Matriz extracelular e comunicação celular

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<p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 1/21</p><p>Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>Biologia Celular</p><p>1. Introdução</p><p>A matriz extracelular (MEC) é uma mistura extracelular complexa de várias biomoléculas e fibras</p><p>secretadas pelas células nos tecidos de organismos multicelulares, ou seja, os tecidos são formados</p><p>pelas células e pela MEC. Essa matriz fornece suporte estrutural e bioquímico às células envolvidas</p><p>e forma uma base para seu crescimento e proliferação. A MEC atua como um adesivo que mantém</p><p>todas as células de um tecido no lugar e participa da formação de algumas estruturas</p><p>especializadas, como cartilagem, tendões e a membrana basal. Consiste numa variedade de fatores</p><p>de crescimento e diferenciação que regulam e influenciam o desenvolvimento, migração,</p><p>proliferação, forma e funções metabólicas das células. Portanto, a MEC não só funciona como um</p><p>andaime físico, mas também fornece um canal para a migração e comunicação de células através do</p><p>uso de moléculas de sinalização.</p><p>O poeta inglês John Donne expressou sua crença na interdependência dos seres humanos na frase</p><p>“Nenhum homem é uma ilha”. O mesmo pode ser dito quando pensamos nas células que compõem</p><p>um organismo multicelular complexo. A maioria das células de uma planta ou animal é</p><p>especializada para realizar uma ou algumas funções específicas. Muitos processos biológicos</p><p>exigem que várias células trabalhem juntas e coordenem suas atividades. Para tornar isso possível,</p><p>as células precisam se comunicar umas com as outras, o que é realizado por um processo chamado</p><p>sinalização celular que possibilita que as células respondam de maneira apropriada a um estímulo</p><p>específico.</p><p>2. Matriz extracelular</p><p>Os tecidos do corpo humano não são formados apenas por células. A maior parte do espaço</p><p>extracelular (interstício) é ocupado por uma rede de biomoléculas, especificamente proteínas e</p><p>carboidratos, que compõem a chamada matriz extracelular (MEC). Cada tecido que compõe o corpo</p><p>humano apresenta uma composição específica de MEC, ou seja, a qualidade ou tipos de</p><p>componentes, sua quantidade relativa, organização e disposição são específicos de cada tecido.</p><p>Sabe-se que alguns tipos de tecidos do corpo humano são ricos em MEC, como por exemplo os</p><p>tecidos conectivos como osso, tendão, derme, entre outros.</p><p>O tecido vivo pode ser pensado como uma rede dinâmica de células e líquido. Apesar da grande</p><p>proximidade entre si, as células de um tecido não são simplesmente enroladas juntas. Em vez disso,</p><p>elas são espaçadas com a ajuda da MEC que funciona como um tipo de preenchimento que fica</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 2/21</p><p>entre as células que, de outro modo, ficariam muito compactadas e misturadas em um tecido. Além</p><p>disso, a MEC também retém um nível de água mantendo o equilíbrio homeostático do tecido e do</p><p>organismo. Talvez o papel mais importante da matriz extracelular, no entanto, seja o suporte que</p><p>fornece para cada órgão e tecido.</p><p>A MEC é uma rede de proteínas e polissacarídeos que sustenta e envolve as células nos tecidos</p><p>conjuntivos. Além de suas funções estruturais e mecânicas, as moléculas da MEC regulam diversas</p><p>funções celulares e desempenham um papel significativo em vários processos fisiológicos e</p><p>patológicos, tais como desenvolvimento embrionário, inflamação, cicatrização de feridas,</p><p>hemostasia, fibrose, crescimento tumoral, metástase, angiogênese, entre outros. É importante</p><p>destacar que a MEC não é estática uma vez que ela é constantemente remodelada.</p><p>MEC é um termo genérico que engloba uma complexa mistura de polissacarídeos e proteínas</p><p>secretados pela célula. As proporções desses componentes podem variar muito dependendo do tipo</p><p>de tecido. Dois exemplos, bem diferentes, de MEC são a membrana basal subjacente à epiderme da</p><p>pele, uma camada fina, quase bidimensional, que ajuda a organizar as células da pele numa</p><p>barreira quase impenetrável à maioria dos agressores biológicos simples, e a outra é representada</p><p>pela enorme massa tridimensional de matriz intersticial que envolve, por exemplo, cada condrócito</p><p>no tecido cartilaginoso. Embora ambos os tipos de MEC compartilhem alguns componentes em</p><p>comum, eles são claramente distinguíveis não apenas em função ou aparência, mas nas proporções</p><p>e identidades das moléculas constituintes.</p><p>A membrana ou lâmina basal corresponde a uma camada extremamente fina e flexível de moléculas</p><p>que compõem a MEC condensada que serve de suporte para todo o epitélio do corpo humano. Ela</p><p>também é encontrada circundando células musculares, adipócitos e células de Schwann, por</p><p>exemplo. No rim, a membrana basal é encontrada no glomérulo renal entre duas camadas de</p><p>células (as células endoteliais e os podócitos) e funciona como um filtro altamente seletivo do</p><p>sangue. Além de desempenhar papel estrutural e filtrante no corpo humano, a membrana basal</p><p>apresenta outras funções como regulação da proliferação, diferenciação, migração e metabolismo</p><p>celular. Porém, um papel de destaque da membrana basal é mecânico, ou seja, ela é responsável por</p><p>manter a epiderme ligada à derme.</p><p>Membrana basal.</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09-01-768x554.jpg</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 3/21</p><p>A MEC é uma estrutura de preenchimento de espaço com composição variável e que ajuda a</p><p>determinar algumas características de um determinado tecido conjuntivo. Por exemplo, a</p><p>capacidade da cartilagem em seu joelho de suportar o choque repetido de seus passos se deve às</p><p>proteínas da MEC nas quais as células estão inseridas, e não às células propriamente ditas que são,</p><p>na verdade, pouco numerosas e distribuídas esparsamente.</p><p>FIQUE SABENDO!</p><p>Existem pessoas que possuem um defeito genético em determinadas proteínas que ancoram a</p><p>membrana basal ao tecido conectivo subjacente, fazendo com que a epiderme se descole da</p><p>derme, formando bolhas na pele. Esta doença grave e sem cura é conhecida como epidermólise</p><p>bolhosa juncional.</p><p>Tipos de cartilagem.</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09-02-2-768x908.jpg</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 4/21</p><p>A MEC dirige a morfologia de um tecido, interagindo com os receptores da superfície celular e</p><p>ligando-se aos fatores de crescimento circundantes que, então, ativam as vias de sinalização. A</p><p>MEC armazena alguns fatores de crescimento celular, que são liberados localmente com base nas</p><p>necessidades fisiológicas do tecido. A presença física de proteínas e carboidratos na MEC também</p><p>tem o benefício de amortecer quaisquer forças que possam ser colocadas na área circundante</p><p>impedindo que as estruturas celulares entrem em colapso ou que células delicadas entrem em</p><p>choque.