Questionario 3 - Biofisica

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1. Explique as diferentes formas de sinalização intercelular (contato direto,
parácrina, sináptica, autócrina e endócrina)
Existem cinco formas de sinalização intercelular:
● sinalização dependente de contato, a qual necessita de um contato
direto entre as células (membrana-membrana). Nesse tipo de
sinalização, a ligação entre duas proteínas complementares gera uma
alteração conformacional em uma ou em ambas as células, o que
promove a transmissão do sinal. Vale ressaltar que a molécula ligante
passará de uma célula para a outra sem que haja liberação para o meio
extracelular.
● parácrina, que é dependente de mediadores locais que são liberados
no meio extracelular e irão atuar sobre as células vizinhas. É uma
comunicação feita em curtas distâncias.
● autócrina. Nesse caso, a mesma célula que irá produzir o sinal será a
que vai responder a ele.
● sináptica, a qual consiste em um tipo de sinalização parácrina e é feita
por neurônios que transmitem sinais elétricos ao longo dos seus
axônios, liberando, assim, neurotransmissores (sinais químicos) nas
sinapses e promovem a sinalização à célula alvo. É uma comunicação
de longo alcance.
● endócrina. Esse tipo de sinalização é dependente de células
endócrinas que secretam hormônios para a corrente sanguínea.
Também é uma comunicação de longo alcance.
2. Como podemos classificar os receptores presentes na célula?
Podemos classificar os receptores presentes na célula de duas maneiras:
receptores intracelulares (encontram-se dentro da célula e seus ligantes consistem
em pequenas moléculas hidrofóbicas que atravessam a membrana) e receptores de
superfície celular ou de membrana (que são encontrados na superfície da
membrana plasmática da célula e possuem ligantes que não atravessam a
membrana e que são moléculas maiores e hidrofílicas. Existem quatro tipos de
receptores de membrana, são eles: os receptores ionotrópicos ou acoplados a
canais iônicos, os receptores nucleares, os receptores catalíticos ou associados a
enzimas e os receptores metabotrópicos ou acoplados à proteína G - GPCRs).
3. Associe a natureza da molécula sinalizadora (hidrofílica ou hidrofóbica) à
localização do receptor. Justifique sua resposta.
A natureza da molécula sinalizadora está relacionada à localização do receptor, ou
seja, cada ligante corresponderá a características específicas a fim de atravessar ou
não a membrana. Nesse sentido, depreende-se que receptores intracelulares são
compatíveis com moléculas pequenas e hidrofóbicas (lipossolúveis), pois precisam
atravessar a bicamada lipídica. Já os receptores de membrana são compatíveis com
moléculas maiores e hidrofílicas (hidrossolúveis), pois não precisam atravessar a
membrana.
4. Defina segundo mensageiro e liste os 5 citados nas videoaulas
Segundos mensageiros são moléculas sinalizadoras intracelulares geradas em
grandes quantidades como resposta à ativação dos receptores pelo ligante (1º
mensageiro). Sua atividade é regulada por uma alteração pós-traducional a exemplo
da atuação de cinases (fosforilam) e de fosfatases (desfosforilam). Vale ressaltar
também que essas moléculas se difundem em rápida velocidade para longe de sua
fonte produtora e transmitem o sinal para outras áreas da célula. Os cinco exemplos
de segundos mensageiros citados das videoaulas são: Cálcio, AMPc, GMPc, DAG e
IP3.
5. Descreva resumidamente quais são as características de um receptor acoplados
à proteína G (GPCR ou metabotrópicos). E diga a dinâmica de funcionamento da
proteína G trimérica.
Os GPCRs ou receptores metabotrópicos são formados por uma única cadeia
peptídica que atravessa a bicamada lipídica sete vezes, formando uma estrutura
cilíndrica com sete alfa-hélices transmembranares com um domínio N-terminal
extracelular e um domínio C-terminal intracelular. Eles utilizam as proteínas G
triméricas para transmitir o sinal no interior da célula por meio de diversas vias de
sinalização. Essa proteína G trimérica consiste em uma proteína formada por três
subunidades: a subunidade alfa, que ativa enzimas que produzem segundos
mensageiros e a subunidade beta e a subunidade gama, que regulam o canal de
potássio e quando ativadas promovem a fosforilação de canais iônicos. Sobre a
dinâmica de funcionamento dessa proteína, é possível esclarecer que, uma vez que
o ligante se liga ao GPCR, esse receptor metabotrópico sofrerá uma mudança
conformacional e, devido a isso, a subunidade alfa trocará GDP por GTP. A partir de
então, a subunidade alfa irá se dissociar e se afastar das subunidades beta e gama,
as quais formarão o complexo beta-gama, o qual, assim como a subunidade alfa, irá
encontrar e interagir com diversos alvos. Quando a subunidade alfa ativar uma
proteína alvo qualquer, essa proteína poderá retransmitir o sinal e promover a
sinalização intracelular desejada. Vale ressaltar que para que esse maquinário volte
para a sua conformação inicial, o GTP deve perder um fosfato na hidrólise e se
tornar GDP novamente, fazendo com que o ligante saia e o local do receptor fique
livre para receber outro ligante.
6. Descreva as vias de sinalização ativadas por GPCRs através dos segundos
mensageiros: AMP cíclico e Cálcio (Ca2+), explicando como ocorre a ativação das
proteínas cinases (PKA e PKC).
