SINALIZAÇÃO CELULAR parte 1 FINAL

Prévia do material em texto

“SINALIZAÇÃO CELULAR” Parte 1 
Vias de sinalização celular: importantes para diversos 
processos celulares básicos, tais como: 
 Crescimento, 
 Proliferação, 
 Divisão celular. 
 
Estes processos são regulados por uma ampla gama de 
substâncias, que podem agir intra ou extracelularmente, 
atuando em receptores. 
TRANSDUÇÃO DE SINAL 
A informação pode vir sob várias formas, e a 
comunicação envolve, frequentemente, a conversão 
dos sinais de informação de uma forma para outra. 
Esse processo de conversão é denominado 
transdução de sinal. 
 
Via de sinalização intracelular simples, ativada por uma 
molécula de sinalização extracelular. A molécula de 
sinalização geralmente se liga a uma proteína receptora 
que está inserida na membrana plasmática da célula-
alvo. O receptor ativa uma ou mais vias de sinalização 
intracelular, envolvendo uma série de proteínas de 
sinalização. No final, uma ou mais dessas proteínas 
alteram a atividade de proteínas efetoras, modificando, 
assim, o comportamento da célula 
RECEPTOR — LIGANTE 
Para se caracterizar como receptor, uma molécula 
deve ser capaz de reconhecer especificamente outra 
molécula sinalizadora e de desencadear uma reposta 
celular, quando unida com o respectivo ligante. 
 Molécula sinalizadora (ligante): é 
qualquer molécula que se liga a um 
sítio específico em uma proteína ou 
outra molécula. 
 Receptor é uma proteína ou uma 
lipoproteína na superfície ou no 
interior da célula à qual se liga, de 
forma específica, à molécula 
sinalizadora. 
 
MESMO SINAL – DIFERENTES EFEITOS 
 
Uma molécula de sinalização normalmente tem 
diferentes efeitos sobre diferentes tipos de células-
alvo. 
→ O neurotransmissor acetilcolina por exemplo, diminui 
a velocidade do potencial de ação das células 
cardíacas e estimula a produção de saliva pelas 
glândulas salivares apesar dos receptores em 
ambas as células serem os mesmos. 
BCM 2 — BIOLOGIA MOLECULAR DA CÉLULA, 6a edição. ALBERTS, B. et al. Capítulo 6 
→ No músculo esquelético, a acetilcolina causa a 
contração das células por se ligar a uma proteína 
receptora diferente 
→ Os diferentes efeitos da acetilcolina nesses tipos 
celulares são o resultado de diferenças nas 
proteínas de sinalização intracelular, proteínas 
efetoras e genes que são ativados. 
Assim, o próprio sinal extracelular tem pouco conteúdo 
de informação; ele simplesmente induz a célula a 
responder de acordo com seu estado predeterminado, 
que depende da história do desenvolvimento da célula e 
dos genes específicos que ela expressa. 
VELOCIDADE DA RESPOSTA 
 
 
 
Quando a resposta envolve somente mudanças em 
proteínas já existentes na célula, ela pode ocorrer 
muito rapidamente: por exemplo, uma mudança 
alostérica em um canal iônico controlado por 
neurotransmissor pode alterar, em milissegundos, o 
potencial elétrico da membrana plasmática, e as 
respostas que dependem somente de fosforilação de 
proteínas podem ocorrer em segundos. Contudo, quando 
a resposta envolve mudanças na expressão gênica e na 
síntese de novas proteínas, ela normalmente demora 
muitos minutos ou horas, não importando o mecanismo 
de liberação do sinal 
AGONISTAS E ANTAGONISTAS 
Agonistas: Moléculas que se ligam a um receptor e 
ORIGINAM uma resposta. 
Antagonistas: Moléculas que se ligam a um receptor e 
EVITAM uma resposta. 
 
 
TIPOS DE SINALIZAÇÃO 
1. Contato-dependente ou justácrina; 
2. Parácrina; 
3. Autócrina; 
4. Endócrina; 
5. Sináptica. 
 