</p><p>Aplicações mais diretas da MEC incluem seu papel no apoio ao crescimento e cicatrização de</p><p>feridas. Por exemplo, o crescimento ósseo depende da MEC, uma vez que contém os minerais</p><p>necessários para endurecer o tecido ósseo. O tecido ósseo precisará se tornar opaco e inflexível. A</p><p>MEC permitirá isso, fazendo com que esses processos de crescimento tenham ampla oportunidade</p><p>de recrutar proteínas e minerais extracelulares para construir e fortalecer o esqueleto em</p><p>crescimento. Da mesma forma, a formação de tecido cicatricial após uma lesão se beneficiará da</p><p>MEC e sua rica rede de proteínas insolúveis em água.</p><p>Vimos que a MEC é composta por uma rede de proteínas e polissacarídeos que garantem não</p><p>somente a arquitetura ou estrutura do tecido, mas também provê informações biológicas e suporte</p><p>para as células, uma vez que participam</p><p>da regulação de processos importantes como a</p><p>proliferação, a migração, a diferenciação, a apoptose (morte), a expressão gênica, entre outros</p><p>processos celulares.</p><p>Cada tecido do nosso organismo apresenta uma composição e organização específica da MEC que</p><p>foi gerada durante o desenvolvimento deste tecido. Portanto, a MEC é especialmente adaptada</p><p>dependendo do tecido em que se localiza. Por exemplo, nos tecidos conjuntivos a MEC é mais</p><p>abundante do que as células e isso determina as propriedades físicas deste tecido. Os tendões e a</p><p>pele são tecidos fortes e flexíveis, enquanto que ossos e dentes são duros e densos, já a cartilagem é</p><p>um tecido flexível e absorvente.</p><p>A MEC apresenta estrutura altamente dinâmica, sendo capaz de se remodelar constantemente.</p><p>Entre as suas funções podemos destacar que a MEC é responsável pelo preenchimento de espaços</p><p>não ocupados pelas células, confere resistência à compressão/distensão do tecido, fornece</p><p>informações biológicas importantes para as células, participa da nutrição e eliminação de</p><p>metabólitos indesejáveis dos tecidos, confere estabilidade e sustentação mecânica regulando a</p><p>migração de células deum lugar para o outro no organismo, além de servir como reservatório para</p><p>várias moléculas de sinalização extracelular.</p><p>Agora que já vimos o que é a MEC e suas funções, vamos aprender um pouco sobre seus</p><p>componentes?</p><p>A MEC é composta de algumas moléculas principais como água, fibras ou proteínas fibrosas e</p><p>substância fundamental. As principais proteínas fibrosas que compõem a MEC são colágeno e</p><p>elastina. Estas são todas macromoléculas de proteína relativamente resistentes. Sua robustez</p><p>confere à MEC suas propriedades de elasticidade e resistência à força que podem suportar pressões</p><p>ambientais sem colapsar. A substância fundamental é formada por proteínas associadas com</p><p>carboidratos, como os proteoglicanos responsáveis pela firmeza e turgor da MEC, ou apenas por</p><p>polissacarídeos como o ácido hialurônico.</p><p>Os vários componentes da MEC fazem com que ela exista como uma estrutura altamente</p><p>organizada e, apesar da natureza organizada dessa matriz, ela não é rígida e estática, sendo capaz</p><p>de ser remodelada por uma célula em torno de si, de acordo com a necessidade desta célula. Esse</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 5/21</p><p>remodelamento ocorre pela secreção seletiva da MEC acoplada à ação de enzimas proteolíticas.</p><p>Podemos classificar os componentes da MEC em substância fundamental e fibras. A substância</p><p>fundamental é formada por moléculas que permitem a circulação de diferentes tipos de substâncias</p><p>como nutrientes, hormônios e outros mensageiros químicos. Exemplos de moléculas classificadas</p><p>como substância fundamental da MEC são glicosaminoglicanos (GAG), proteoglicanos e</p><p>glicoproteínas de adesão. Já as fibras são moléculas que formam o arcabouço estrutural e elástico</p><p>de vários tecidos. Colágenos, elastina e laminina são exemplos de proteínas que compõem as fibras</p><p>da MEC. Além de substância fundamental e fibras, a MEC também consiste em quantidades</p><p>variáveis de fluido intersticial chamado de líquido extracelular (LEC).</p><p>Vamos conhecer a estrutura e função dos principais componentes da MEC?</p><p>2.1. Substância fundamental</p><p>2.1.1 Glicosaminoglicanos (GAGs)</p><p>São cadeias de polissacarídeos longas, rígidas e não ramificadas. Essas cadeias são compostas de</p><p>repetidas unidades de dissacarídeos como ácido hialurônico, sulfato de condroitina, sulfato de</p><p>queratina, sulfato de dermatana, sulfato de heparana e heparina. Portanto, os GAGs são polímeros</p><p>lineares de dissacarídeos. Os GAGs são as moléculas de células animais com maior carga negativa e,</p><p>por isso, eles atraem íons positivos, como Na . Essa qualidade permite o acúmulo de uma alta</p><p>concentração de sódio na substância fundamental. A alta concentração de sal devido leva à</p><p>migração do fluido intersticial para a substância fundamental pois, nos tecidos vivos, a água segue</p><p>o movimento do sódio. A presença desse fluido liso e escorregadio confere incompressibilidade ao</p><p>tecido. Os GAGs têm a capacidade de formar géis sendo que MECs ricas em GAGs apresentam</p><p>consistência de um gel hidratado como o líquido sinovial.</p><p>Dos cinco principais tipos de GAGs, apenas um não é sulfatado. Vamos falar sobre o ácido</p><p>hialurônico e o sulfato de condroitina, dois GAGs muito importantes.</p><p>O ácido hialurônico é o único GAG não sulfatado e, portanto, não se liga a proteínas para formar</p><p>proteoglicanos. É amplamente distribuído em todo o corpo, sendo encontrado em quantidades</p><p>variáveis em quase todos os tecidos e fluidos. Pode ser observado em tecido conjuntivo frouxo,</p><p>cartilagem, pele e líquidos vítreo e sinovial. Sua presença faz com que o tecido resista à compressão</p><p>e, portanto, é encontrado nas articulações de sustentação de carga (como joelhos). Também atua</p><p>como uma molécula reguladora envolvida nos processos de imunomodulação para facilitar a</p><p>migração celular durante a reparação tecidual.</p><p>O sulfato de condroitina é encontrado principalmente nas cartilagens hialina e elástica e nos</p><p>tecidos ósseos. Sua função é emprestar força mecânica e resistência à cartilagem, paredes dos</p><p>grandes vasos sanguíneos, ligamentos, tendões e ossos. Este tipo de GAG é capaz de formar grandes</p><p>agregados por ligação ao ácido hialurônico (o outro tipo de GAG).</p><p>+</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 6/21</p><p>2.1.2 Proteoglicanos</p><p>São as macromoléculas formadas como resultado da ligação covalente entre GAGs (exceto o ácido</p><p>hialurônico) e proteínas, ou seja, o cerne da molécula é uma proteína com vários GAGs ligados.