A primeira Via de sinalização a ser explicitada será a PKA (Via Proteína cinase
dependente de AMPc): um ligante se liga ao receptor, fazendo com que um sinal
extracelular seja reconhecido por ele e ativando, então, uma proteína G trimérica,
fazendo com que haja uma mudança conformacional na proteína, que permite a
troca de GDP por GTP. A proteína G ativada irá separar a subunidade alfa das
subunidades beta-gama. Nesse caso, a subunidade alfa ligada ao GTP irá ativar a
Adenilato Ciclase (enzima situada na membrana). Essa enzima ativada transforma
ATP em AMPc (que atua como segundo mensageiro), o qual irá se unir ao inibidor da
PKA e mudará a conformação do mesmo, fazendo com que ele já não tenha mais
afinidade pela PKA, que agora estará ativa. A PKA é uma cinase, portanto sua função
é fosforilar. A fosforilação, nesse caso, ocorrerá no núcleo e será sobre um fator de
transcrição (proteína efetora), que agora estará ativado e poderá exercer sua função:
a de ativar a transcrição de um gene. Para cessar essa cascata, podemos dizer que
a PKA fará uma retroalimentação negativa sobre sua própria ativação, ativando a
enzima fosfodiesterase, que irá degradar o AMP cíclico em um AMP normal, não
cíclico.
A outra via é a PKC (Via proteína cinase dependente de Cálcio). Nessa via, a
subunidade beta-gama ligada ao GTP irá ativar a fosfolipase-C, que irá transformar
PIP-2 em IP3 e DAG (segundos mensageiros). O IP3 (hidrossolúvel) liga-se aos
receptores do retículo endoplasmático, causando uma rápida liberação de Cálcio
das reservas intracelulares (o canal de Cálcio é sensível ao IP3). A partir daí, o Cálcio
poderá interagir e se ligar à Calmodulina, formando o complexo Cálcio-Calmodulina
e ativando, dessa forma, diversas reações enzimáticas como a enzima Cam-Cinase
(cinase dependente de Cálcio-Calmodulina). Já o DAG (lipossolúvel) permanece na
membrana e juntamente com o Cálcio aumenta ainda mais a afinidade do PKC pelo
Cálcio.
7. Sabe-se que o íon cálcio é um segundo mensageiro importante para a célula. No
entanto, seu excesso no citoplasma pode ser prejudicial à célula. Quais são as
maneiras de que a célula dispõe para retirar Ca2+ do citoplasma?
As maneiras que a célula dispõe para retirar Ca2+ do citoplasma são por meio de
bombas de Cálcio ou por trocadores sódio/cálcio (entra sódio e joga cálcio para
fora). O Ca2+ pode ser liberado para o meio extracelular, quando necessário, ou para
o retículo endoplasmático, como forma de armazenamento de reserva, por meio de
um bombeamento ativo. Vale lembrar que o canal regulado por IP3 é um caminho
rápido de tirar cálcio livre do citoplasma, bombeando-o para dentro do retículo
endoplasmático. Outra possibilidade seria trocá-lo por hidrogênio dentro das
mitocôndrias (cálcio entrando e hidrogênio saindo). O problema dessa alternativaé
que ela pode gerar, indiretamente, uma alteração do pH do citoplasma, mudando a
função de proteínas e da célula como um todo. Além disso, um outro fator seriam as
proteínas ligantes de cálcio (exemplo: CaM), as quais se ligam ao Cálcio, que se
torna inativado (perde a função de segundo mensageiro ao deixar de estar livre no
citoplasma).
8. Receptores catalíticos são proteínas que têm função de enzima quando ativados.
Tendo isto em mente, responda:
a)Como os receptores tirosina cinase são ativados?
Os receptores tirosina cinase (RTK) são exemplos de receptores catalíticos ou
associados a enzimas. Eles são ativados por autofosforilação a partir do momento
em que há a interação com o ligante, gerando uma alteração conformacional.
Enquanto a tirosina estiver fosforilada, ela irá reproduzir o sinal para outras
moléculas da célula.
b)Descreva 3 exemplos de vias de sinalização ativada por esses receptores.
Via PI3-AKT(PKB) - transporte de glicose para as células ativadas pela insulina; Via
PKC - ativação da IP3 pela fosfolipase C gama; e Via PI3-AKT(PKB) associada à
síntese de glicogênio.
9. Explique como ocorre a ativação da PI3 cinase, sua função e 2 exemplos de vias
que são ativadas por ela?
A PI3 cinase é ativada a partir de um sinal extracelular que promove a ativação de
um RTK e a consequente ativação dessa proteína. Sua função é fosforilar e ativar
algumas proteínas, regulando a proliferação e o desenvolvimento celular. Dois
exemplos de vias que são ativadas por ela são a Via PI3K-AKT[PKB] relacionada ao
transporte de glicose para as células ativadas pela insulina e relacionada à inibição
de apoptose neuronal.
10. De que forma a ativação dos receptores de membrana e nucleares podem
interferir nos mecanismos de transcrição gênica?
Os receptores de membrana (GPCRs) podem interferir, por meio de vias de
sinalização celular, na ativação de fatores de transcrição, por exemplo (Via PKA),
ativando a transcrição gênica. Com relação à interferência dos receptores nucleares
nos mecanismos de transcrição gênica, sabe-se que a ligação de alguns hormônios
permitem que o receptor regule a expressão de genes específicos.