Sinalização celular Biologia celular

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Sinalização celular
─ Conceito geral: 
É a forma com que a célula detecta os estímulos, transferindo-os para o meio intracelular, desempenhando assim uma resposta.
Molécula sinal é o estimulo que será reconhecido pelas proteínas receptoras de sinal.
Sinais diferente possuem receptores específicos. 
A célula reconhecerá o estimulo por meio de suas proteínas receptoras de sinal.
Como a maioria das moléculas sinal não conseguem atravessar a membrana, elas fazem uma mudança alostérica no receptor, pois ele geralmente é uma proteína transmembrana, com uma porção extracelular e outra intracelular.
As moléculas de sinalização que atravessam a membrana plasmática são as hidrofóbicas, como hormônios esteroides. 
A sinalização no meio intracelular gera uma cascata de sinalização.
─Formas de sinalização:
Estimulo dependente de contato: a ativação do estimulo é dependente do contato célula-a-célula. Grande parte da ativação do sistema imunológico ocorre dessa maneira, mediante apresentação de antígeno.
Sinalização paracrina: a sinalização é secretada no ambiente em que ela agirá, efeito local.
Sinalização endócrina: É produzida distante do local em que agirá, tendo que passar pela corrente sanguínea.
Sinalização autocrina: a célula secreta a sinalização que ela mesma irá utilizar, as células tronco realizam essa sinalização. 
Sinalização sináptica: É a comunicação entre as células neuronais por meio de neurotransmissores. 
─ Diferentes tipos celulares respondem a um mesmo estimulo de diferentes maneiras, pois:
 Cada célula possui diferentes receptores;
 Moléculas de sinalização intracelular diferentes, ativarão diferentes vias;
Diferentes combinações de sinais.
─Classe dos receptores associados a superfície:
Receptores associados a canais iônicos;
Receptores associados a proteína G;
Receptores associados a enzimas.
─ As vias de ativação intracelular ocorrem de maneira ordenada por causa da cascata de ativação e pela amplificação do sinal.
Uma única molécula reconhecida várias outras moléculas são ativadas em cada etapa, o que amplifica o sinal.
Tem-se uma ordem de ativação que não pode ser pulada, ex.a molécula um ativará a molécula dois, a dois a molécula três, sucessivamente, até que a molécula efetora seja ativada. 
─Formas de se ativar as proteínas de sinalização:
Sinalização por fosforilação: add de grupamento fosfato.
Ao adicionar fosfato a proteína ela muda de conformação;
Com a mudança na conformação proteica é possível ativa-la/liga-la;
Enzimas quinases/cinases, fosforilam proteínas. 
─Relação entre sinal e a resposta:
Tempo de resposta: é o tempo de inicio da cascata e o da sinalização celular;
Sensibilidade: pode-se ter uma alteração na sensibilidade celular, ao processar um sinal, tornando-se mais ou menos sensível. 
Alcance dinâmico: faixas de concentração de molécula sinal diferentes podem desencadear diferentes respostas;
Persistência da resposta: transiente, persistente ou permanente.
Transiente: Tem início, meio e fim independente do sinal que a ativou. Ex: despolarização do neurônio. Feedback negativo.
Persistente: É uma sinalização que persiste enquanto ocorrer o sinal, sem o sinal a resposta cai. Ex: contração muscular pela presença de Ca.
Permanente: A ativação celular se mante mesmo com a retirada do sinal. Ex. diferenciação celular. Feedback positivo.
Processamento do sinal: a célula interpreta a oscilação do sinal. Quanto mais frequente for a oscilação mais moléculas sinais serão ativadas.
Integração: É a coordenação de sinais para gerar uma única resposta, onde ocorre a janela terapêutica.
Coordenação: É uma única molécula sinal gerando várias respostas.
─Moléculas sinais podem gerar respostas graduais ou abruptas:
Resposta hiperbólica: aumento do efeito de forma linear.
Resposta sigmoidal: curva em s, precisa-se vencer uma resistência para se ativar o receptor. 
Resposta tudo ou nada: necessita-se ter uma alta concentração de substrato para se obter uma resposta máxima. Ex. abertura de canal iônico. 
 
(Parte 2)
Sinalização celular associada à proteína G e pequenas moléculas:
─Proteína G não é um receptor, ela é uma proteína tipo GTPase. E também uma proteína trimérica, pois possui três subunidades (α, β e γ).