</p><p>Estruturalmente, os proteoglicanos se assemelham a uma escova utilizada para limpar garrafas em</p><p>que os GAGs aparecem como as cerdas da escova com a haste de arame representada pelo cerne</p><p>proteico. Essas macromoléculas exibem um alto grau de viscosidade e, portanto, atuam como bons</p><p>agentes lubrificantes. Isso também permite que eles resistam à compressão, e a natureza viscosa</p><p>impede a rápida migração de microrganismos, bem como de células metastáticas. Os</p><p>proteoglicanos também possuem certos sítios de ligação para moléculas de sinalização que é usada</p><p>para capturar e armazenar fatores de crescimento dentro da MEC. Eles são separados em duas</p><p>categorias com base em suas localizações: proteoglicanos secretados que promovem e melhoram a</p><p>adesão celular e proteoglicanos ligados à membrana que são responsáveis em ligar as células à</p><p>fibronectina e fibras de colágeno. Os proteoglicanos formam géis com poros de tamanhos variados</p><p>funcionando como filtros seletivos. Eles regulam a atividade de proteases e inibidores secretados</p><p>pela MEC, além de permitir a difusão de metabólitos, nutrientes e hormônios.</p><p>Localização de glicosaminoglicano na matriz extracelular.</p><p>Estrutura de um proteoglicano.</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09-03-1-768x341.jpg</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09-04-1-768x421.jpg</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 7/21</p><p>Ao contrário das proteínas fibrosas (como o colágeno e a elastina) que resistem ao alongamento, os</p><p>proteoglicanos resistirão à compressão. Isso se refere às forças que empurram o tecido que, de</p><p>outra forma, “esmagaria” ou colapsaria. Essa habilidade deriva do grupo GAG no proteoglicano.</p><p>2.1.3 Glicoproteínas de adesão</p><p>São glicoproteínas que consistem em vários domínios que se ligam individualmente a integrinas de</p><p>superfície e transmembrana da célula, fibras de colágeno e proteoglicanos. Essa ligação múltipla</p><p>ajuda a regular a capacidade das células de aderir à MEC. Além de sua qualidade adesiva, elas</p><p>também funcionam no transporte e transmissão de moléculas</p><p>de sinalização entre as células, a fim</p><p>de provocar a reparação e o desenvolvimento dos tecidos. Um exemplo de glicoproteína de adesão é</p><p>a condronectina encontrada exclusivamente no tecido cartilaginoso, onde se liga aos condrócitos,</p><p>ao colágeno e a proteoglicanos para conferir força estrutural ao tecido. Vamos falar sobre dois tipos</p><p>de glicoproteínas de adesão: fibronectina e laminina.</p><p>A fibronectina regula a divisão e a especialização em muitos tipos de tecidos, mas também, tem um</p><p>papel embrionário especial que vale a pena mencionar onde ajudará no posicionamento das células</p><p>dentro da MEC. É um tipo de glicoproteína adesiva que auxilia na interação das células com a MEC</p><p>participando da adesão das fibras de colágeno às células, ajudando-as a migrar pela MEC. Este</p><p>processo é o resultado da ligação da fibronectina e do colágeno com a integrina transmembrana</p><p>causando uma cascata de processos que levam à reorganização dos filamentos de actina no</p><p>citoplasma. Isso eventualmente leva à migração da célula. As fibronectinas são segregadas numa</p><p>forma dobrada inativa que é desdobrada e ativada por ligação a moléculas de integrina no caso de</p><p>lesão do tecido. Estas moléculas participação do processo de cicatrização das feridas. A fibronectina</p><p>é primeiro secretada pelos fibroblastos na forma solúvel em água, mas isso muda rapidamente</p><p>quando elas se unem ao colágeno formando uma malha insolúvel.</p><p>FIQUE SABENDO!</p><p>Você já ouviu falar que que muitas pessoas com problemas articulares utilizam suplementos de</p><p>sulfato de glucosamina e condroitina? Já parou para pensar na lógica por trás disso? Então, estas</p><p>duas substâncias são dois dos açúcares encontrados em proteoglicanos de tecido cartilaginoso,</p><p>como o menisco do joelho e em outras articulações. O sulfato de condroitina, em particular, é o</p><p>principal açúcar dos proteoglicanos da cartilagem articular. Acredita-se que ambos estimulem a</p><p>síntese de GAG e de síntese de colágeno. Estudos experimentais sugerem benefício terapêutico</p><p>com a utilização de tais suplementos. No entanto, estudos em humanos, até o momento, não</p><p>mostraram melhora significativa em pacientes que sofrem de doenças relacionadas à articulação.</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 8/21</p><p>As lamininas são proteínas filamentosas, com forma de cruz, encontradas na membrana ou lâmina</p><p>basal e são produzidas pelas células epiteliais. Estas proteínas formam uma estrutura semelhante a</p><p>uma teia que permite que a laminina se ligue a outros componentes da MEC, como colágeno, para</p><p>promover a adesão celular. Além disso, ela desempenha papel importante na migração,</p><p>diferenciação e desenvolvimento celular. Portanto, a laminina possui papel regulador chave para a</p><p>adesão, migração, diferenciação e proliferação celular. A laminina é uma proteína particularmente</p><p>importante porque monta redes de proteínas semelhantes a folhas, que serão essencialmente a</p><p>“cola” que associa tecidos diferentes. Ela está presente nas junções onde o tecido conjuntivo se</p><p>encontra com o músculo, nervo ou tecido de revestimento epitelial.</p><p>FIGURA DE LAMININA</p><p>Estrutura da MEC.</p><p>Hemidesmossomos mostrando a interação entre integrinas e laminina.</p><p>2.2. Proteínas fibrosas</p><p>2.2.1 Colágeno</p><p>O colágeno é, na verdade, uma proteína estrutural importante não apenas para a MEC, mas para os</p><p>animais multicelulares. O colágeno é a proteína fibrosa mais abundante na MEC produzida por</p><p>fibroblastos e células epiteliais, constituindo cerca de um terço da massa total de proteínas dos</p><p>animais. Na MEC, o colágeno dará à célula resistência à tração e facilitará a adesão célula-célula e a</p><p>migração.</p><p>O colágeno pode se apresentar com diferentes graus de polimerização nos tecidos. Ele está presente</p><p>na MEC como uma proteína fibrilar para fornecer suporte estrutural às células e resistência</p><p>mecânica a forças de tração do tecido. É abundantemente encontrado em tendões, cartilagens,</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09-05-1-768x834.jpg</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09-06-1-768x304.jpg</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 9/21</p><p>ossos e pele. A estrutura das fibras de colágeno consiste em três cadeias polipeptídicas enroladas</p><p>em hélice. É secretado pela célula em sua forma precursora, que é posteriormente clivada para</p><p>produzir colágeno, dependendo da necessidade celular. Foram identificados e classificados mais de</p><p>20 tipos de colágeno geneticamente distintos com base em suas estruturas. Colágenos I, II e III</p><p>formam 80-90% de todos os colágenos do corpo humano. Os colágenos são polímeros que podem</p><p>ser categorizados em tipos fibrilares (por exemplo, colágenos I, II, III, V e XI) e não-fibrilares (por</p><p>exemplo, colágeno IV, VI, VII, VIII, IX, X, XII, XIX, XXV e XXVI). Os colágenos fibrilares são</p><p>constituídos por monómeros helicoidais triplos de subunidades idênticas (homotrímero) ou</p><p>diferentes (heterotrímeros). Estes monômeros são então associados em uma interação paralela com</p><p>outros monômeros de colágeno, levando à formação de fibrilas longas. Os tipos de colágeno fibrilar</p><p>se agrupam em fibrilas após sua secreção na MEC. Os colágenos não-fibrilares formam redes, um</p><p>exemplo típico é a membrana basal, feita principalmente de colágeno IV.