Aula 7

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Relatório Teórico 
 
 
 
Biologia Molecular e Celular 
Aula 7 
 
 
 
Química Industrial 1º Ano 
 
 
 
 
 
2017/2018 
 
 
 
GUSTAVO PINHO MAIA 2 
 
Índice 
 
Sinalização ...................................................................................................................................................... 3 
Visão Geral.................................................................................................................................................. 3 
Moléculas Sinalizadoras ....................................................................................................................... 4 
Sinalização Endócrina ....................................................................................................................... 6 
Sinalização Parácrina ........................................................................................................................ 6 
Sinalização Autócrina ........................................................................................................................ 7 
Sinalização Neuronal ......................................................................................................................... 7 
Sinalização Por Contacto .................................................................................................................. 8 
Recetores Membranares ...................................................................................................................... 8 
Recetores Associados A Canais Iónicos ...................................................................................... 9 
Recetores Associados Á Proteína G (Recetor de 7 Hélices) ............................................... 10 
Recetores Associados A Enzimas ................................................................................................ 13 
Recetores Intracelulares .................................................................................................................... 17 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Sinalização 
A sinalização celular faz parte de um complexo sistema de comunicação que governa e 
coordena as atividades e funções celulares. A habilidade que as células possuem em 
perceber e corretamente responder ao seu ambiente envolvente, forma a base do 
desenvolvimento, da reparação de tecidos, da imunidade e de outras funções de 
homeostasia em tecidos. 
 
Visão Geral 
 
 
 
 
 
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Comunicação celular através de sinais extracelulares (moléculas sinalizadoras ou ligandos), 
envolve: 
1. Síntese de molécula sinalizadora 
2. Libertação da molécula sinalizadora 
3. Transporte da molécula sinalizadora até á célula alvo 
4. Deteção da molécula sinalizadora por um recetor especifico 
5. Integração dos sinais 
6. Resposta biológica (metabolismo, proliferação, sobrevivência, diferenciação) 
7. Terminação do sinal 
 
Moléculas Sinalizadoras 
As diversas moléculas sinalizadoras são: 
• Proteínas 
• Péptidos 
• Aminoácidos 
• Aminas biogénicas 
• Lípidos 
• Esteróides 
• Gases 
Sendo: 
• Hormonas (Ex.: Prolactina, hormona de crescimento, estrogénios, insulina, glucagon, 
adrenalina, noradrenalina) 
• Mediadores Locais: Secretados para o fluido extracelular (Ex.: Óxido nítrico, fatores 
de crescimento (IGF, EGF, NGF, PDGF, citosinas) 
 
 
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• Neurotransmissores: Secretados pelas células nervosas (Ex.: Acetilcolina, 
dopamina) 
Nota 
Por vezes um ligando pode pertencer a mais que uma categoria 
 
As moléculas sinalizadoras podem ser: 
• Hidrofílicas: Grande afinidade a água pouca a gordura, logo as moléculas 
sinalizadoras não atravessam a membrana (Ex.: Hormonas proteicas, fatores de 
crescimento, neurotransmissores). 
• Hidrofóbicas: Grande afinidade a gordura pouca a água logo as moléculas 
sinalizadoras atravessam a membrana (Ex.: Hormonas esteróides). 
 
Nota: 
Moléculas derivadas de eicosanóides (que são hidrofóbicas), não atravessam a membrana 
celular. 
Em animais, a sinalização por moléculas extracelulares solúveis pode ser classificada com 
base na distância entre o local de síntese e o local onde atua. Para além disso, algumas 
proteínas ligadas á membrana atuam como sinais químicos. 
Sendo assim existem os diversos tipos de sinalização: 
• Sinalização Endócrina 
• Sinalização Parácrina 
 
 
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• Sinalização Autócrina 
• Sinalização Neuronal 
• Sinalização Por Contacto 
 
Sinalização Endócrina 
A molécula sinalizadora age na célula alvo 
distante do sítio de síntese. Moléculas 
sinalizadoras, chamadas hormonas atuam 
em órgãos distantes do local de síntese 
(órgãos endócrinos). 
 
 
Sinalização Parácrina 
As moléculas sinalizadoras secretadas pela célula afetam células alvo que estão próximas. 
Mediadores locais (Ex.: Fatores de Crescimento) podem atuar desta forma. 
 
