Sinalizacao celular 1

Ao \ue06cnal desta aula, você deverá ser capaz de : \u2022 Entender como e por que as células se comunicam. \u2022 R ec o n h e ce r o s p r i nc i p a i s t i p os d e s i n a li z a ç ã o e n t re c é lu l a s . \u2022 Conceituar ligante e receptor . \u2022 Entender como moléculas hidrofóbicas atuam na sinalização . \u2022 Entender como moléculas que não atravessam a membrana podem transmitir informação para o ambiente intracelular . Receptores de membr ana e princípios de sinalização celular I o b j e t i v o s 1 3 AULA Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 8 Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 9 AULA 13 MÓDULO 3 Em o rg an is mo s mu lt ic el ul ar es, é es se nc ia l qu e as cé lu la s se com un iq ue m, po ss ib il it an do aç õe s co or den ad as . Ess a com un ic aç ão se dá atr av és de mol éc ul as qu e um a de te rm in ad a cé lu la pr od uz e col oc a no me io ex tr ac el ul ar par a se r em en tã o pe r ce bi da s pe la s ou tr as cé lu la s. Se co mpa ra rm os a co mu ni ca çã o en tr e cé lu la s co m a c om un ic aç ão en tr e as pes so as , o ass un to \ue06cca ma is cla r o: a fo rm a ma is fá ci l de du as pes so as se co mu ni ca r em é pe la li ng ua ge m ve rb al . Alg ué m di z uma fra se qu e co nt ém ce rt a inf or ma çã o. Pa ra qu e ou tr a pes so a re ce ba es sa in fo rm aç ão co rr et am en te , é pr ec is o pri me ir o qu e ess a pe ss oa po ss a ou vi r . Dep oi s é pr eci so qu e ela en te nd a o i di om a u sa do p ela p es so a q ue di ss e a fr as e, só a p ar ti r da í o se nt id o d a f ra se pa ss a a va le r . Entre células, \u201cdizer uma frase\u201d não signi\ue06cca emitir um som, mas liberar no meio extracelular uma ou mais moléculas. Para que a informação seja transmitida, é preciso que as outras células possam \u201couvir\u201d, ou seja, é preciso que as outras células tenham receptores capazes de per ceber a presença daquela molécula no meio extracelular . Além disso, é necessário que as células que apresentam os r eceptores tenham condições de decodi\ue06ccar a informação recebida, ou seja, \u201centendam o idioma\u201d. V amos chamar a célula que lançou a molécula de célula sinalizadora , a molécula que leva a informação de ligante e a célula que percebeu a presença do ligante no meio de célula-alvo ( Figura 13.1 ). Nem sempre o ligante é lançado no meio, ele pode permanecer exposto na membrana da célula sinalizadora, que precisa estar próxima o su\ue06cciente da célula-alvo para que haja contato com o receptor ( Figura 13.1 ). Um sinal pode, portanto, alcançar apenas células vizinhas, se ele permanece ligado à membrana da célula sinalizadora. Mas se ele for secretado (isto é, lançado no meio extracelular), poderá se difundir e alcançar células próximas ou mesmo outras muito distantes, se ele for transportado pela corrente sanguínea. INTRODUÇÃO Figura 13.1: A célula sinalizadora e a célula-alvo podem, ou não, entrar em contato. Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 8 Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 9 AULA 13 MÓDULO 3 Tipos de sinalização De acordo com a meia vida (veja o boxe) da molécula sinalizadora e de quais células possuem receptores para aquele sinal, podemos classi\ue077car os tipos de sinalização como: a) Parácrina \u2013 a molécula sinalizadora tem vida curta e os receptores estão nas células próximas ( Figura 13.2.a ). Nesse caso, a molécula sinalizadora é chamada de mediador local. b) A ut óc ri na \u2013 a mo l éc ul a s in a li za do ra t em vi da c ur ta e o r ec ep to r e s tá na p ró pr ia c él ul a qu e emitiu o