aula comunicação celular

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Sinalização celular
•Moléculas sinalizadoras 
(proteínas, peptídeos, aminoácidos, hormônios, gases)
•Receptores
•Proteínas - alvo
Importância dos processos de sinalização
Seres unicelulares
Seres multicelulares
Cada célula é programada para responder a 
combinações específicas de moléculas sinalizadoras
Respostas a estímulos externos
• Movimento na direção (ou contrário) ao 
estímulo (migração)
• Alteração do metabolismo
• Secreção
• Diferenciação
• Crescimento celular
• Divisão celular
Princípios Gerais da comunicação Celular – Biosinalização
1. Uma molécula sinalizadora se liga a 
um receptor
2. Ativação da cadeia de sinalização
3. Uma ou mais proteínas sinalizadoras 
interagem com proteína alvo
4. Alteração da proteína alvo - efeito
Etapas da Sinalização
Resposta 
celular
1) Síntese e liberação da 
molécula sinalizadora pela 
célula sinalizadora
2) Transporte da 
molécula sinalizadora até
a célula alvo
3) Detecção do sinal pela 
célula alvo através de um 
receptor específico
4) Modificação do metabolismo, da 
função ou do desenvolvimento celular 
acionada pelo complexo sinal-receptor
Tipos de sinalização
1) Endócrina
2) Sináptica
4) Autócrina
5) Dependente de contato
3) Parácrina
SINALIZAÇÃO CELULAR
Figure 15-4 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Sinalização Endócrina
A molécula sinalizadora (hormônio) age na célula alvo distante 
do sítio de síntese
Célula (glândula) 
endócrina
Corrente sanguínea
Célula-alvo
Receptor
Resposta 
celular
Fenda Sináptica
Célula pós-sináptica
Receptor
Sinapse
Sinalização Sináptica
A molécula sinalizadora (neurotransmissor) age em uma célula 
alvo próxima de onde ela foi formada.
Axônio
Neurônio pré-sináptico
Vesícula Sináptica
Resposta 
celular
Meio
extracelular
Receptor
Sinalização Parácrina
As moléculas sinalizadoras (mediadores locais) agem em 
múltiplas células-alvo, próximas do local de sua síntese. Ex: 
fatores de crescimento, citocinas, interleucinas, eicosanóides e 
neurotransmissores
Célula-alvo
Célula-alvo
Célula-alvo
Célula sinalizadora
Receptor
Receptor
Resposta 
celularResposta celular
Resposta 
celular
Sinalização Autócrina
A célula responde a substâncias liberadas por ela mesma. As 
moléculas sinalizadoras são os mediadores locais, como por 
exemplo alguns fatores de crescimento
Receptor
Meio
extracelular
Resposta celular
Sinalização Contato-Dependente
Proteínas ligadas à membrana plasmática de uma célula podem 
interagir com receptores de uma célula adjacente. 
Ex: Fator de crescimento epidérmico (EGF)
Proteína
Célula sinalizadora
Receptor
Célula-alvo
Resposta 
celular
Moléculas sinalizadoras
• Óxido nítrico (gás)
• Neurotransmissores (acetilcolina, 
adrenalina, etc)
• Hormônios esteroidais (receptores 
intracelulares nucleares)
• Hormônios peptídicos e não peptídicos
Diversos Sinais Iniciam a Sinalização Intracelular
FATORES DE 
CRESCIMENTO
MATRIZ 
EXTRACELULAR
HORMÔNIOS
CITOCINAS
MOLÉCULAS SINALIZADORAS 
NA MEMBRANA 
DE OUTRAS CÉLULAS
NEUROTRANSMISSORES
MORFÓGENOS
Um mesmo sinal pode causar diferentes efeitos em 
diferentes células
Célula muscular 
cardíaca
Célula muscular 
esquelética
Célula de glândula 
salivar
acetilcolina
acetilcolina
acetilcolina
acetilcolina
Diminuição na contração
contração
secreção
Combinações de Sinais Induzem 
Respostas Celulares Diferentes
Complexidade e Sinalização Celular
http://www.mfpl.ac.at/index.php?cid=51
Max Perutz Laboratories
Receptores
A maioria das moléculas sinalizadoras são 
hidrofílicas e se ligam a receptores na 
superfície celular
Algumas podem se difundir pela membrana e 
chegar ao núcleo (hidrofóbicas),
Transportadas por carreadores
Receptores intracelulares
Receptores na superfície celular
Sinalização por NO (óxido nítrico)
Terminal nervoso 
ativado
acetilcolina
Célula endotelial
NO ligado a proteína 
alvo (guanilil ciclase)
Difusão rápida do NO 
através da membrana
Relaxamento rápido da 
célula muscular lisa
Célula muscular
Ativa a NO sintase
Sinalização por Hormônios 
Os receptores são intracelulares (citosólicos ou nucleares) e irão regular a 
expressão gênica
Receptor ativo
Receptor inativo
Sinal (Ligante) Ambiente 
Extracelular
Membrana 
PlasmáticaReceptor 
Moléculas Sinalizadoras