 
 
 
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Sinalização Autócrina 
As células respondem a moléculas sinalizadoras secretadas por elas próprias. Alguns 
mediadores locais atuam desta forma para estimularem o próprio crescimento e 
proliferação. 
 
 
Sinalização Neuronal 
Os sinais neuronais são transmitidos ao longo dos axónios para as células-alvo distantes. 
As moléculas sinalizadoras secretadas pelos neurónios são designadas por 
neurotransmissores (Ex.: Acetilcolina). 
 
 
 
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Sinalização Por Contacto 
A molécula sinalizadora e o seu 
recetor encontram-se na membrana 
plasmática (proteínas integrais ou 
intrínsecas). 
 
 
 
 
 
 
Recetores Membranares 
As células usam diversas famílias de recetores para detetarem e responderem a uma 
grande variedade de estímulos físicos e químicos. Existem três tipos de recetores 
membranares: 
• Recetores associados a canais iónicos 
• Recetores acoplados a proteína G (recetor de 7 hélices) 
• Recetores associados a enzimas 
 
 
 
 
 
 
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Recetores Associados A Canais Iónicos 
Quando a molécula sinalizadora se “liga” ao recetor, ativam o mesmo, fazendo com que 
polarizem ou despolarizem, assim aumentando ou diminuindo a resposta, pois passarão a 
permitir ou impedir a passagem de iões. 
Quando os recetores de canal são ativados, existe uma mudança na conformação das 
proteínas que compõem o canal iónico, permitindo ou impedindo a passagem de iões. 
Tipicamente, são os recetores sobre os quais atuam os neurotransmissores rápidos. Os 
exemplos incluem o recetor nicotínico de acetilcolina, o recetor GABAA e os recetores de 
glutamato dos tipos NMDA (N-metil-D-aspartato), AMPA (a-amino-3-hidroxi-5-metil4-
isooxazolpropionato) e cainato. 
 
 
 
 
 
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Recetores Associados Á Proteína G (Recetor de 7 Hélices) 
Recetores acoplados às proteínas G são uma grande família proteica de recetores 
transmembranas que captam sinais extracelulares e ativam vias de transdução de sinal no 
interior da célula. Este tipo de recetores apenas é encontrado nos eucariotas, como é o caso 
das leveduras, plantas, coanoflagelados e animais. 
Os recetores acoplados a proteínas G compõe um sistema de transdução de sinal junto a 
proteína G de uma variedade de sinais como neurotransmissores, fatores de crescimento, 
odorantes e fotões de luz e hormônios. Quando ativados, estes recetores atuam em 
conjunto com proteínas citosólicas (conhecidas como proteínas G) traduzindo o sinal do 
meio extracelular para o meio intracelular. 
A proteína G apresenta sete α-hélicesque transpassam a membrana celular, expondo a 
região amino-terminal (N-terminal) e três alças de interligação (EL1, EL2 e EL3) no meio 
extracelular, e a região carboxi-terminal (Cterminal) juntamente com outras três alças de 
interligação (CL1, CL2 e CL3), no meio intracelular. 
 
 
 
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As proteínas G são formadas por três subunidades: α, β e γ. No estado não-estimulado, 
a subunidade αpossui GDP e a proteína G está inativa. Quando um recetor associado é 
ativado, ele atua como um fator de troca de nucleotídeos de guanina (GEF) e induz a 
subunidade α a libertar GDP, permitindo que o GTP se ligue no seu lugar. Essa troca causa 
uma grande mudança conformacional na proteína G, ativando-a. A troca de GDP por GTP, 
ativa tanto a subunidade α quanto o complexo β e γ e ambos podem regular a atividade 
de proteínas-alvo na membrana plasmática. O recetor permanece ativo enquanto a 
molécula sinal extracelular estiver ligada a ele, podendo, por isso, catalisar a ativação de 
muitas moléculas de proteína G, as quais se dissociam do recetor logo que são ativadas. 
Existem 2 tipos principais de proteínas G: 
• Proteína G estimuladora (Gs) 
• Proteína G inibidora (Gi) 
Proteína G estimuladora (Gs) 
Liga-se ao recetor Betadrenégico que ativa uma enzima de membrana chamada de adenilil-
ciclase. Esta tem a capacidade de transformar o ATP em cAMP (AMP cíclico), sendo este 
um segundo mensageiro. 
Proteína G inibidora (Gi) 
Liga-se ao recetor alfadrenégico inibindo a adenilil-ciclase. Esta proteína atua 
principalmente como reguladora direta de canais iónicos. 
 