sinal. Para você entender melhor , compare a sinalização autócrina com algumas coisa s que nó s f azem os, com o c oloc ar um bil het e pa ra nó s me sm os a \ue077 m de nã o es qu ec er de f a ze r al gu ma c oi sa , o u a no t a r u m c o m pr om i s so na a g en da , ou co lo c ar o d e s pe rt a d or pa r a to ca r n a h or a q ue qu e re mo s ac or da r . T od os es se s ex em pl os são sin ai s qu e co lo ca mo s e nó s pr óp ri os pe rc eb em os ; so mo s, ass im , ta nt o em is s or es c om o al vo s do s me sm os s in ai s , qu e sã o, p or ta nt o, a ut óc ri no s ( Fi gu ra 1 3. 2. b ) . c) Dependente de contato \u2013 a molécula sinalizadora não é secretada, \ue077cando exposta na sup erfí cie da célu la sina liza dora , e a célu la-a lvo pre cisa fa zer con tato par a q ue o re cept or poss a s e lig ar ( Figu ra 1 3.1 ) . d) Endócrina \u2013 a molécula sinalizadora tem vida longa, é lançada na corrente sanguínea e vai atingir células-alvo em locais distantes. Nesse caso, a molécula sinalizadora é chamada de hormônio ( Figura 13.2.d ). e) Neuronal é um caso e sp ec i a l d e s i n al iz a çã o e n t re cé l u la s qu e po de ri a se r cl as s i\ue077 ca do c om o parácrino ou endócrino. N ess a si tu açã o, a mo lé cul a si nal iz ad ora , cha mada n euro tran smis sor , v iaja grandes distân cias, mas não no sang ue ou no meio ext race lular e sim den tro de pro long ame ntos celulares dos neurônios, os axônios, indo atingir a célula- alvo longe do corpo celular do neurônio que emitiu o sinal, mas próximo do axônio onde a molécula sinalizadora foi sec reta da ( Figu ra 1 3.2 .c ). Figura 13.2: T ipos de sinalização entre células: parácrina (a), autócrina (b), neuronal (c) e endócrina (d). Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 10 Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 11 AULA 13 MÓDULO 3 A meia-vida de uma substância é o tempo que leva para que uma determinada quantidade dela perca metade de sua atividade. Esta medida da atividade é muito utilizada para compostos radioativos, mas também se aplica a hormônios, drogas e outras moléculas com atividade em sistemas bioquímicos. Algumas substâncias sinalizadoras, como o neurotransmissor acetilcolina, se degradam alguns milissegundos após serem secretadas. Já alguns hormônios permanecem ativos na circulação por várias semanas, antes de serem degradados. Um sinal pode gerar muitas respostas difer entes Quando a molécula sinalizadora é secretada no meio extracelular , ela entrará em contato com várias células, mas apenas um pequeno número restrito delas responderá ao sinal, porque apenas algumas expressam o receptor capaz de reconhecer a molécula sinalizadora ( Figura 13.3.a ). F i gu ra 1 3. 3: ( a ) Na c or r e nt e s a n gu ín e a c ir cu l a m m u it os ho rm ô n io s, s e cr et a d os p o r d i f er en te s c é lu la s , q ue a ti ng i r ão vá ri as c é l ul as , m as s ó a l gu ma s ex põ em o re ce p t or a d eq ua do . (b ) D o m e sm o mo d o , u m ne ur ô n io po s s ui di f e re nt es p r ol on g a me nt os p ar a alc an ça r as cé lul as qu e po ss uem os rec ep tor es ca paz es de re con he cer o ne uro tr ans mi sso r . Um exem plo disso é nova ment e o neu rotr ansm isso r ace tilc olin a, que ser ve de sin aliz ador para cél ulas -alv o di vers as, q ue r eage m de modo dif eren te ao mes mo sinal : uma célul a mus cula r esq uelé tic a vai se contr air qua ndo se u r ecep tor de a ceti lcol ina recon hece r e sse neuro tran smis sor no me io ; já no mús cu lo ca rd ía co , a fr eq üê nc ia de con tr aç ão da cél u la mus cu la r c ar dí a ca at é di mi n ui na p re se n