Intracelulares 
Proteína Reguladora 
da Expressão Gênica
Enzima 
Metabólica
Proteínas
Estruturais
ALTERAÇÃO
MORFOLÓGICA
ALTERAÇÃO
METABÓLICA
ALTERAÇÃO DA
EXPRESSÃO GÊNICA
Alteração da transcrição
gênica Independente da transcrição gênica
Figure 15-6 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
CURSO TEMPORAL DA SINALIZAÇÃO
Principais classes de receptores de 
superfície celular
1) Receptores associados a canal iônico
2) Receptores associados à proteína G
3) Receptores associados a enzimas
Classes de receptores de superfície
Receptor associado a canal iônicoReceptor associado à proteína G
Receptor associado a enzimas
Molécula sinalizadora 
em forma de dímero
Molécula sinalizadora 
em forma de dímero
Domínio catalítico 
inativo
Domínio catalítico 
ativo
Enzima ativada
Molécula sinalizadora
Molécula sinalizadora
Molécula sinalizadora
Enzima 
ativada
Enzima
Proteína G ativadaProteína G
Receptor associado a canal iônico
Receptor associado à proteína G
Receptor associado a enzimas
ou
Receptores ligados à proteínas G
Receptores de superfície 
Sinalização ocorre através de receptores associados à proteínas G
RECEPTOR
PROTEÍNA G
Sinalização via proteína G
Inativação da subunidade Į da proteína G
Algumas proteínas G ativam enzimas ligadas à
membrana
Ex: adenilato ciclase e fosfolipase C
Ligante Ambiente 
Extracelular
Membrana 
PlasmáticaReceptor 
SEGUNDOS MENSAGEIROS são 
Moléculas Sinalizadoras Intracelulares
Molécula Sinalizadora
Intracelular, cujos níveis
são alterados após 
ativação do receptor pelo ligante, 
chamado  de  “1º  mensageiro”
Segundo
Mensageiro
EFEITOS BIOLÓGICOS
Exemplos: 
Cálcio, AMPc, GMPc, DAG, IP3
Proteínas G agem em conjunto com a adenilato ciclase
O Ca2+ na sinalização intracelular
As células mantêm um baixo nível de Ca2+ no citosol bombeando-o para fora da 
célula, para dentro do ER e mitocôndria e ligando-se a proteínas intracelulares
O complexo Ca2+-calmodulina
Receptores ligados a enzimas
• Tirosina quinase
• Associados à tirosina quinase
• Tirosina fosfatase
• Serina-Treonina quinase (fosforilação)
• Guanilato ciclase – cGMP
• Associados à histidina quinase
Receptores tirosina-quinase
EGF – Fator de crescimento epidermal
IGF – Fator de crescimento tipo insulina
NGF – Fator de crescimento neuronal
PDGF – Fator de crescimento derivado de plaquetas
FGF – Fator de crescimento de fibroblastos
VEGF – Fator de crescimento do endotélio vascular
Receptores tirosina-quinase se OLIGOMERIZAM
FGF ligado ao 
glicosaminoglicano
PDGF – Fator de crescimento derivado de plaquetas
FGF – Fator de crescimento de fibroblastos
Proteoglicano heparan-
sulfato transmembrânico
Cadeia glicosaminoglicano do 
proteoglicano
CITOSOL
Receptor de FGFReceptor de PDGF
Ativação de um receptor Tirosina - quinase resulta na 
ativação de diversas proteínas e amplificação do sinal
Proteínas sinalizadoras 
intracelulares ligadas a 
tirosinas fosforiladas
Receptor tirosina-
quinase ativado
Molécula sinal
ESPAÇO 
EXTRACELULARCITOSOL
Os receptores tirosina-quinase
ativam a Ras pela:
Ativação de GEFs (fatores de troca 
de nucleotídeos)
A Ras pode ativar uma cascata de 
fosforilação
Sinalização celular
Moléculas 
Sinalizadoras
extracelulares
Sinalização 
por 
receptores
Tipos de sinais
Necessitam de receptores extracelulares (não atravessam a membrana 
livremente): proteínas, peptídeos, neurotransmissores, etc.
Atravessam livremente a membrana: molécolas pequenas 
hidrofóbicas (gases, hormônios)
Endócrinos
Parácrinos
Autócrinos
Dependentes de contato
Sinápticos
superfície celular
Intracelulares
Ligados a canais iônicos
Ligados a proteína G
Ligados a enzimas
Tirosina-quinase/ou associados
Serina/treonina-quinase
Guanilato ciclase
Receptor 
Em algumas vias, a Ativação do Receptor Resulta em Indução 
de Atividades Enzimáticas Específicas
Molécula Sinalizadora
Intracelular, cuja atividade é 
regulada por uma alteração 
pós-traducional, como 
fosforilação (cinase)
desfosforilação (fosfatase).
Ligante
Receptor 
EFEITOS BIOLÓGICOS
Cascata Sinalizadora
Cinases e fosfatases constituem 
2-4% do genoma na maioria dos 
eucariotos! 
Resíduos alvo:
Tyr
Ser
Thr
SÍNTESE E 
DEGRADAÇÃO 
DE 
NUCLEOTÍDEOS 
CÍCLICOS
MÉTODOS DE ESTUDO
Adenilil ciclase
Fosfodiesterase
Ainda	
  são	
  regras….	
  