Proteína G + GDP → inativa
Proteína G + GTP → ativa 
─Quando a proteína G está ativada, ela ativa outras proteínas da cascata de sinalização 
O receptor acoplado a proteína G funciona como um gef, trocando o GDP por uma GTP.
O receptor: ─ tem papel de cofator trocador de guanina. 
 ─ ajuda a ativar a proteína G para que ela transduza a sinalização.
 ─ Essa troca de GDP por GTP só ocorre quando uma molécula sinal extracelular se liga ao receptor. 
→ 1ª Via: Algumas proteínas G ativam a enzima Adenilil-ciclase e produção de AMPciclico (cAMP)
Mensageiro secundário→ pequenas moléculas de sinalização, produzidas dentrp da célula
ATP → AMPciclico (msg secundário)
Mensageiro primário → molécula sinal extracelular
O AMPciclico ativa a PKA de maneira indireta, pois ele inibe o inibidor da PKA, ativando-a.
O PKA faz fosforilação, ativando enzimas metabólicas.
O PKA quando ativado pode se deslocar para o núcleo, onde fosforila os fatores de transcrição. A CREB é fosforilada pela PKA, interagindo com o DNA desativando vários genes ativos na resposta. 
O AMP também está presente nas respostas: síntese e secreção de hormônio da tireoide, secreção de progesterona, reabsorção, reabsorção óssea, degradação de glicogênio entre outras.
 
→ 2ª Via: Ativação da Fosfolipase C-β ativa a Proteína Cinase C (PKC) através de mediadores lipídicos e Ca+2
Uma molécula sinal ativa o receptor acoplado a proteína G, que ativa a fosfolipaseC-β. Essa enzima clivará o fosfolipídio inositol 1,4-5 trifosfato (IP3) do diacilglicerol. O diacilglicerol ficará na membrana. O IP3 é um msg secundário que vai para o reticulo endoplasmático, ligando-se aos canais iônicos de cálcio, liberando o cálcio que estava retido para o citosol. O cálcio ativará a proteína quinase PKC, que ativará outras coisas.
→ 5º Via: Quimioatraentes ativam GPCRs que atuam de forma polarizada para direcionar a polimerização de actina
Um quimioatraente que pode ser um pedaço de bactéria, ativará receptores específicos para estas moléculas.
Esse receptor ativa duas proteínas G diferentes (a Gi e a G12/13). A proteína Gi atua localmente induzindo a formação de um fosfatilinusitol 3,4,5P (PL(3,4,5)P3), que ativa a GTPase RAC( causa a protrusão de membrana). 
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Ela fica presa ao fosfatilinusitol local, só atua em direção a molécula sinal, polimerização de actina.
A proteína G12/13 ativa a outra GTPase Rho (GTPase secundaria) que não fica presa na membrana, difundindo para longe da membrana, ativando a contração de actina e miosin, inibe a atividade da Rac. Movimento unidirecional.
Sinalização mediada por receptores acoplados as enzimas 
→Receptores Tirosina-cinase (RTKs):
Estão envolvidos em respostas de diferenciação, proliferação, morte e migração celular, angiogênese e sobrevivência.
Alguns receptores de tirosina-cinase apresentam ligantes específicos (fator de crescimento, insulina, fator de crescimento neural....) →coordenação de resposta → única molécula celular gerando várias respostas.
Uma das formas da carcinogênese de mama, é mutação no receptor para EGF. O aumento no número dessa sinalização pela hipófise, gera um disparo de respostas inespecíficas. 
Uma molécula sinal aproxima 2 receptores, fazendo com que eles se ativem (transautofosforilando), porque uma molécula ativa a outra pela fosforilação. Ativando domínios de fosforilação avançado, os quais vão aumentar as fosforilações desses receptores. 
Os fosfatos serão sítios de ligação para moléculas deativação de vias de sinalização. 
Receptores tirosina-cinase apresentam uma GTPase Ras, que forma um hab, local de encontro. Vários receptores RTKs culminam na ativação de GTPase Ras.
A gef (enzima ativadora de uma proteína GTPase) da Ras, troca a GDP de uma Ras inativa, para GTP de uma Ras ativa.