ça de s sa mo l éc ul a . Se a ac eti lco lin a a tin gir uma célula da glândula salivar , que expressa o mesmo receptor da célula cardíaca, vai provocar uma resposta diferente: a secreção de saliva ( Figura 13.4 ). O s re cep t or es qu e es sa s cé lu la s ap re se nta m em su a s up er fí cie sã o di fe re n te s, a pe sa r de r ec on he ce re m a me s ma m ol éc ul a si na li za do ra . Várias células sinalizadoras S a n g u e Várias células-alvo Hormônios a Várias células sinalizadoras Várias cél las-alvo b u Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 10 Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 11 AULA 13 MÓDULO 3 Figura 13.4: Diferentes células podem responder de modo diferente à mesma molécula sinali- za do ra, po r apre se nt are m diferentes receptores, co mo as cé lu la s mu scu la - r es es qu el ét i ca e ca rd í ac a, ou mesm o apr ese nta ndo r e c e pt o re s ig ua is , c o m o as c él u l a s c a r dí a c a e s e cr e t ó r i a . Célula que não se comunica se \u201ctrumbica\u201d C ad a cé lu l a r ec eb e a o m es - m o t em po vá ri os si na i s t r az id os po r d i fe re nt es mo lé c u l as si na li za do r a s e e la o s r e c on he c e p o rq ue p os s ui e m s ua su p er fí c ie mu i to s re c ep to r e s di - f er en t es . U m a i m p o r t a n t e mu d an ça de comportamento dessa célula p od e de pe n de r d a i nt er a çã o d e v ár io s si n ai s ( F ig u ra 1 3. 5 ) . V eja nessa \ue077gura que, se não recebesse nenhum sinal, essa célula morreria. Só para sobre- viver ela precisa receber várias informações do meio externo, como por exemplo: sobre a disponibilidade de nutrientes, sobre o número total de células do órgão de que ela faz parte etc. Para se dividir , além dos sinais de sobrevivência, também são necessários sinais de proliferação. Para que ela se diferencie em célula especializada, é preciso que os sinais de pro life raçã o não este jam pre sent es (ou que a célu la não os rec onhe ça mais porque deixou de expor os receptores para eles) ao mesmo tempo em que sinais de diferenciação apareçam. Alguns desses sinais são molécula s conhecidas, outros ainda não. Assim, quando células são mantidas in vitro , acrescentamos soro ao meio de cultura. O soro contém os sinais de proliferação conhecidos e também os que ainda não conhecemos. O re ce n te us o te ra p êu t ic o de cé lu la s- tr on co (v e ja a Au la 4 , de Cu lt u ra d e cé lu la s) é c on s eq ü ên ci a na t ur a l de s se s co n ce it os e da m el h or i a da s té c ni ca s de obt e nç ão de cél u la s- tr on co dos tec id os de ad ul to (v oc ê va i sa be r ma is nu ma a ul a e sp ec í\ue077 ca s ob re c él ul as -t ro nc o em Bi ol og ia C el ul ar I I) . Acetilcolina Célula muscular esquelética Contração Diminuição de freqüência Secreção Célula muscular cardíaca Célula secretória Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 12 Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 13 AULA 13 MÓDULO 3 Tipos de receptor es Qual o tipo de receptor mais adequado para receber um determinado sinal? Isso depende de que tipo de molécula esse sinal for ( Figura 13.6 ): a) se a molécula sinalizadora for pequena e/ou hidrofóbica o su\ue077ciente para atravessar a membrana, o receptor deve ser intracelular; b) se a molécula sinalizadora não puder atravessar a membrana, o receptor terá de estar obrigatoriamente na membrana plasmática, exposto na superfície celular . Es sa s ca ra ct er ís ti ca s de a \ue077n id ad e, i st o é, pe rm ea b il id ad e e nt r e a s mo lé cu la s si na li za do ra s e as me mb ra na s c el ul ar es , ma is e sp ec i\ue077 ca me nt e a b ic am ad a li pí di ca , já f or am a bo rd ad a s na A ul a 8. Figura 13.6: Os receptores para moléculas hidrofílicas \ue06ccam voltados para o meio extracelular (a) enquanto os receptores para sinalizadores pequenos e hidrofóbicos são intracelulares (b). Mor te celular Sobreviv ência Proliferação Diferenciação A B C A B C D E A B C F G F i g u r a 1 3 . 