Resumo Biossinalização

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Resumo ­ Biossinalização 
A biossinalização trata­se de uma cascata de eventos gerada pela comunicação entre várias células de diferentes tecidos ou do mesmo tecido, ou até mesmo na própria célula que recebeu o sinal. Os processos de biossinalização estão presentes não só em seres humanos, mas também em plantas, microrganismos, e em todos os seres vivos.
Importância da biossinalização:
→ Durante o desenvolvimento embrionário, a biossinalização é importante para que ocorra a diferenciação celular;
→ Importante para a atividade metabólica em diferentes tecidos (Ex: Canais iônicos no tecido neural, no tecido muscular, etc.)
Receptores não estão somente na membrana plasmática, há receptores dentro da célula. O sinal pode vir de dentro da célula ou de fora. Se eu tenho um receptor ligado à membrana plasmática, o sinal pode ter que atravessar a bicamada lipídica para agir no receptor solúvel dentro da célula, e as vezes esse receptor ainda migra para dentro do núcleo para o DNA regular a produção de RNAm para a síntese de determinadas enzimas.
Características gerais dos receptores:
→ Especificidade entre receptor e ligante;
→ Complementariedade;
→ Geralmente são proteicos;
→ O antagonista (inibidor) tem estrutura semelhante ao ligante agonista;
→ Não é preciso uma concentração muito alta de ligantes para que a resposta seja gerada, pois uma característica é a AMPLIFICAÇÃO DE SINAL;
→ Os receptores são sensíveis: Um pequeno aumento na concentração do sinal geralmente já é o suficiente para desencadear a resposta;
→ Cooperatividade: Em alguns casos, existem outros sítios no receptor, onde ligam­se modulares positivos ou negativos, que podem facilitar ou dificultar a geração da resposta (modulação alostérica).
O que é amplificação de sinal?
Exemplo:
Um sinal desencadeia a mobilização de dez mil moléculas de glicose. Como isso ocorre? Ativada, a proteína Gs produz em torno de 20 AMPc, esses 20 AMPc ativam 10 PKA, cada PKA fosforila ao menos 10 moléculas de kinase da fosforilase, e cada kinase vai fosforilar ao menos 10 glicogênio fosforilases, e cada uma dessas enzimas vai remover no mínimo 10 glicogênios. Portanto, essa amplificação será de pelo menos de 10 mil vezes.
isso,
 