</p><p>Os colágenos também são interessantes devido a sua composição incomum de aminoácidos. Eles</p><p>contêm uma alta proporção de aminoácidos hidroxilados, principalmente prolinas e lisinas.</p><p>Portanto, a presença de hidroxiprolinas e hidroxilisinas são comuns no colágeno. Essa hidroxilação</p><p>é necessária para a extensa ligação de hidrogênio que ocorre entre as subunidades e entre os</p><p>monômeros, auxiliando a estabilizar a hélice de fita tripla do colágeno. As fibrilas estão associadas</p><p>à alta resistência à tração. Um exemplo disso seriam as longas fibras de colágeno que correm</p><p>paralelas ao longo de tendões e ligamentos. Essas estruturas de alto estresse (conectando osso com</p><p>músculo e osso com osso, respectivamente) requerem a resiliência que as fibras de colágeno podem</p><p>proporcionar.</p><p>Estrutura do colágeno. Formada por três cadeia polipeptídicas ricas nos aminoácidos glicina, prolina, hidroxiprolina e</p><p>hidroxilisina que se estabilizam formando uma estrutura em forma de hélice.</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09-07a-2-768x614.jpg</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 10/21</p><p>O colágeno é um componente importante da membrana basal. A membrana basal é forte e flexível,</p><p>capaz de servir de suporte estrutural para as células epiteliais a ela aderidas, além de funcionar</p><p>como um filtro semipermeável que permite a passagem de água e moléculas menores, mas exclui</p><p>macromoléculas maiores. Os dois principais componentes proteicos da membrana basal são o</p><p>colágeno IV e a laminina.</p><p>Uma aplicação interessante de fibrilas de colágeno é na córnea, a cobertura transparente protetora</p><p>do olho. A córnea é a principal proteção contra lesões oculares e deve ser resistente. A camada</p><p>central da córnea, denominada estroma, é composta por aproximadamente 200 camadas de fibrilas</p><p>de colágeno paralelas regularmente espaçadas, com camadas adjacentes dispostas de modo que as</p><p>fibras de colágeno permaneçam perpendicularmente de uma camada para a outra. Este tipo de</p><p>estrutura laminar é usado em uma variedade de materiais de construção feitos pelo homem (como a</p><p>madeira compensada) e fornece grande resistência em uma massa relativamente pequena.</p><p>2.2.2 Elastina</p><p>A elastina é a principal proteína das fibras elásticas. Ela é uma proteína rica em glicina e prolina e</p><p>que confere elasticidade aos tecidos, permitindo que eles se expandam e contraiam conforme a</p><p>necessidade.</p><p>Essa qualidade é vital em estruturas como vasos sanguíneos, pulmões, pele e</p><p>FIQUE SABENDO!</p><p>Condições que afetam adversamente a formação de colágeno podem levar a doenças graves. De</p><p>fato, uma forma de epidermólise bolhosa (a doença hereditária das bolhas de pele comentada</p><p>anteriormente) é causada por mutação no colágeno VII, que é primariamente produzido por</p><p>queratinócitos epidérmicos e secretado na camada da membrana basal derme-epidérmica. Vários</p><p>tipos de condrodisplasias, bem como malformações ósseas, como a osteogênese imperfeita (que</p><p>pode ser letal), têm sido associadas a mutações em vários genes do colágeno. Finalmente, vários</p><p>sintomas de escorbuto são devidos à malformação do colágeno na MEC: paredes frágeis dos vasos</p><p>sanguíneos, sangramento nas gengivas e dentes soltos e ossos frágeis. O escorbuto é uma doença</p><p>de deficiência de ácido ascórbico (vitamina C), e o efeito sobre a MEC é devido à necessidade de</p><p>ácido ascórbico como cofator para enzimas que hidroxilam as prolinas e lisinas de colágeno.</p><p>Fibrilas de colágeno e a síndrome de Ehlers-Danlos. Legenda: (a) As fibrilas de colágeno normais são de tamanho e</p><p>espaçamento uniformes. Fibrilas de um paciente com dermatosparaxia (b) mostram dramáticas alterações na morfologia</p><p>da fibrila com efeitos severos na resistência à tração dos tecidos conjuntivos. Fibrilas de um paciente com síndrome de</p><p>Ehlers-Danlos clássica (c) podem mostrar fibrilas compostas (setas).</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09-08-1.jpg</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 11/21</p><p>ligamentos. Aproximadamente 50% do peso seco da artéria aorta é atribuído à elastina. As fibras</p><p>elásticas são 5 vezes mais extensíveis que a borracha. A elastina é sintetizada e secretada por</p><p>fibroblastos e células musculares lisas na forma precursora solúvel que é desaminada e incorporada</p><p>à cadeia de elastina madura.</p><p>Como vimos a MEC é uma coleção de açúcares, proteínas e outras moléculas que atuam não apenas</p><p>como um suporte, mas também como um lugar onde os sinais que afetam a migração e</p><p>diferenciação celular se originam. O estado da MEC desempenha um papel significativo durante o</p><p>envelhecimento que é caracterizado pela redução da função de tecidos e órgãos, assim como de sua</p><p>capacidade regenerativa. O impacto do envelhecimento nas células difere entre os tecidos e</p><p>depende de vários fatores intrínsecos não celulares, incluindo mudanças sistêmicas associadas a</p><p>alterações do sistema imunológico. O envelhecimento da MEC tornou-se um tema importante nas</p><p>últimas décadas, em consequência do rápido aumento da expectativa de vida humana. Outra</p><p>motivação é o fato de que a maioria das doenças relacionadas à idade dizem respeito direta ou</p><p>indiretamente aos tecidos ricos em MEC, como ossos, cartilagens, paredes dos vasos e pele.</p><p>Fibras elásticas.</p><p>Fibras elásticas na MEC de cartilagem elástica.</p><p>Estrutura da MEC em indivíduo jovem e idoso.</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09-09-1-768x395.jpg</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09-10-1-768x347.jpg</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09-11-1-768x363.jpg</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 12/21</p><p>Estrutura da MEC em indivíduo jovem e idoso.</p><p>3. Comunicação celular</p><p>Todas as células do nosso organismo respondem a diferentes tipos de estímulos. Estes estímulos</p><p>podem ser físicos, químicos ou biológicos. As células usam muitas vias de sinalização claramente</p><p>definidas para regular sua atividade. Neste tópico, a atenção é focada nos mecanismos responsáveis</p><p>pela transmissão de informações para a célula. Esses caminhos ou vias de sinalização se dividem</p><p>em dois grupos principais, dependendo de como eles são ativados. A maioria deles é ativada por</p><p>estímulos externos e funciona para transferir informações da superfície da célula para sistemas</p><p>efetores internos. No entanto, alguns dos sistemas de sinalização respondem a informações geradas</p><p>de dentro da célula, geralmente na forma de mensageiros metabólicos. Independente da via de</p><p>sinalização, a informação é transmitida através de interações proteína-proteína ou por elementos</p><p>difusíveis, geralmente referidos como segundos mensageiros.</p><p>A sinalização celular pode ser definida como a ciência de entender como células individuais sentem</p><p>seus ambientes e respondem a estímulos. Você já parou para pensar como tantas células com forma</p><p>e função diferentes podem vir de um óvulo fertilizado? Não?! A resposta é através de vias de</p><p>sinalização celular diferentes!