 
 
 
TIPOS DE SINALIZAÇÃO 
Justácrina ou dependente de contato 
 
 
Durante o desenvolvimento, essa sinalização às vezes 
pode atuar em distâncias relativamente longas se as 
células que se comunicam estenderem longos 
prolongamentos finos para fazer contato umas com as 
outras 
 
 
Com frequência, as moléculas secretadas são 
mediadores locais, que atuam somente sobre as células 
no ambiente da célula sinalizadora. 
A sinalização parácrina depende de mediadores locais 
que são liberados no espaço extracelular e agem 
sobre as células vizinhas 
 
A sinalização sináptica é realizada por neurônios que 
transmitem sinais elétricos ao longo de seus axônios e 
liberam neurotransmissores nas sinapses, que 
frequentemente estão localizadas longe do corpo celular 
neuronal. 
Quando um neurônio é ativado por estímulos de outras 
células nervosas, ele envia impulsos elétricos (potenciais de 
ação) ao longo do seu axônio; quando o impulso desse tipo 
alcança a sinapse na extremidade do axônio, desencadeia a 
secreção de um sinal químico que atua como 
neurotransmissor. A estrutura altamente organizada da 
sinapse assegura que o neurotransmissor 
seja liberado especificamente aos receptores na célula-alvo 
pós-sináptica 
 
Um sinal químico que atua sobre a própria célula que 
o secretou é chamado de sinal autócrino. Em alguns 
casos, uma molécula pode atuar tanto como um sinal 
autócrino quanto parácrino 
 
A sinalização endócrina depende das células endócrinas 
que secretam hormônios para a corrente sanguínea, de 
onde são distribuídos para todo o corpo. Muitas 
moléculas sinalizadoras de um mesmo tipo participam 
nas sinalizações parácrina, sináptica e endócrina: as 
diferenças básicas estão na velocidade e na seletividade 
com que os sinais são enviados para seus alvos. 
Uma estratégia bem diferente de sinalização a longas 
distâncias utiliza as células endócrinas, que secretam 
suas moléculas sinalizadoras, chamadas hormônios, na 
corrente sanguínea. Esta se encarrega de transporta-
las por todo o corpo, permitindo que atuem sobre as 
células-alvo que podem estar em qualquer lugar do 
corpo 
 
AS PROTEINAS RECEPTORES ESTÃO LOCALIZADAS 
DENTRO DA CÉLULA OU NA MEMBRANA CELULAR. 
 
 
— RECEPTORES INTRACELULARES 
→ Receptores expressos pelas próprias células: 
proteínas intracelulares localizadas no citoplasma ou 
no núcleo; 
→ Respondem a pequenos ligantes hidrofóbicos que 
são capazes de difundirem-se através da 
membrana plasmática; 
→ Reposta lenta ao estímulo; 
→ Exemplos: o cortisol, o estrogênio, a testosterona, o 
hormônio tireoidiano, a vitamina D. 
 
 
SINALIZAÇÃO POR ÓXIDO NÍTRICO 
NO – ÓXIDO NÍTRICO: É um gás solúvel, altamente 
lipofílico, sintetizado pelas células endoteliais, 
macrófagos e alguns grupos de neurônios. Importante 
sinalizador intracelular. 
 
 
Corte transversal simplificado de um vaso sanguíneo, 
mostrando as células endoteliais revestindo o lúmen e as 
células musculares lisas em volta delas. 
O neurotransmissor acetilcolina estimula a dilatação do 
vaso pela ativação de um GPCR – o receptor 
muscarínico de acetilcolina– na superfície das células 
endoteliais. O Ca21 ativa a óxido nítrico sintase, induzindo 
a produção de NO pelas células endoteliais a partir da 
arginina. O NO se difunde para fora das células 
endoteliais e para dentro das células musculares 
subjacentes, onde ativa a guanililciclase para produzir 
GMP cíclico. Este desencadeia uma resposta que causa o 
relaxamento das células musculares, aumentando o fluxo 
de sangue pelo vaso. 
RECEPTORES DE SUPERFICIE CELULAR 
— Moléculas sinalizadoras são grandes demais ou 
muito hidrofílicas; 
— Não atravessam a membrana e ligam-se a 
receptores de membrana; 
— Agem na transdução do sinal: convertem um 
evento extracelular em um sinal intracelular. 
 
RECEPTORES ACOPLADOS Á PROTEÍNA G. 
 Um único ligante para vários receptores. 
 Proteína G precisa de um 2° mensageiro (não 
precisa de outro receptor, mas, causa outras 
alterações celulares como abertura ou 
fechamento de canais). 
PRINCIPAIS CLASSES DE RECEPTORES DE SUPERFÍCIE 
CELULAR 
RECEPTOR ACOPLADO À PROTEÍNA G 
A ligação do ligante a um receptor acoplado à proteína 
G abre um canal iônico ou a altera a atividade enzimática 
de um receptor enzimático. 
 