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 ativa várias moléculas que farão diferenciação, proliferação celular, etc.
RTKs (ativa)→ Ras: - gera efeitos
 - Também ativa inibidores de sua própria via (feedback negativo- é importante para controlar um processo proliferativo descontrolado).
TANTO A FOSFORILAÇÃO DAS RTKs QUANTO A ATIVAÇÃO DE Ras SÃO MANTIDAS POR CURTOS PERÍODOS DE TEMPO. MUTAÇÕES QUE ATIVAM ESTAS PROTEÍNAS DE FORMA DESCONTROLADA ESTÃO ENVOLVIDAS EM DIFERENTES TIPOS DE CÂNCER.
─RTK-Via 1: Ras ativa a via das proteínas cinases ativas por mitogenos (MAP cinase ou MAPK)
É a principal via de ativação do ciclo celular (Via envolvida na indução da entrada no ciclo celular- proliferação celular).
Vias das MAPcinases → MAP cinase cinase cinase (Raf)
 MAP cinase cinase (Mek)
 MAP cinase (Erk)
	A Ras GTP (ativa) → Raf (ativa/fosforila) →Mek (fosforila) → Erk
A GTPase Ras ativa a enzima fosfoinositidios 3-cinase (PL3-cinase ou PL3K). PL(3,4,5)P3 serve de ancora para proteínas, formando um complexo de proteínas ativadas que promove a sinalização celular.
─ RTK- Via 2: Via de sinalização PI3K → AKT promove a sobrevivência celular
A GTPRas ativa outra via, envolvendo a ativação de uma enzima chamada Pl-3cinase (fosfoinositidio 3-cinase), que fosforilará o fosfatidilinositol(3,4,5)trifosfato. Este é uma regiao andaime para proteínas citoplasmáticas, fazendo com que proteínas fiquem presas na membrana e ativadas, induzindo sinalização. 
A formação exacerbada de Pl93,4,5)P3, ativa via para proliferação e sobrevivência celular ( câncer de intestino).
A AKT tem que se ligar a membrana para ser fosforilada, sai da membrana vai para o citosol. Ela tem como principal função a sobrevivência celular (ela fosforila proteínas que levam a celular a apoptose, inibe a apoptose).
─ RTK- Via 3: Via de sinalização por mTOR no crescimento celular
AKT fosforilada ativa mTOR → ativa o aumento da atividade enzimática da glicose, transporte de glicose, aumento da síntese proteica → maior quantidade de piruvato.
O RTK coordena três vias, a PKC, a MAP-cinase e a AKT-cinase.
→Receptores associados a proteínas tirosino-cinase citoplasmáticas:
-Receptores de antígenos 
Os receptores de antígeno são reconhecidos e apresentados as células.
Antígeno é um pedaço de molécula apresentado ao nosso sistema imunológico que gerará uma resposta.
BCR= é um receptor de células B. Ele é capaz de se ligar a membrana plasmática e reconhecer o antígeno.
Família SRC= família de proteínas tirosina-cinase citosólica que induzem o sinal para dentro da célula. 
-Receptores de citosinas- Via de JAK-STAT:
Citocinas são proteínas secretadas para a modulação da resposta imunológica.
Os receptores de citosina ativam a via JAK-STAT. 
JAK está ligado ao receptor que fosforila a STAT. A STAT fosforilada se dimeriza e vai para o núcleo, onde ativa a transcrição gênica. 
-Receptores de Tirosina-cinase:
Eles estão envolvidos no crescimento e na diferenciação celular.
Vias de sinalização intracelular:
-Vias das proteínas NFkB:
Está envolvida no reconhecimento de padrões de patógenos.
NFkB é uma proteína de ativação genica.
TNkα ativa o receptor que ativa o complexo IKK, o qual fosforilará o inibidor da IFNB. Quando o inibir é inativado ele é degradado por ubiquitinação, fazendo com que NFkB se transloque para o núcleo onde induzirá uma resposta inflamatória. 
Receptores nucleares: 
Os ligantes de receptores nucleares são pequenas moléculas hidrofóbicas que conseguem atravessar a membrana plasmática. Quando esses receptores nucleares se ligam ao DNA eles deixam de serem inibidos. 
Bibliografia: 
Alberts, et al. Molecular Biology of THE CELL, 5ed