</p><p>Uma característica comum a todos os organismos vivos é a capacidade de coordenar</p><p>constantemente suas atividades por meio de várias vias que recebem e processam sinais</p><p>provenientes do ambiente externo, de outras células dentro do organismo, e também, de diferentes</p><p>regiões dentro da própria célula. A grande maioria das células de um organismo emite e recebe</p><p>sinais. A sinalização celular afeta praticamente todos os aspectos da estrutura e função das células,</p><p>sendo esta uma das principais razões pelas quais este tópico é abordado perto do final da disciplina</p><p>uma vez que a compreensão da sinalização celular requer conhecimento sobre outros tipos de</p><p>atividade celular para unir uma variedade de processos celulares aparentemente independentes.</p><p>Podemos classificar os métodos de comunicação utilizados pelas células em comunicação local e de</p><p>longa distância. A comunicação local ocorre entre células de um mesmo tecido que se localizam</p><p>perto umas das outras, enquanto que a comunicação de longa distância ocorre entre células</p><p>distantes entre si. Como falamos anteriormente, a comunicação célula a célula pode ter como</p><p>gatilho sinais elétricos ou químicos. Os sinais elétricos são transmitidos entre células vizinhas</p><p>através de um tipo de especialização da membrana plasmática conhecida como junções</p><p>comunicantes, explicada em um módulo anterior (módulo 2) (comunicação local) ou entre</p><p>neurônios que utilizam a geração de sinais elétrico para transmitir o impulso nervoso, por exemplo,</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09-12-1-768x617.jpg</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 13/21</p><p>da periferia do corpo (dedo indicador) até o sistema nervoso central. Neste módulo vamos abordar</p><p>os tipos de comunicação celular que tem como gatilho especificamente sinais químicos.</p><p>Vamos começar a discussão desse assunto falando sobre algumas das características gerais que são</p><p>compartilhadas pela maioria das vias de sinalização. As células geralmente se comunicam umas</p><p>com as outras através de moléculas mensageiras extracelulares de maneira que cada tipo de</p><p>sinalização é encontrada em um sistema biológico específico. A partir da interpretação do sinal</p><p>recebido, a célula decide o que fazer, ou seja, se vai morrer, viver, diferenciar, proliferar,</p><p>movimentar ou interagir com outra célula. Os mensageiros extracelulares podem percorrer uma</p><p>distância curta e estimular as células próximas, podem percorrer todo o corpo e estimular células</p><p>distantes, podem ser produzidas e estimular a célula que os produziu, podem estar ligadas a uma</p><p>célula precisando que ocorra o contato entre as células para o estímulo acontecer, ou podem ser</p><p>capazes de estimular uma única célula específica.</p><p>A sinalização celular é iniciada com a liberação de uma molécula mensageira por uma célula que</p><p>está envolvida no envio de mensagens para outras células do corpo. O meio extracelular contem</p><p>centenas de moléculas informacionais diferentes, variando desde de pequenos compostos</p><p>(esteróides e neurotransmissores), a pequenos hormônios proteicos solúveis</p><p>(glucagon e insulina),</p><p>até a enormes glicoproteínas ligadas às superfícies de outras células. As células só podem responder</p><p>a uma mensagem extracelular particular se elas expressarem receptores capazes de reconhecer e se</p><p>ligar especificamente a essa molécula mensageira. A molécula sinal extracelular que se liga ao</p><p>receptor é chamada de ligante e a célula que a produziu é chamada de célula sinalizadora.</p><p>Diferentes tipos de células possuem diferentes tipos de receptores, que lhes permitem responder a</p><p>diferentes ligantes extracelulares que funcionam como estímulos. Geralmente, o ligante</p><p>extracelular liga-se a um receptor na superfície externa da célula que responde ao estímulo,</p><p>chamada célula receptora ou célula-alvo. Essa interação induz uma alteração conformacional no</p><p>receptor que faz com que o sinal seja transmitido através da membrana chegando ao domínio</p><p>citoplasmático do receptor. Uma vez que tenha atingido a superfície interna da membrana</p><p>plasmática, o sinal é transmitido para o interior da célula, levando à resposta apropriada. Portanto,</p><p>as proteínas receptoras das células-alvo apresentam alta sensibilidade e especificidade para os</p><p>ligantes.</p><p>Células diferentes que possuem receptores específicos para um mesmo ligante extracelular podem</p><p>responder de maneira muito diferente a este mensageiro extracelular. Um exemplo disso são as</p><p>células hepáticas e as células musculares lisas que possuem o receptor b2-adrenérgico para</p><p>adrenalina (ligante), mas tem atuações diferentes no organismo uma vez que a ativação deste</p><p>receptor pela adrenalina circulante leva à quebra do glicogênio em uma célula do fígado e</p><p>relaxamento em uma célula muscular lisa. Esses resultados diferentes após a interação com o</p><p>mesmo estímulo inicial (adrenalina) podem ser atribuídos a diferentes proteínas intracelulares que</p><p>se envolvem na resposta nesses dois tipos de células (célula hepática e muscular). Assim, o tipo de</p><p>atividades nas quais uma célula se envolve depende tanto dos estímulos que ela recebe quanto da</p><p>maquinaria intracelular que a célula possui naquele momento específico de sua vida. Assim, as vias</p><p>de transdução de sinal interferem diretamente na alteração do comportamento celular.</p><p>Todas as vias de comunicação celular envolvem uma célula sinalizadora que produz e secreta uma</p><p>molécula sinal ou ligante, que se liga a uma proteína receptora, geralmente, mas nem sempre,</p><p>localizada na superfície da célula-alvo, e esta ligação ativa vias de sinalização intracelular, através</p><p>da ativação de moléculas sinalizadoras intracelulares que, por sua vez, alteram a atividade de</p><p>proteínas intracelulares, denominadas proteínas efetoras, levando a uma resposta da célula-alvo</p><p>fazendo com que ocorra a mudança apropriada.</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 14/21</p><p>Vias de sinalização intracelular.</p><p>3.1. Comunicação célula a célula</p><p>No corpo humano, todas as células respondem a somente dois tipos básicos de sinais fisiológicos:</p><p>elétrico e químico. Os sinais elétricos são mudanças no potencial de membrana da célula, enquanto</p><p>que os sinais químicos são moléculas secretadas pelas células no líquido extracelular. Os sinais</p><p>químicos são responsáveis pela maior parte da comunicação célula a célula que ocorre no</p><p>organismo. As moléculas químicas atuam como ligantes.</p><p>Uma célula pode enviar sinais de químicos de várias maneiras diferentes. As formas de</p><p>comunicação celular são classificadas como direta ou por junções comunicantes, parácrina,</p><p>endócrina, autócrina, justácrina ou dependente de contato e sináptica.