Sinalização celular

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Sinalização celular 
• Moléculas sinalizadoras 
(proteínas, peptídeos, aminoácidos, nucleotídeos, 
hormônios, derivados de ácidos graxos, gases) 
• Receptores (de superfície ou intracelulares) 
•  Alvo: geralmente proteínas efetoras 
Importância dos processos de sinalização 
Seres unicelulares 
Seres multicelulares 
Cada célula é programada para responder a 
combinações específicas de moléculas sinalizadoras 
Princípios Gerais da comunicação Celular 
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 
Sinalização Contato-Dependente 
(Importante durante o desenvolvimento e resposta imune) 
 
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 
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 
celular Resposta 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 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 
Moléculas sinalizadoras 
•  Óxido nítrico (gás) 
•  Neurotransmissores (acetilcolina, 
adrenalina, etc) 
•  Hormônios esteroidais (receptores 
intracelulares nucleares) 
•  Hormônios peptídicos e não peptídicos 
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 
Receptores 
A maioria das moléculas sinalizadoras 
são hidrofílicas e se ligam a receptores 
na superfície celular. 
 
 
Algumas moléculas podem se difundir 
pela membrana (hidrofóbicas) e chegar 
ao núcleo, 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 
Ação do medicamento Viagra® 
NO 
Célula da musculatura lisa da parede do vaso sanguíneo 
Terminais nervosos 
Sinalização por Hormônios 
Os receptores são intracelulares (citosólicos ou nucleares) e irão regular a 
expressão gênica quando ativados pelos ligantes 
Receptor ativo 
Receptor inativo 
Sinais têm baixa solubilidade em água: 
transporte via proteínas carregadoras 
Receptores de superfície celular 
•  A maioria das moléculas sinalizadoras são grandes 
demais ou muito hidrofílicas; 
•  Não atravessam a membrana e ligam-se a receptores 
transmembrana. 
•  Agem na transdução do sinal: convertem um evento 
extracelular em sinal intracelular 
Receptor associado a canal iônico Receptor 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 ativada Proteína G 
Receptor associado a canal iônico 
Receptor associado à proteína G 
Receptor associado a enzimas 
ou 
Principais classes de receptores de 
superfície celular 
Quem são os “atores” intracelulares que 
participam da sinalização? 
•  Moléculas pequenas: “segundos mensageiros; 
–  Ex. cAMP, cGMP, Cálcio, etc. 
•  Proteínas de sinalização intracelular: 
–  Ex.: quinases/fosfatases; proteínas de ligação a GTP 
Diferentes tipos de proteínas de sinalização intracelular 
Mediadores intracelulares pequenos: 
segundos mensageiros 
Pequenas moléculas liberadas ou formadas no citosol em resposta a um 
sinal extracelular; 
 
 Ajudam a propagar o sinal dentro da célula. 
Muitas proteínas de sinalização atuam como 
interruptores moleculares 
Há 2 classes 
principais 
de proteínas que 
funcionam 
como interruptores 
moleculares: 
 
•  Controladas por 
fosforilação; 
•  Ligadoras de GTP 
Receptor ligado a 
canal iônico: 
exemplo da acetilcolina 
Receptores ligados à proteínas G (GPCR) 
Receptores de superfície – a família + numerosa 
 
Grande diversidade de moléculas sinalizadoras 
 
Sinalização através de receptores associados à proteínas G 
RECEPTOR 
PROTEÍNA G 
Proteína transmembrana sete-passos 
Nobel Prize - 2012 
•  Robert Lefkowitz and Brian 
Kobilka are awarded the 
2012 Nobel Prize in Chemistry 
for groundbreaking 
discoveries that reveal the 
inner workings of an important 
family of such receptors: G-
protein-coupled receptors 
(GPCR). 
An illustration shows the crystal structure of an 
activated beta-adrenergic receptor, as mapped 
out by Brian Kobilka and his colleagues. 
R. J. Lefkowitz & B. Kobilka 
Sinalização via 
proteína G 
Inativação da 
subunidade α 
da proteína G 
http://www.youtube.com/watch?
v=V_0EcUr_txk&list=PLEEBFCEEBB32A537A 
 
Proteínas G podem : 
- regular canais iônicos; 
 
- ativar enzimas 
 
Exemplo: adenilil ciclase 
AMP-cíclico exerce seus efeitos na maioria das células animais principalmente 
 pela ativação da proteína kinase AMPc dependente (PKA) 
Ativação da PKA 
(proteína quinase dependente de AMP-cíclico) 
PKA fosforila Ser ou Thr específicas em proteínas-alvo 
Proteínas G 
agindo em 
conjunto com 
a adenilil 
ciclase 
PKA = proteinaquinase 
dependente de AMPc 
 
CREB= proteína regulatória 
Molécula sinal Adenilil ciclase ativada 
CRE: Elemento de 
 resposta ao cAMP 
PKA ativa 
PKA ativa 
Subunidade α 
da proteína G 
ativada 
Complexo 
PKA inativa 
receptor 
AMP cíclico 
CITOSOL 
NÚCLEO 
CREB inativa 
CREB fosforilada é ativada 
Proteína de 
 ligação à CREB Gene alvo ativado 
TRANSCRIÇÃO 
TRADUÇÃO 
Nova proteína 
Ativação 
de outras 
enzimas 
no citosol 
ou … 
Ação da toxina da cólera: A, B (subunidades da toxina); GM1 (GM1 receptor gangliosidio); 
Gsα (subunidade alpha da proteína G estimulatória); AC(adenilato ciclase); Gi (subunidade 
alpha da proteína G inibitória); cAMP (AMP cíclico); CFTR (regulador de condutância 
transmembrana de fibrose cística).Trends Pharmacol Sci. 26, J. R. Thiagarajah and A. S. 
Verkman, New Drug Targets for Cholera Toxin, PP. 172-5, 2005. 
 