o
 
AMPc
 
ativa
 
PKA
 
(proteína
 
kinase
 
A),
 
que
 
vai
 
fosforilar
 
alvos.Receptores GPCR:
→ Receptor que atravessa a bicamada lipídica 7 vezes, ou seja, são receptores com 7 domínios transmembrana. O receptor é ACOPLADO à proteína G, e esta faz parte do processo de biossinalização. Eles funcionam através de 3 compenentes:
1. O receptor em si
2. Proteína G, que facilita na sinalização
3. Uma enzima efetora
→ Dependendo do tipo de proteína G ligado ao receptor, diferentes enzimas podem ser ativadas;
→ A enzima é ativada apenas por UMA subunidade da proteína G (subunidade alfa).
Proteína G:
→ Proteína que tem a capacidade de se ligar ao GTP, tornando­se ativa, sendo capaz de ativar seu alvo (pode ser a adenilil­ciclase ou a fosfolipase C). Possui subunidades alfa, beta e gama.
→ Proteína Gs:
Quando eu ativo um receptor acoplado à proteína Gs, essa subunidade ligada em GDP, troca esse GDP por GTP (agem apenas como ligante, não possuem função energética), tornando­se ativa. Ativa, a subunidade alfa dissocia­se e interage com a enzima ADENILIL­CICLASE, ativando­a.
A enzima pega o ATP presente no citosol (a célula precisa de ATP para funções energéticas, mas também para retirar dessas moléculas grupos fosfato, pela ação de kinases), nesse caso, o ATP é transformado em AMPcíclico (tira um fosfato sobre ADP, tira mais um, sobra AMP). Como consequência, a concentração de AMPc no citosol aumenta, em resposta a
→ Proteína Gi:
Os sinais que agem em receptores acoplados à proteína Gi levam à inibição da atividade da adenilil­ciclase, o AMPc está sendo degradado, já que a enzima está sendo produzida numa taxa basal, a degradação é mais rápida que a produção, o efeito é a diminuição da concentração de AMPc.
Um sinal extracelular pode ter efeitos completamente diferentes, isso depende do tipo de receptor. Ex: Acetilcolina age em receptor nicotínico (GPCR) e muscarínico (canal iônico), gerando efeitos completamente diferentes. Depende também do tecido, da localização no sistema nervoso central. Adrenalina: receptores alfa e beta adrenérgicos.
→ Proteína Gq:
O que acontece quando um agonista liga em um receptor acoplado à proteína Gq? ­ Essa proteína também possui subunidades alfa, beta e gama, também vai trocar GDP por GTP, se tornar ativa, dissociar a parte alfa e ativar a enzima. Mas nesse caso, a enzima é a fosfolipase C (quebra lipídeo). Quando o lipídeo de membrana (PIP2 – fosfatidil inositol bifosfato) é quebrado, dá origem a outras duas moléculas: Diacilglicerol (glicerol com 2 ácidos graxos) e Inositol trifosfato (IP3). Tanto o diacilglicerol quanto o IP3 agem em alvos distintos e convergem para a ativação de outra kinase (PKC).
→ O IP3 abre canais de cálcio do retículo endoplasmático;
→ O diacilglicerol se liga e a tiva a proteína kinase C. O cálcio liberado do retículo endoplasmático termina de ativar a PKC;
→ Tanto DAG quanto o cálcio ativam a PKC.
~Cálcio: Envolvido em diversas respostas = neurotransmissão, contração muscular, ativação do PKC e outras enzimas importantes no metabolismo, ativação de diversas proteínas, cascata de ativação plaquetária, etc.
Como o AMPc e seu aumento de concentração ativa PKA?
Para que a enzima realize sua função agindo sobre o alvo é preciso que ela se ligue ao seu substrato, se a região do PKA que liga e fosforila o alvo estiver ligada a um sítio regulador, não vai encontrar o alvo para fosforilar. Quando aumenta a concentração de AMPc, (tem­se subunidade regulatórias e catalíticas da PKA e um domínio onde se ligam as subunidades catalíticas e regulatórias), o AMPc se liga à subunidade regulatória causando a alteração na estrutura e liberando a subunidades catalíticas, responsável por fosforilar os alvos.
Glucagon: 
Liberado no estado de jejum para estimular a quebra do glicogênio no tecido hepático gerando glicose que será liberada para outros tecidos. O sinal é o glucagon que se liga em um receptor do tipo GPCR. A enzima que degrada o glicogênio em glicose se chama glicogênio fosforilase, para que a glicogênio fosforilase esteja ativa, ela precisa estar fosforilada, quem a fosforila chama­se kinase da fosforilase, e essa kinase para ser ativa precisa ser fosforilada.
Que tipo de regulação a glicogênio fosforilase sofre? Regulação alostérica (cálcio) e
Covalente reversível (fosforilação e desfosforilação).
Proteína Gs Ativa a enzima Adenilil­ciclase AMPc PKA fosforila a kinase da fosforilase fosforila a glicogênio fosforilase degrada o glicogênio em glicose.
Término da resposta
→ Mecanismos para a desativação do sinal:
1. Diminuir a concentração do ligante no plasma, captando ele de volta para a célula;
2. Degradar o ligante;
3. Hidrólise do GTP , tornando a adenili ciclase inativa, deixando de produzir
AMPc;
4. Degradação do AMPc pelas fosfodiesterases;
5. Dessensibilização: Forma de terminar a resposta, no entanto, acontece quando o sinal perdura por muito tempo próximo ao receptor.
Enzimas GRK (Kinases de GPCR’s):
Kinases de receptores acoplados à proteína G, fosforilando os GPCR’s quando o sinal persiste por muito tempo. Assim os GPCR’s tornam­se insensíveis aos seus agonistas. Geralmente, aconsequência dessa fosforilação é a ligação de outra proteína chamada Beta arrestina (‘’arrest’’), prendendo o receptor dentro da célula, englobando a parte da membrana onde o receptor se encontra.
Receptor tirosina kinase
→ Insulina= Ativa fosforilases, que desfosfoliram alvos, portanto, possui efeito contrário do glucagon. A insulina é liberada em resposta ao aumento da [ ] de glicose e age sobre um receptor do tipo TIROSINA KINASE.
Esse receptor, como o próprio nome jádiz, fosforila a tirosina.
*A insulina regula a expressão de enzimas: Via GRB2
*Diminui a expressão da glicose­6­fosfatase (tira fosfato da glicose no tecido hepático).
*Regula o metabolismo do glicogênio, inativando uma enzima que inativa a glicogênio sintase.
*Os receptores GLUT são receptores envolvidos na captação de glicose plasmática nos diversos tecidos. Nos tecidos musculares e adiposo tem­se principalmente o GLUT­4, e esse GLUT­4 fica ‘’sequestrado’’ dentro da célula, portanto não vai captar glicose, vai captar glicose se receber o estímulo da insulina (translocação do receptor GLUT­4 para a membrana plasmática).
São 2 vias:
A insulina liga­se no receptor tirosina kinase e duas cascatas podem acontecer: Cascata de GRB2, que regula a expressão de diversos genes e converge para a proliferação celular (por isso a insulina é chamada de mitógeno) e a outra cascata ativa o fosfatidil­inositol­3­kinase (PI3­k), que leva à ativação da proteína kinase B.
GRB­2:
1. A insulina se liga em seu receptor, e ativo, esse receptor se auto fosforila e ativa uma subunidade catalítica, que vai fosforilar um alvo. Esse alvo é o IRS (insuline receptor substrate), principalmente o IRS­1.
2. Esse IRS­1 pela via GRB2 regula a expressão gênica. Fosforilou IRS­1, a proteína GRB­2 reconhece e se liga ao IRS­1 fosforilado, com isso a GRB2 terá sua conformação alterada.
3. Com a conformação alterada, outro sítio para a ligação de outra proteína (SOS) será criado, a SOS altera novamente a conformação e cria um sítio para a ligação de outra proteína (RAS).
4. RAS é uma proteína G, que troca GDP por GTP, e ativa muda a conformação permitindo a ligação pela RAF (kinase), a RAF fosforila MEK, que fosfolira ERK, que regula a transcrição gênica. O resultado de tudo isso é a regulação da expressão gênica.
*Cascata da MAP – kinases (proteínas ativadas por mitógenos).
ativar
 