</p><p>A sinalização direta é uma transferência de íons ou pequenas moléculas de uma célula para sua</p><p>vizinha através de poros na membrana. Esses poros são formados por proteínas de membrana e são</p><p>chamados de junções comunicantes. Este é o modo mais rápido de comunicação célula-célula e é</p><p>encontrado em locais onde a atividade das células é extremamente rápida e bem coordenada. Um</p><p>exemplo desse processo pode ser encontrado no coração. As células musculares do coração</p><p>comunicam-se umas com as outras por meio de junções comunicantes que permitem que todas as</p><p>células cardíacas se contraiam quase simultaneamente.</p><p>Na sinalização, parácrina ligantes percorrem distâncias curtas através do espaço extracelular até as</p><p>células-alvo, que se encontram perto da célula sinalizadora que está gerando a mensagem. A</p><p>sinalização parácrina é uma maneira de uma célula afetar o comportamento das células vizinhas ao</p><p>secretar substâncias químicas no espaço intercelular comum. Ligantes parácrinos são geralmente</p><p>mediadores químicos de ação local, ou seja, são moléculas limitadas em sua capacidade de viajar</p><p>pelo organismo uma vez que realizam comunicação de curta distância. Um exemplo de ligante</p><p>parácrino são as prostaglandinas, moléculas relacionadas à dor e inflamação.</p><p>Na sinalização endócrina, os ligantes são liberados na corrente sanguínea e podem percorrer todo o</p><p>corpo estimulando células que estão distantes da célula sinalizadora. Os ligantes endócrinos</p><p>também são chamados de hormônios, e eles normalmente atuam em células-alvo em locais</p><p>distantes do corpo. Os ligantes endócrinos podem ser lipossolúveis (esteroides), como os</p><p>hormônios sexuais e adrenais derivados do colesterol, ou podem ser hidrossolúveis (proteicos)</p><p>como os hormônios do crescimento (GH) e folículo estimulante (FSH).</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09-13-1.jpg</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 15/21</p><p>A sinalização autócrina é uma maneira de uma célula alterar seu próprio ambiente extracelular, o</p><p>que, por sua vez, afeta a maneira como a célula funciona. A célula secreta substâncias químicas fora</p><p>de sua membrana e a presença desses produtos químicos no exterior modifica o comportamento</p><p>dessa mesma célula. Durante a sinalização autócrina a célula que está produzindo o ligante</p><p>expressa receptores em sua superfície que respondem a este ligante. Consequentemente, ligantes</p><p>autócrinos vão estimular (ou inibir) as células que os produzem, pois a célula sinalizadora e a</p><p>célula-alvo são a mesma célula. Exemplo de ligante autócrino são os fatores de crescimento</p><p>importantes para a proliferação celular.</p><p>Na sinalização justacrina ou dependente de contato, o ligante é uma proteína integral de membrana</p><p>e, portanto, não é liberado no meio extracelular. Assim, uma proteína localizada na superfície de</p><p>uma célula (ligante) se liga a uma proteína complementar específica (receptor) localizada na</p><p>superfície de outra célula. Duas células adjacentes devem fazer contato físico para se comunicar.</p><p>Este requisito para contato direto permite um controle muito preciso da diferenciação celular</p><p>durante o desenvolvimento embrionário. A sinalização Notch é um exemplo de sinalização</p><p>justácrina.</p><p>Na sinalização sináptica o ligante, denominado neurotransmissor, é liberado pela célula</p><p>sinalizadora (neurônio) e ativa uma única célula-alvo (neurônio, célula muscular ou glândula). Este</p><p>tipo de sinalização é bastante rápida e fugaz. A sinalização sináptica é encontrada no sistema</p><p>nervoso e é um tipo altamente específico e localizado de sinalização parácrina entre duas células</p><p>nervosas ou entre uma célula nervosa e uma célula muscular ou glandular. Exemplo de ligante</p><p>justácrino é a acetilcolina, um neurotransmissor muito importante no organismo humano.</p><p>Tipos de sinalização celular.</p><p>PARA SABER MAIS!</p><p>As citocinas são moléculas de sinalização celular com diferentes papéis no organismo. Saiba mais</p><p>acessando o artigo intitulado Citocinas e dor, publicado na Revista Brasileira de Anestesiologia em</p><p>2011, disponível no link abaixo.</p><p>Clique para acessar.</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09-14-1-768x376.jpg</p><p>http://www.scielo.br/pdf/rba/v61n2/v61n2a14.pdf</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e</p><p>comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 16/21</p><p>3.2. Vias de sinalização</p><p>A maioria das vias de sinalização consiste basicamente em cinco passos: uma molécula</p><p>sinalizadora, que se liga à uma proteína receptora, que ativa moléculas de sinalização intracelular e</p><p>alteram proteínas-alvo que geram uma resposta na célula-alvo.</p><p>A sinalização celular faz parte de um sistema complexo de comunicação que governa as atividades</p><p>celulares básicas e coordena as ações das células. A capacidade das células de perceber e responder</p><p>corretamente ao seu microambiente é a base do desenvolvimento, reparo tecidual e imunidade,</p><p>bem como da homeostase normal do tecido. Erros no processamento de informações celulares são</p><p>responsáveis por doenças.</p><p>A rota de sinalização específica de uma célula depende do tipo de receptor que é ativado pelo</p><p>ligante. Vamos falar sobre as duas vias principais de transdução de sinal, mas tenha em mente que</p><p>existem outras maneiras pelas quais os sinais extracelulares podem ter um impacto sobre uma</p><p>célula.</p><p>Receptores para sinalização celular são principalmente de dois tipos, receptores de superfície</p><p>celular e receptores intracelulares ou internos. A localização do receptor está diretamente</p><p>relacionada com a natureza química do sinal ao qual ele responde. Os receptores de superfície</p><p>celular respondem a ligantes hidrossolúveis como hormônios proteicos (sinalização endócrina),</p><p>neurotransmissores (sinalização sináptica) e fatores de crescimento (sinalização autócrina). Já os</p><p>receptores intracelulares respondem a ligantes lipossolúveis como hormônios esteroides</p><p>(sinalização endócrina) e óxido nítrico (sinalização parácrina).</p><p>A velocidade com que uma resposta é gerada após a ligação do ligante ao seu receptor específico</p><p>não depende apenas da natureza do ligante, mas também do tipo de resposta da célula-alvo.</p><p>Existem respostas que envolvem mudanças em proteínas já existentes na célula e respostas que</p><p>envolvem mudanças na expressão gênica e na síntese de novas proteínas. No primeiro tipo de</p><p>resposta, a célula responde rapidamente ao estímulo, por exemplo, o caso de um canal iônico</p><p>ativado pela ligação de uma molécula como a acetilcolina. Para o canal iônico ser ativado, ele</p><p>precisa apenas ser fosforilado o que ocorre em segundos. Já no segundo tipo de resposta a célula</p><p>demora mais tempo pois precisa ativar a transcrição de um gene e a produção de proteínas</p><p>específicas.</p><p>Receptores de superfície celular e receptores intracelulares.