 
 
 
 
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Resumindo: 
• Sete α-hélices transmembranares 
• Usam proteínas ligantes de GTP (proteínas G) 
• Moléculas sinalizadoras: adrenalina, acetilcolina, fotões, LH, FSH, etc 
• A fosforilação na região C-terminal do recetor cria um local de ligação para a 
arrestina, que bloqueia interações com proteínas G 
Os recetores associados á proteína G (GPCRs) ativam ou inativam, indiretamente, via 
proteínas G, as enzimas ligadas á membrana plasmática e aos canais iónicos. Quando 
estimulada por um recetor ativado, a proteína G se disassocia em uma subunidade αe nas 
subunidades βe γ , as quais regulam diretamente a atividade de proteínas-alvo na 
membrana plasmática. Alguns GPCRs tanto ativam como inativam a adenilil-ciclase, 
alterando, dessa forma, a concentração intracelular do pequeno mediado cAMP. Outros 
ativam a fosfolipase C especifica para fosfoinositideos (PLC β ), que hidrolisa o 
fosfatidilinositol 4,5-bi-fosfato (PI(4,5)P2) com a geração de dois mediadores intracelulares 
pequenos. Um deles é o inositol 1,2,5-trifosfato (IP3) que liberta 𝐶𝑎2+ do reticulo 
endoplasmático, aumentando, assim, a concentração do ião no citosol O outro é o 
diacilglicerol, que permanece na membrana plasmática e ativa a proteína cinase C (PKC). 
Um aumento dos níveis tanto de cAMP como de 𝐶𝑎2+ afeta as células, principalmente por 
estimular, respetivamente, a proteína cinase A (PKA) e as proteínas cinases dependentes 
do complexo 𝐶𝑎2+ /calmodulina (CaM-cinases). 
A PKC, a PKA e a CaM-cinase fosforilam serinas e treoninas de proteínas-alvo especificas, 
alterando assim, a atividade dessas proteínas. Cada tipo de célula possui grupos 
característicos de proteínas-alvo reguladas dessa forma, permitindo que a célula tenha sua 
própria resposta aos mediadores intracelulares. As cascatas de sinalização intracelulares 
 
 
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ativadas pelos GPCRs permitem que as respostas sejam bastantes amplificadas, de forma 
que muitas proteínas-alvo são alteradas para cada molécula-sinal extracelular ligada ao 
seu recetor. 
As respostas mediadas pelos GPCRs desaparecem rapidamente, quando o sinal 
extracelular é removido. Assim, a subunidade αda proteína G é estimulada por sua 
proteína-alvo, ou por um RGS (regulador de sinalização da proteína G), ao se autoinativar 
pela hidrólise do GTP ligado a ela. O IP3 é desfosforilado rapidamente por um lipídeo-
fosfatase (ou fosforilado por uma cinase), os nucleotídeos cíclicos são hidrolisados pelas 
fosfodiésteres, o 𝐶𝑎2+ é bombeado rapidamente para fora do citosol, e as proteínas 
fosforiladas são desfosforiladas por proteínas-fosfatases. Os próprios GPCRs ativados são 
fosforilados pelas GRKs (cinases de GPCRs), desencadeando a ligação da arrestina, o que 
os desacopla das proteínas G e promove a sua endocitose, resultando em dessensibilização 
ou em sinalização constante via proteínas sinalizadoras recrutadas pela arrestina. 
 
Recetores Associados A Enzimas 
São proteínas transmembranares com o seu domínio de interação com o ligante localizado 
na superfície externa da membrana plasmática. Seu domínio citosólico, entretanto, em vez 
de estar associado a uma proteína G trimérica, associa-se diretamente a uma enzima, ou 
tem atividade enzimática intrínseca. Cada subunidade dos recetores associados a enzimas 
possui apenas um segmento transmembranar. Existem seis classes de recetores 
associados a enzimas: 
• Recetores tirosina-cinases: fosforilam tirosinas especificas próprias e em um 
pequeno grupo de proteínas sinalizadoras intracelulares. 
 