a
 
enzima
 
que
 
inativa
 
a
 
glicogênio
 
sintase.
→
 
Nos
 
receptores
 
tirosina
 
kinase
…
­A
 
transdução
 
do
 
sinal
 
é
 
diferente
 
do
 
GPCR;
­O
 
ligante
 
extracelular
 
se
 
liga
 
e
 
causa
 
uma
 
cascata
 
de
 
eventos;A outra cascata é via PI3K (fosfatidil inositol 3 kinase) e PKB:
1. A insulina se liga ao receptor tirosina kinase, ele se auto fosforila, e fosforila a IRS­1, ativando o PI3K, que fosforila o PIP2, formando PIP3, que se liga à PKB.
2. A PKB ativa tem diversos alvos, ela facilita a translocação dos receptores GLUT­4 nos tecidos e permite que a síntese de glicogênio aconteça, fosforilando e inativando a enzima que inativa a glicogênio sintase.
*O estímulo para a CAPTAÇÃO de glicose se dá através do estímulo da translocação do receptor GLUT­4, essa glicose precisa ser guardada na forma de glicogênio. Para formar o glicogênio é preciso in
­O sítio ativo, que vai fosforilar resíduos de tirosina é no meio intracelular;
Receptores Guanili­ciclase:
→ A partir de GTP produz GMPc que ativa PKG.
→ Receptores desse tipo podem ser transmembrana ou solúveis dentro da célula (nesse caso, o ligante tem que ser hidrofóbico, para que consiga atravessar a bicamada lipídica, ex: óxido nítrico).
→ Receptor de fator natriurédico­atrial
→ Receptor de guanilina no intestino
→ Receptor de óxido nítrico
Canais iônicos:
→ São tanto transportadores de membranas como receptores;
→ Como envolve o fluxo de íons, é preciso que haja um gradiente de concentração, e para criar o gradiente de concentração, precisa­se de transporte ativo primário, possibilitado por enzimas;
→ Os sinais para esses receptores: Químico (ligante) e voltagem;
→ O receptor é o próprio canal iônico e a resposta é a abertura desses canais;
→ São permissíveis à passagem de um íon ou mais, dependendo do receptor;
→ Não são saturáveis fisiologicamente;
→ Abertura e fechamento: Um canal sensível à voltagem, por exemplo, possui alças carregadas positivamente, e se dentro da célula está mais negativo, o canal permanece fechado, se dentro da célula trona­se menos negativo ou netro ou positivo, as alças são repelidas possibilitando a passagem dos íons.
Receptores de adesão:
→ Servem para manter as células aderidas. (ex: agregação plaquetária)
→ São importantes para diversos efeitos, para permitir que célula do sistema imune circulantes migrem para dentro do tecido que apresenta problemas, para que as células de determinado tecido permaneçam unidas entre elas.
→ Geralmente a perda da expressão de receptores de adesão ocorre quando um tumor cria metástase, essa célula cancerígena perde sua ‘’adesividade’’ e cai na corrente sanguínea, atingindo outros tecidos.
Receptores nucleares:
→ São receptores intracelulares, solúveis no citosol, solúveis no núcleo
→ Não necessariamente estão no núcleo, mas vão agir no núcleo, regulando a expressão gênica.
No núcleo tem o DNA, tem os genes que possuem as informações para a síntese das proteínas, e o gene é formado por uma região anterior a essa informação chamada de região promotora.
Nessa região promotora eu ligo proteínas que produzem mais dessa informação
‘’xerocando’’ esses genes, ou outras proteínas que reduzem essa produção. Essas proteínas que vão se ligar à região promotora e vão aumentar ou reduzir a produção daquele RNAm a partir desse gene são chamados de fatores de transcrição, a região que reconhece os fatores de transcrição é chamado de elemento de resposta. O receptor nuclear é um fator de transcrição, que é ativado por um ligante que tem que entrar dentro da célula, da mesma forma que o óxido nítrico, tem que ser apolar.
Obs: Alguns segundos mensageiros de outros tipos de receptores também podem atuar na transcrição gênica.