Ocitocina,	
  
vasopressina	
  
H.	
  
Adrenocor3cotrófi
co	
  /	
  cor3cotrofina	
  
H.	
  Liberador	
  de	
  
cor3cotrofina	
   H.	
  Liberador	
  do	
  h.	
  de	
  crescimento	
  
H.	
  Liberador	
  das	
  
gonadotrofinas	
  
Fatores	
  de	
  crescimento	
  
semelhantes	
  a	
  insulina	
  
Mul3plos	
  
fatores	
  
liberadores	
  
da	
  prolac3na	
  
H.	
  Liberador	
  da	
  
3reotrofina	
  
H.	
  Es3mulador	
  da	
  
3reóide	
  /	
  
3reotrofina	
  
Glucagon	
  e	
  H.	
  crescimento	
  Vs.	
  insulina	
  
3	
  4pos	
  básicos	
  de	
  disfunções:	
  
	
  
1-­‐	
  Excesso	
  
	
  
2.	
  Deficiência	
  
	
  
3.	
  Resposta	
  anormal	
  dos	
  
tecidos	
  alvos	
  
Causas:	
  
	
  
•  Tumores	
  benignos	
  (adenomas);	
  
•  Tumores	
  malignos	
  da	
  gl.	
  Endócrina;	
  
•  Tumores	
  não	
  endócrinos	
  
•  Substâncias	
  exógenas	
  (Ex:	
  fármacos)	
  	
  -­‐	
  causa	
  
iatrogênica	
  
Atrofia	
  das	
  glândulas	
  
Causa	
  mais	
  comum	
  é	
  a	
  atrofia	
  da	
  glândula	
  devido	
  a	
  um	
  
processo	
  patológico.	
  
Hiperinsulinemia	
  
Ex:	
  sindrome	
  da	
  femilização	
  tes3cular	
  	
  
Centro	
  da	
  fome	
  
Centro	
  da	
  saciedade	
  
•  Animais	
  com	
  centro	
  
da	
  fome	
  destruído:	
  
param	
  de	
  comer	
  
•  Animais	
  com	
  centro	
  
da	
  saciedade	
  
destruído:	
  obesos	
  
•  Animais	
  com	
  centro	
  da	
  
fome	
  destruído:	
  param	
  de	
  
comer	
  
•  Animais	
  com	
  centro	
  da	
  
saciedade	
  destruído:	
  
obesos	
  
Vias	
  eferentes:	
  Vias	
  aferentes:	
  
Complexo!!!!	
  
Duas	
  teorias:	
  
•  Glicostá3ca	
  
•  Lipostá3ca	
  –	
  lep3na	
  
Porém	
  seres	
  humanos	
  obesos:	
  
níveis	
  elevados	
  de	
  lep3na	
  
Vias	
  aferentes:	
  
•  Pep\dieo	
  Grelina:	
  
aumenta	
  a	
  fome	
  
(secretado	
  pelo	
  
estômago)