Ação da toxina da cólera 
A toxina altera a subunidade α da 
proteína Gs (por ribosilação); 
ê 
Impede a hidrólise do GTP; 
ê 
Aumenta a [cAMP] 
ê 
Provoca efluxo de Cl- e água 
para a luz intestinal 
 
Proteínas G podem agir em conjunto com a fosfolipase C 
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 
Várias proteínas citosólicas auxiliam na transmissão 
do sinal de Ca2+, a calmodulina é a mais importante. 
Receptores ligados a enzimas 
•  Tirosina quinase (RTK) 
•  Associados à tirosina quinase 
•  Tirosina fosfatase 
•  Serina-Treonina quinase 
•  Guanilil ciclase – cGMP 
•  Associados à histidina 
 quinase 
•  Respondem às proteínas 
extracelulares que regulam 
crescimento, proliferação, 
diferenciação e sobrevivência 
das células e tecidos animais; 
•  Medeiam reconfigurações 
rápidas do citoesqueleto; 
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 
Diferente dos receptores de proteína G, os receptores 
associados à enzimas possuem uma única hélice 
transmembrana 
Ativação de um receptor Tirosina - quinase pode resultar na 
agregação e ativação de diversas proteínas 
 e amplificação do sinal 
Proteínas sinalizadoras 
intracelulares ligadas a 
tirosinas fosforiladas 
 
Receptor tirosina-
quinase ativado 
Molécula sinal 
ESPAÇO 
EXTRACELULAR 
CITOSOL 
Desativação do sinal: por tirosinofosfatases, 
comumente, ou endocitose e degradação do receptor. 
A rota principal de 
sinalização dos receptores 
tirosinoquinases para o 
núcleo segue a rota de 
ativação da Ras 
As vias de sinalização usam componentes 
em comum 
A organização da via MAP-kinase por 
proteínas de suporte 
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: moléculas pequenas 
hidrofóbicas (gases, hormônios) 
Endócrinos 
Parácrinos 
Autócrinos 
Dependentes de contato 
Sinápticos 
superfície celular 
Intracelulares 
Associados a canais iônicos 
Associados à proteína G 
Associados a enzimas 
Tirosina-quinase/ou associados 
Serina/treonina-quinase 
Guanilil ciclase 
Cultura de Células 
Desvantagens 
 
•  A proliferação in vitro difere 
daquela in vivo. 
•  A adesão célula-célula e 
célula-matriz é reduzida 
•  não possui heterogeneidade e 
arquitetura tridimensional de 
um tecido in vivo. 
•  O meio favorece o 
espalhamento, a migração e a 
proliferação de células. 
Vantagens 
 
•  Controle do ambiente; 
•  Homogeneidade da amostra, 
 
•  É o principal modelo 
alternativo para a substituição 
dos animais em experimentos 
de pesquisa. 
Tipos de Cultura 
 Cultura primária 
•  é estabelecida a partir do 
crescimento de células de um 
fragmento de tecido obtido por 
desagregação mecânica ou 
enzimática. 
•  Céls. possuem as 
características do tecido de 
origem, podem crescer em 
cultura por um determinado 
período de tempo 
 
Células transformadas: 
•  morfologica e geneticamente 
diferentes do tecido original 
•  podem ser transformadas em 
cultura utilizando-se 
substâncias químicas, vírus ou 
agentes físicos como a luz UV 
•  A transformação permite 
mutações em genes 
responsáveis pelo controle do 
ciclo celular, cujo reflexo é a 
presença da telomerase ativa. 
•  Podem ser obtidas 
diretamente de tecidos 
tumorais. 
Células aderentes 
Aderentes 
 
•  oriundas de tecidos duros e, 
por isso, dependentes de 
ancoragem (necessitam de 
adesão a uma superfície de 
contato para que possam 
iniciar a sua proliferação). 
•  As garrafas de cultura devem 
possuir uma carga negativa. 
•  se espalham por todo o fundo 
da garrafa formando uma 
monocamada celular. 
Células aderentes x não aderentes 
Não aderentes 
 
•  podem ser cultivadas em 
suspensão no meio 
•  são derivadas de tecidos que 
não necessitam de ancoragem 
para proliferar e sobreviver. 
•  Restrita às células 
hematopoiéticas, às linhagens 
transformadas ou às células 
de tecido tumoral. 
Linhagem K562 (eritroleucemia)