</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09-15-1-768x285.jpg</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 17/21</p><p>Há um grande número de vias de sinalização intracelular responsáveis pela transmissão de</p><p>informações dentro da célula. A maioria responde a estímulos externos que chegam à superfície</p><p>celular, geralmente na forma de um sinal químico (neurotransmissor, hormônio ou fator de</p><p>crescimento), que é recebido por receptores na superfície celular que funcionam como antenas</p><p>moleculares embutidas na membrana plasmática. Esses receptores, então, transferem informações</p><p>através da membrana usando uma variedade de transdutores e amplificadores de sinais que</p><p>envolvem um repertório diversificado de vias de sinalização intracelular.</p><p>Ligantes, como as proteínas incapazes de entrar nas células, podem interagir com os receptores da</p><p>superfície celular e executar seu processo de sinalização. Os receptores da superfície celular são</p><p>proteínas transmembrana cuja porção extracelular possui o sítio de ligação para a molécula de</p><p>sinalização e a porção intracelular ativa proteínas no citosol que, de diferentes maneiras, regulam a</p><p>transcrição gênica no núcleo. Moléculas sinalizadoras que são capazes de se difundir pela bicamada</p><p>lipídica e alcançar o citosol da célula podem interagir com receptores internos e executar o processo</p><p>de sinalização. Moléculas esteroides e óxido nítrico são exemplos de moléculas de sinalização que</p><p>podem se ligar a receptores internos participando do processo de sinalização intracelular.</p><p>Os receptores da superfície celular são proteínas integrais da membrana e, como tal, possuem três</p><p>regiões básicas denominadas domínio extracelular ou de ligação ao ligante, domínio</p><p>transmembranar e domínio citoplasmáticos ou intracelulares. O domínio extracelular é aquele que</p><p>interage com o ligante. O domínio transmembranar é aquele que ancora o receptor à membrana</p><p>celular. Já o domínio intracelular é aquele que reage à ligação do ligante, interagindo de alguma</p><p>forma com outras moléculas, levando à geração de segundos mensageiros.</p><p>Diversas variações distintas na estrutura do receptor foram identificadas. Alguns receptores são</p><p>proteínas simples de passagem única, como muitos receptores do hormônio de crescimento.</p><p>Outros, como o receptor de insulina, têm mais de uma subunidade. Outra classe, que inclui o</p><p>receptor beta-adrenérgico, é passada pela membrana sete vezes.</p><p>A maioria das proteínas receptoras localizadas na superfície celular pertence a três classes distintas</p><p>definidas por seus mecanismos de transdução de sinais: os receptores acoplados à proteína G, os</p><p>receptores ligados a enzimas e os receptores associados a canais iônicos.</p><p>Os receptores acoplados à proteína trimérica de ligação a GTP (proteína G) são proteínas</p><p>transmembrana de sete passagens. Isto significa que a cadeia polipeptídica atravessa a membrana</p><p>sete vezes. Quando uma molécula química - um hormônio ou outro ligante - liga-se ao receptor do</p><p>lado de fora da célula, isso desencadeia uma série de reações químicas que incluem a ativação da</p><p>proteína G, a transformação do GTP em GDP, a produção do segundo mensageiro e a ativação de</p><p>uma proteína efetora intracelular. São os segundos mensageiros que iniciam uma cascata de</p><p>reações enzimáticas que levam à resposta celular. Este método de sinalização é bastante rápido e</p><p>capaz de amplificar o sinal pois o acoplamento de uma única molécula de ligante resulta</p><p>Resposta rápida e resposta lenta.</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09_pag31-1-768x684.jpg</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 18/21</p><p>rapidamente em milhares de moléculas de segundos mensageiros atuando em ainda mais moléculas</p><p>de enzimas e assim por diante. Assim, a resposta a um pequeno estímulo pode ser muito grande.</p><p>Esta classe de receptores atua indiretamente na regulação da atividade de uma proteína-alvo ligada</p><p>à membrana plasmática, que pode ser tanto uma enzima como um canal iônico. Quando o segundo</p><p>mensageiro ativa um canal iônico o receptor é denominado metabotrópico. Um exemplo de</p><p>receptor acoplado à proteína G é o receptor adrenérgico (metabotrópico). Quando a adrenalina</p><p>(ligante) se liga ao receptor adrenérgico o receptor leva à ativação da adenilato ciclase. Esta enzima</p><p>catalisa a produção de AMP cíclico (AMPc) a partir de ATP. O AMPc é o segundo mensageiro</p><p>responsável por ativar a proteína quinase A (PKA) que fosforila o canal de cálcio levando a sua</p><p>abertura e, consequentemente, entrada deste íon na célula. Portanto, resumidamente, o mecanismo</p><p>de ação dos receptores acoplados à proteína G envolve uma enzima localizada na membrana</p><p>plasmática (adenilato ciclase), um segundo mensageiro (AMPc) que ativa uma proteína efetora</p><p>(PKA) que leva a resposta celular.</p><p>Em contraste com os receptores acoplados à proteína G, outros receptores da superfície celular</p><p>estão diretamente ligados a enzimas intracelulares. Quando ativados estes receptores funcionam</p><p>diretamente como enzimas ou ativam enzimas. A maior família de tais receptores ligados a enzimas</p><p>compreende o receptor tirosina quinase, que fosforilam proteínas em resíduos de tirosina. Esta</p><p>família inclui os receptores para a maioria dos</p><p>fatores de crescimento, de maneira que a</p><p>fosforilação da tirosina por estes receptores tem sido particularmente bem estudada como um</p><p>mecanismo de sinalização envolvido no controle do crescimento e diferenciação de células animais,</p><p>sendo a fosforilação de resíduos de tirosina um mecanismo de sinalização chave na resposta das</p><p>células à estimulação do fator de crescimento. Até agora, mais de 50 tipos de receptores tirosina</p><p>quinase foram identificados, incluindo os receptores para o fator de crescimento endotelial (EGF),</p><p>o fator de crescimento derivado de plaqueta (PDGF), insulina e muitos outros fatores de</p><p>crescimento. A ligação de ligantes (por exemplo, fatores de crescimento) aos domínios</p><p>extracelulares destes receptores ativa os seus domínios citosólicos, resultando na fosforilação de</p><p>ambos do receptor e da proteína-alvo intracelular que propagam o sinal iniciado pela ligação ao</p><p>fator de crescimento. Este tipo de receptor é bastante comum na sinalização parácrina e autócrina.</p><p>A última classe de receptor consiste em receptores associados a canais iônicos. Nesta classe, o</p><p>receptor é o próprio canal iônico ou ativa um canal iônico. Quando uma molécula sinalizadora se</p><p>liga a um canal iônico na parte externa da célula, isso desencadeia a mudança da conformação da</p><p>proteína e o canal se abre, permitindo que os íons se movam para dentro ou fora da célula seguindo</p><p>seus gradientes eletroquímicos e alterando assim a polarização da membrana celular. Alguns canais</p><p>iônicos respondem a estímulos não químicos da mesma maneira, incluindo mudanças na carga</p><p>elétrica ou distúrbios mecânicos da membrana. Esta classe de receptor também é conhecida como</p><p>receptores ionotrópicos e estão envolvidos na sinalização sináptica rápida entre células.</p><p>Classes de receptores.