5 : Di f e r e n t e s si n a i s r e c e b i d os p o r uma célula-alvo podem modular seu comportamento. A célula que não recebe nenhum sinal acaba morrendo. A si m p l e s m an u t e n ç ã o da v id a c el u l a r j á de pen de de vá ri as in f or ma çõe s si n al iz a da s pe las mo léc ul as A, B e C. Co mp or ta me n to s ma is c om pl e xo s, co mo a pr ol if e ra ç ão e a di f e r e nc i a ç ão , requerem sinalizadores es pe cí\ue06c co s, re pre se nt ado s por D , E , F e G . Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 12 Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 13 AULA 13 MÓDULO 3 Sinalização por ligantes hidrofóbicos O exe mplo mais no táve l dess e tipo de sina liza ção é o do óxido nít rico (NO) . Ess a peq uena molé cula age sobre as cél ulas musc ular es lis as que en volv em os vaso s sa nguí neos , pro voca ndo vaso dila taçã o loc al. Pro move ndo o rela xame nto dess as cél ulas muscu lare s, o NO faz com que o vaso au ment e de cal ibr e, dei xand o o sang ue \ue079ui r mais facil men te. O NO é produ zid o nas célu las end otel iais que reve stem os vas os, ist o é, bem per to das célul as sobr e as qua is ele age. Qua ndo um impul so ner voso chega a es sas célul as, elas ativa m uma enz ima, a óx ido nítri co sin tase (NO S), que pro duz NO a part ir do amin oáci do argi nina . O NO é um gás e, assim com o o O 2 e o CO 2 , ele atr aves sa as memb rana s por dif usão simp les (a Aul a 8), sain do da célu la na qua l foi prod uzid o e se esp alha ndo rapi dame nte pelas cél ulas vizi nhas . Nas célu las muscu lar es lis as, o NO ati va outra s enz imas , o que leva à va sodi lata ção. O NO é um med iado r lo cal, fazendo sinalização parácrina. VIAGRA É NO. VOCÊ SABIA? Mu it as cé lul as ne rv osa s tam bé m usa m o óxi do nítr ic o com o med ia do r loc al. No pêni s, por exe mplo, a libe ração de NO pela iner vação aut ônoma loc al age sobr e a muscu latur a lis a, ativand o enz imas cujo s pro dutos dila tam os vas os que se e nche m de sangu e, ca usand o a e reção . A sin al iza çã o medi ad a por óxi do ní tri co dur a pou co por qu e o NO é rapi da me nte de gr ada do e vi ra nit rit o. O pr odu to das en zim as que ele ati va tam bé m du ra po uc o por qu e tam bé m é deg ra da do ráp ido . O me can is mo de aç ão de al gun s me di cam en tos , co mo o V iag ra, é i mp ed ir a de gr ada çã o do p rod ut o da s enz im as at iv ada s por N O, fa ze ndo , ass im , a v as odi la taç ão du ra r mai s tem po . O q ue c ha m am os d e h or mô ni o s nã o p as sa m d e si na li z ad or es Como vimos, o NO age sobre uma enzima que já está pronta na célula, precisando apenas ser ativada. Nem sempre é assim com outras moléculas sinalizadoras. O NO difunde-se rápido porque é gasoso, mas tem vida curta. Outras moléculas sinalizadoras hidrofóbicas também são capazes de atravessar membranas e têm vida muito mais longa (são moléculas muito mais estáveis). Elas são produzidas e secretadas por células glandulares, viajando grandes distâncias pela corrente sanguínea até achar células-alvo. Essas moléculas sinalizadoras são chamadas hormônios . Como são hidrofóbicas, têm problemas para viajar pela corrente sanguínea e o meio extracelular , que são aquosos. Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 14 Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 15 AULA 13 MÓDULO 3 Figura 13.7: O cortisol, produzido pelas glândulas supra-renais, é um sinalizador hidrofóbico que forma um complexo receptor ligante, entrando no núcleo, onde vai ativar a transcrição de um gen. Claro que essa resposta demora muito mais para aparecer do que aquela que depende apenas da ativação de uma molécula que já estava pronta. Mas também permanece mais tempo, já que o gen ativado produzirá uma proteína que não será degradada de imediato. Alguns dos hormônios mais conhecidos agem assim, como por exemplo os hormônios esteróides (testosterona, estrogênio, cortisol e outros) e os tireoidianos. Sinalização por ligantes hidrofílicos Mas e se o ligante não consegue atravessar a membrana? O que você faria para passar uma informação para alguém que está num lugar onde você não pode entrar? Não vale telefonar! Acho que o jeito seria mandar um recado por alguém que estivesse na porta (ou na janela!). E recomendar muita atenção para que o recado chegue direitinho. Q u a n d o a m o l é c u l a s i n a l i z a d o r a é h i d r o f í l i c a e / o u g r a n d e , n ã o po d e n d o , p o r t a n t o , a t r a v e s s a r a b i c a m a d a l i p í d i c a , o r e c e pt or v a i t e r d e f u n c i o n a r c o m o u m v e r d a d e i r o g a r o t o d e r e c a d o s , m a s s em s a i r Por is so, pr ecis am ass ocia r -se a mo lécu las hi drof ílic as qu e tenh am um sí tio ca paz de acomo dá-l a. Ess a molé cula hi drof ílic a, que ch amam os carr eado ra ( Fi gura 13.6. b ), freqü ente ment e é a album ina do soro . Ao cheg ar bem pert o da memb rana de uma célul a, a molé cula sina liza dor a (li gant e) se sol ta da carr eado ra e se dif unde pel a bicam ada lipí dica , entra ndo na cél ula. O recep tor par a este lig ante dev e es tar no cito plas ma e , co m a cheg ada dest e, \ue077ca ativ o, d esem penh ando sua s f unçõ es. É muito freq üent e, porém , que o rec epto r sej a um fato r de tran scri ção, isto é, uma moléc ula que , c om a ch egad a do li gant e, f orma um com ple xo q ue entr a no nú cleo e vai ativ ar a tr ans criç ão de um g en ( Figu ra 1 3.7 ). Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 14 Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 15 AULA 13 MÓDULO 3 d a m e m b r a n a o n d e t e m d e e s t a r o b r i g a t o r i a m e n t e e x p o s t o ( F i g u r a 1 3 . 6.a ) . Q u a n d o o r ec e p t o r r ec e b e a m o lé cu l a s i n a l i z a d o r a , e l e i nv a r i a v e l m e n t e m u d a d e c o n f o r m a ç ão . A m u d a n ç a c o n f o r m a c i o n a l p a s s a a i n f o r m a ç ã o ad ia n t e p o r q u e m u d a o co mp o r t a m e n t o d o re c e p t o r . V am o s ve r q u a i s s ã o a s pr i n c i p a i s c l a s s e s d e r ec e p t o r e s p ar a l i g a n te s hi d r o f í l i c o s e o q u e ac o n t e c e de p o i s d a c h e g a d a d o l i g a n t e a c a d a um d e l e s , p a s s a n do a i n f o r m a ç ã o a di an t e . Existem três tipos de receptor de sinalização na membrana plasmática: a) os receptores do tipo canal; b) os associados à proteína G e c) os receptores enzimáticos. Em comum eles possuem o fato de serem proteínas transmembrana e de não entrarem na célula (a não ser que devam ser degradados), o que os diferencia dos receptores de endocitose (você vai conhecê-los na Aula 19), que entram na célula junto com o ligante. V amos ver as características básicas de cada um. a) Receptores do tipo canal Esses você já conhece das Aulas 10 e 11, de transporte. São os canais controlados por