina por diferentes mecanismos
En la fase tardía del desarrollo de un tumor, cuando se comienza a generar metástasis, se reexpresa la
caveolina
cuando se reexpresa la proteína, ya no se cuenta con E-caderina, por lo que la caveolina tiene una señalización completamente distinta, ya no hay captación de beta-catenina, sino que todo lo contrario
activa una cascada de eventos que permite la activación de la migración, invasión y metástasis
La caveolina también tiene un mecanismo extrínseco, en el que afecta la liberación
exosomas
Las microvesículas se liberan desde la superficie celular directamente, y en comparación con los exosomas son
más grandes
Los exosomas vienen desde la vía de endocitosis, observamos el endosoma temprano, en fusión con cuerpos multivesiculares, y ahí esto puede fusionarse con el lisosoma, por lo que
todo lo que se encuentra adentro se degrada
A partir de señalizaciones se puede generar que en el contenido que se degrada, se generen invaginaciones de la membrana, y se liberen de la superficie de este cuerpo multivesicular, y que se llene de
pequeñas vesículas intraluminales
Se llama cuerpo multivesicular porque dentro de una vesícula hay más
vesículas
el cuerpo multivesicular tiene 2 vías
fusionarse con el lisosoma para degradarse, o también ir a la superficie, fusionarse con la membrana plasmática y liberar los exosomas
La caveolina se relaciona con este proceso a través de la génesis y también la carga de los exosomas, por lo que según si se expresa o no caveolina en la célula
el exosoma es diferente
características de los exosomas
- El exosoma mide entre 10-100 nm
- Se encuentran en todos los líquidos del cuerpo, suero, orina, saliva, leche, etc
- Todas las células lo producen
- Contienen muchas biomoléculas como lípidos, por lo que tienen una bicapa lipídica. También está compuesto por moléculas de DNA, microRNA y proteínas de distinta índole
Los microRNA se pueden utilizar como marcadores para
la detección temprana de enfermedades
Las microvesículas se liberan desde la superficie, pueden estar compuestas por
moléculas similares o distintas
El cuerpo multivesicular y la formación de exosomas depende de la presencia de cierta molécula en la superficie que están bastante bien caracterizadas, y se utilizan para verificar en el aislamiento que se trata de un
exosoma y no de una microvesicula
La liberación de exosomas de una célula tumoral puede generar que células vecinas
también aumenten la liberación de exosomas
Hay proteínas que son relevantes para la biogénesis de estos exosomas como
Alix, TSG101
También se encuentran quinasas que participan en la vía de señalización para la liberación de estos
exosomas