</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09-17--768x754.jpg</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 19/21</p><p>Os últimos receptores são os intracelulares. Como vimos, os ligantes que ativam estes receptores</p><p>são moléculas lipossolúveis. Os receptores intracelulares podem estar localizados no citoplasma ou</p><p>no núcleo da célula. Quando o ligante se liga no receptor leva a uma mudança conformacional</p><p>capaz de ativar a proteína receptora. Este complexo ligante-receptor funciona como um fator de</p><p>transcrição gênica e se liga à região reguladora do gene-alvo ativando a transcrição gênica. Um</p><p>exemplo de receptor intracelular é o receptor de cortisol. O cortisol é um hormônio derivado do</p><p>colesterol, portanto é um ligante lipossolúvel. Sendo assim, o cortisol difunde diretamente através</p><p>da bicamada lipídica da membrana e, quando chega no citoplasma, se liga ao seu receptor. O</p><p>receptor de cortisol é uma proteína nuclear, ou seja, vai atuar no núcleo da célula. Após a ligação</p><p>cortisol-receptor ocorre uma mudança conformacional na proteína receptora e o complexo</p><p>receptor-cortisol ativado se desloca em direção ao núcleo da célula onde se liga à região reguladora</p><p>do gene-alvo ativando a transcrição gênica e gerando a resposta celular.</p><p>Na fisiologia celular, um sistema de segundo mensageiro é um método de sinalização celular, pelo</p><p>qual uma molécula sinalizadora difusível é rapidamente gerada / liberada, e pode então ativar</p><p>proteínas efetoras dentro da célula para exercer uma resposta celular. Os segundos mensageiros são</p><p>um dos componentes das cascatas de transdução de sinal. A maioria dos receptores de superfície</p><p>celular quando ativados transmitem sinais por meio de pequenas moléculas denominadas</p><p>mediadores intracelulares pequenos ou segundos mensageiros. Estas pequenas moléculas podem</p><p>exercer o seu efeito ligando-se e ativando moléculas efetoras, como proteínas quinases, canais</p><p>iônicos e uma variedade de outras proteínas, continuando assim a cascata de sinalização.</p><p>Existem três tipos básicos de moléculas que funcionam como segundos mensageiros:</p><p>Moléculas hidrofóbicas: moléculas insolúveis em água, como diacilglicerol e fosfatidilinositol,</p><p>que estão associadas à membrana e se difundem da membrana plasmática para o espaço</p><p>justamembranar, onde podem alcançar e regular proteínas efetoras associadas à membrana.</p><p>Moléculas hidrofílicas: moléculas solúveis em água, como cAMP, cGMP, IP3 e Ca , que estão</p><p>localizadas dentro do citosol.</p><p>Gases: óxido nítrico e monóxido de carbono, que podem se difundir através do citosol e através</p><p>das membranas celulares.</p><p>Esses mensageiros intracelulares têm algumas propriedades em comum como o fato de que eles</p><p>podem ser sintetizados / liberados e utilizados novamente em reações específicas por enzimas ou</p><p>canais iônicos. Alguns (como o Ca ) podem ser armazenados em organelas especiais e liberados</p><p>rapidamente quando necessário. Além disso, sua produção / liberação e destruição pode ser</p><p>localizada, permitindo que a célula limite o espaço e o tempo da atividade do sinal.</p><p>Receptor intracelular de cortisol.</p><p>2+</p><p>2+</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/wp-content/uploads/2018/09/aula_biocel_top09-18.jpg</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 20/21</p><p>Diferentes terminologias são utilizadas para diferenciar mensageiros ou moléculas intracelulares,</p><p>especificamente efetores primários, segundos mensageiros e efetores secundários. Efetores</p><p>primários incluem adenilato ciclase, guanilato ciclase, fosfolipase-C, fosfolipase-A e o receptor de</p><p>tirosina quinase. O segundo mensageiro inclui o AMPc, o GMPc, o IP3 e o DAG. Os efetores</p><p>secundários incluem proteína quinase A (PKA), proteína quinase G (PKG), proteína quinase C</p><p>(PKC) e íons cálcio.</p><p>4. Conclusão</p><p>A MEC determina a estrutura e função do tecido através de uma complexa rede de macromoléculas.</p><p>A composição da MEC difere entre os tipos de tecido. Embora sua função principal seja de fornecer</p><p>um suporte essencial para as células, a MEC também regula os processos controlando a</p><p>comunicação celular. As células geralmente se comunicam usando sinais químicos. Esses sinais</p><p>químicos são frequentemente secretados da célula e liberados no espaço extracelular. Para detectar</p><p>um sinal (isto é, para ser uma célula-alvo), uma célula deve ter o receptor correto para aquele sinal.</p><p>Quando uma molécula de sinalização se liga ao seu receptor, altera a forma ou atividade do</p><p>receptor, desencadeando uma mudança dentro da célula.</p><p>5. Referências</p><p>BRUCE, A et al. Fundamentos da Biologia Celular. 4.ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.</p><p>COOPER, G.M.; HAUSMAN, R.E. A célula: uma abordagem molecular. Tradução de Maria Regina</p><p>Borges-Osório. 3. ed. Porto Alegre: Artmed, 2007.</p><p>JUNQUEIRA, L. C. U.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro:</p><p>Guanabara Koogan, 2012.</p><p>LODISH, H. et al. Biologia celular e molecular. Tradução de Adriana de Freitas Schuck Bizarro</p><p>et al. 7. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014.</p><p>OLIVEIRA, C. M. B. et al. Citocinas e dor. Rev Bras Anestesiol. 2011; 61:255-65.</p><p>ROBERTIS, E.M.F.; HIB, J.R. Bases da biologia celular e molecular. 4. ed. rev. e atual. Rio de</p><p>Janeiro, RJ: Guanabara Koogan, 2014.</p><p>YouTube. (2013, julho, 10). Ácido hialurônico – antes e depois 1. 5min10seg. Disponível</p><p>em: <https://www.youtube.com/watch?v=iZ9S1u_IHog>. Acesso em: 26 jul. 2018.</p><p>24/03/2022 16:42 Matriz extracelular e comunicação celular</p><p>https://cead.uvv.br/conteudo/aula/matriz-extracelular-e-comunicacao-celular/?disciplina=biologia-celular&posicao=9 21/21</p><p>YouTube. (2013, agosto, 18). Reportagem da rede Record sobre a síndrome de Ehlers-</p><p>Danlos. 7min39seg. Disponível em: < https://www.youtube.com/watch?v=Ai7wZTFJxbA >.</p><p>Acesso em: 26 jul. 2018.</p><p>YouTube. (2016, outubro, 04). A especialização celular (diferenciação) – Biologia do</p><p>desenvolvimento. 8min36seg. Disponível em: < https://www.youtube.com/watch?</p><p>v=A8TNQxTr3ck >. Acesso em: 26 jul. 2018.</p><p>YouTube. (2010, fevereiro, 14). Nerve impulse animation. 0min59seg. Disponível em:</p><p>< https://www.youtube.com/watch?v=dSkxlpNs3tU</p><p>>. Acesso em: 26 jul. 2018.</p><p>YouTube. (2010, julho, 29). Receptor acoplado à proteína G que utiliza AMPc como</p><p>segundo mensageiro. 3min00seg. Disponível em: < https://www.youtube.com/watch?</p><p>v=pBvCmRk5I34>. Acesso em: 26 jul. 2018.</p><p>YouTube. (2014, março, 16). Via de sinalização de receptor tirosinoquinase (RTK).</p><p>3min26seg. Disponível em: < https://www.youtube.com/watch?v=hwYeZoFa1nw>. Acesso</p><p>em: 26 jul. 2018.</p><p>YouTube. (2015, novembro, 22). Mudança conformacional de receptor ionotrópico.</p><p>2min28seg. Disponível em: < https://www.youtube.com/watch?v=x34QF97Y3iA >. Acesso</p><p>em: 26 jul. 2018.</p><p>YouTube. (2015, novembro, 24). Mecanismo de accion glucocorticoides. 3min06seg.</p><p>Disponível em: < https://www.youtube.com/watch?v=F4gjU1ZKt9U > Acesso em: 26 jul.</p><p>2018.</p>