ligante. Esses receptores podem ser os canais eles próprios ou estar associados a um canal iônico, de modo que a mudança conformacional induzida pelo ligante ativa o canal associado, que se abre ( Figura 13.8 ). Um bom exemplo é o receptor de acetilcolina em células musculares esqueléticas. Figura 13.8: Os canais iônicos ativados por ligante possuem sítios receptores para o ligante que mudam sua conformação, abrindo o canal iônico. b) Receptores ligados à proteína G São pro teín as trans memb rana mul tipa sso (le mbra ? da aul a 10! ) que atra vess am a membr ana sete veze s e cuj a mud ança confo rmac iona l ao rece ber em o liga nte os faz ativ ar uma segu nda prot eína , que també m mud a de conf orma ção, pas sand o o sinal adia nte. Ess es recep tore s são bas tant e var iado s, mas a s egu nda prote ína que é ati vada não vari a mui to. Ela é cham ada prot eína G porq ue pe rten ce a uma fa míli a de prote ínas que lig am G TP , \ue077c ando ati vada s, e dep ois hidr olis am o GTP a G DP + Pi, vol tand o ao esta do inati vo ( Figu ra 13.9 ) . As prot eína s G funci onam como int erru ptor es: com GTP est ão \u201c liga das\u201d e c om G DP e stão \u201cd esli gada s\u201d. Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 16 Biologia Celular I | Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I CEDER J 17 AULA 13 MÓDULO 3 Figura 13.9: Quando chega um sinal, a proteína G solta o GDP que estava ligado a ela. Um GTP , abundante no citoplasma das células, logo o substitui, ativando a proteína G, que passa o sinal adiante. Logo após, a proteína G hidrolisa o GTP e libera o Pi, voltando ao estado de repouso. T amanho é documento? Exi stem pro teín as G de vár ios tam anho s, pod endo ter ape nas uma cad eia pro téic a (mo nomé rica s, como as da su perf amíl ia Ras que voc ê va i co nhec er na próxi ma aula) , dua s ( hete rodi méri cas, co mo a tu buli na qu e for ma os mic rotú bulo s, Au la 23 ) ou três (he tero trim éric as, que você ve rá na au la seg uint e a e ssa, func iona ndo em sin aliz ação cel ular ). Das três subun idad es da prote ína G, a \u03b1 é a que liga e hid roli sa GTP , enqu anto a dup la \u03b2\u03b3 é res pons ável pel o an cora ment o ao fol heto cit opla smát ico da memb rana . As pro teín as G, ao se rem ati vada s, pod em fun cion ar ativa ndo outr as prote ínas , qua ndo são cha mada s prote ínas G estim ulat ória s ( Gs ), ou inib ilas , send o cha mada s prot eína s G ini bitó rias ( Gi ). Proteína G estimulatória: o efeito dominó (ou cascata) de sinalização Um rec ep to r qu e re ce be u o li ga nt e at iv a a pr ot eí na G, que va i po r su a vez a ti va r uma te rc ei ra pro te ín a, ge ra lm en te uma en zi ma ( F ig ur a 13 . 10 ). Figura 13.10: Sinalização por receptor associado à proteína G. A enzima pode ser a adenilciclase ou a fosfolipase C. Receptor Proteína G Enzima inativa Enzima ativa Ligante

Sinalizacao celular 1

UFJF

Biologia Celular

Continue navegando

Materiais relacionados

Perguntas relacionadas

A sinalização celular é compreendida como um sistema de comunicação que administra e coordena as atividades e as ações celulares. Nesse sentido, ex...

17. A sinalização celular, quando a molécula sinalizadora atua na própria célula sinalizadora, dizemos que a sinalização é: a) Parácrina. b) Endócr...

Além de compartimentalizar a estrutura da célula, a membrana plasmática participa de outras importantes funções celulares. Assinale a alternativa q...

Considerando as afirmativas abaixo sobre sinalização celular: I parácrina e o tipo de sinalização que ocorre dentro da célula liberando hormônios. ...

Outros materiais