 
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• Recetores associados á tirosina-cinase: não têm atividade enzimática intrínseca, 
mas recrutam, diretamente, proteínas tirosina-cinases citoplasmáticas para 
transmitir o sinal. 
• Recetores serinatreonina-cinases: fosforilam serinas ou treoninas especificas 
próprias e em proteínas reguladoras gênicas latentes, com as quais se associam. 
• Recetores associados á histidina-cinase: ativam uma via de sinalização de dois 
componentes na qual a cinase fosforila suas próprias histidinas e transfere o fosfato 
imediatamente para uma segunda proteína sinalizadora intracelular. 
• Recetores guanilil-cinases: catalisa, diretamente, a produção de cGMP no citosol, o 
qual atua como um mediador intracelular pequeno da mesma maneira que o cAMP. 
• Tirosinas-fosfatases: similares a recetor removem grupos fosfato de tirosinas de 
proteínas sinalizadoras 
 
Recetores Associados A Enzimas: Atividade Tirosina Cinase Intrínseca 
São proteínas responsáveis pela fosforilação de substratos proteicos, como por exemplo, 
enzimas. O papel das PTKs na transdução de sinais é central, pois elas atuam como um 
ponto de apoio na rede de moléculas sinalizadoras independentes, cuja função é a 
regulação da expressão gênica. As PTKs estão relacionadas a diversos processos 
fundamentais, como a proliferação, diferenciação, mobilidade e sobrevivência ou morte 
celular. 
As PTKs podem ser divididas em duas famílias: 
• As proteínas cinases recetoras: (Ex.: o recetor de insulina e os diversos recetores do 
fator de crescimento) 
 
 
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• Proteínas cinases não-recetoras (Ex.: As proteínas Src, Jak, Abl, Fak, Fps, Csk, Syk 
e Btk). 
Estes recetores, como dito, são ativados por muitos fatores de crescimento. Todos estes 
recetores são constituídos por um domínio extracelular (Terminal -NH2), um domínio 
citoplasmático (Terminal -COOH) e um único domínio transmembranar (α-hélice). 
 
A ligação do ligando induz dimerização do recetor, permitindo a sua ativação. Domínios 
cinase citoplasmáticos de um par de recetores ativam-se um ao outro (transfosforilação), 
criando locais de fosfotirosina para a ligação de proteínas efetoras (Ex.: Fosfolipase C) ou 
proteínas adaptadoras com domínios SH2. Após a ativação, o recetor é removido da 
membrana por endocitose. 
 
Recetores Associados A Enzimas: Acoplados A Enzimas Tirosina-Cinase (recetores da 
citosinas) 
As citosinas são uma diversa família de hormonas proteicase fatores de crescimento (Ex.: 
Hormona de crescimento, eritropoietina). São homodímeros ou heterodímeros e possuem 
apenas um único segmento transmembranar. 
 
 
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Domínios citoplasmáticos (C-terminal) não possuem atividade enzimática, mas ligam-se a 
diversas enzimas tirosina-cinase, chamadas JAKs. 
 
A ligação do ligando induz alterações conformacionais e dimerização do recetor. A 
proximidade dos domínios citoplasmáticos permite a ligação das enzimas JAK para 
ativarem-se um ao outro por transfosforilação. 
 
 
 
 
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As proteínas STAT contendo domínios SH2 ligam-se a resíduos de fosfotirosina sendo 
também fosforiladas pelas JAKs. Após a fosforilação ocorre dimerização das proteínas 
STAR e desloca-se para o núcleo e atua como um fator de transcrição. 
 
 
Recetores Intracelulares 
Recetores intracelulares são recetores localizados dentro da célula em vez de na membrana 
plasmática. Estes recetores pertencem á super-familia dos recetores nucleares atuando 
como fatores de transcrição que contêm domínios de ligação ao ligando e ao DNA. A ligação 
do ligando induz em alterações conformacionais e dimerização do recetor. 
Os principais ligandos são as hormonas esteroides que são sintetizadas a partir do 
colesterol (Ex.: corsitol, testosterona, estrogénios), pois são lipossolúveis, ou seja, 
conseguem atravessar a membrana plasmática.