Composto pelo receptor e três subunidades: α, β e γ. A 
subunidade α hidrolisa GTP, enquanto a dupla βγ e ́ 
responsável pelo ancoramento na membrana. 
2° mensageiro: Moléculas pequenas, produzidas após 
ativaçãode receptor, que altera proteínas Alvo. EX: 
AMPc Cálcio=Hidrossolúvel. E Diacilglicerol=Lipossolúvel. 
 Proteína G atua sobre proteínas alvo. 
 Atua em enzimas altera processos 
metabólicos 
 Ou em canais iônicos.  Permeabilidade e 
excitabilidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RECEPTOR ACOPLADO À PROTEÍNA G 
 
 
 As proteínas G funcionam como 
interruptores: com GTP estão “ligadas” 
e com GDP estão “desligadas”. 
 Os receptores acoplados à proteína G 
(GPCRs) são uma família grande e 
complexa de proteínas transmembrana 
que atravessam a bicamada fosfolipídica sete vezes 
A cauda citoplasmática da proteína receptora é 
ligada a uma molécula transdutora de membrana, 
com três partes, denominada proteína G. 
 Os tipos de ligantes que se ligam aos receptores 
acoplados à proteína G incluem: hormônios, fatores 
de crescimento, moléculas olfatórias (odorantes), 
pigmentos visuais e neurotransmissores. 
 As proteínas G receberam seu nome pelo fato 
de se ligarem aos nucleotídeos da guanosina 
 
 As proteínas G inativas estão ligadas ao difosfato 
de guanosina (GDP). 
 A troca de GDP pelo trifosfato 
de guanosina (GTP) ativa a proteína G. 
Quando as proteínas G são ativadas, estas 
(1) abrem um canal iônico na membrana ou 
(2) alteram a atividade enzimática no lado citoplasmático 
da membrana. 
**As proteínas G ligadas às enzimas amplificadoras 
constituem a maior parte dos mecanismos de 
transdução de sinal conhecidos. As duas enzimas 
amplificadoras mais comuns para os receptores 
acoplados à proteína G são a adenilato-ciclase e a 
fosfolipase C. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Vídeo sobre aplicação de adrenalina 
 
MEDIADORES INTRACELULARES — SEGUNDOS MENSAGEIROS 
Pequenas moléculas liberadas ou formadas no citosol em 
resposta a um sinal extracelular. Ajudam a propagar o sinal 
dentro da célula. 
— AMPc 
→ O AMPc dispara uma enorme diversidade de 
eventos intracelulares. 
→ Uma das enzimas mais importantes ativadas por 
AMPc é a proteína quinase A (PKA). 
→ Uma proteína quinase é uma enzima que fosforila 
outras proteínas. 
→ A proteína quinase A ganhou esse nome por causa 
de seu modo de ativação, o A é de AMPc. 
Como o aumento na 
concentração intracelular de 
AMP cíclico altera a 
transcrição gênica? 
A ligação de uma molécula 
de sinalização extracelular 
ao seu GPCR ativa a 
adenililciclase via Gs e 
aumenta a concentração 
de cAMP no citosol. Esse 
aumento ativa a PKA, e 
suas subunidades 
catalíticas liberadas 
entram no núcleo, onde 
fosforilam a proteína 
reguladora CREB. Após a 
fosforilação, está proteína 
recruta o coativador CBP, 
que estimula a transcrição 
gênica. Pelo menos em 
alguns casos a CREB 
inativa está ligada ao 
elemento de resposta ao AMP cíclico (CRE) no DNA antes 
deste ser fosforilado (não mostrado). 
Ação das toxinas – diarreia 
 
 
 
 
 
FOSFOLIPASE C 
Enzima frequentemente ativada por proteína G: 
Uma fosfolipase é classificada como A, C ou D de 
acordo com o local onde ela cliva o fosfolipídio; 
O alvo da fosfolipase C ativada por proteína G é um 
fosfolipídio da face interna da membrana plasmática, o 
fosfatidilinositol 4,5 bifosfato, mais conhecido pela sigla 
PIP2. 
A clivagem gera duas moléculas: 
1) o diacilglicerol, também conhecido como DAG, um 
glicerol com duas caudas de ácido graxo, que permanece 
na membrana; 
2) o inositol trifosfato (IP3), que é liberado para o 
citoplasma. 
Proteína Gq ativa a enzima Fosfolipase C que induz a 
Produção dos Segundos Mensageiros IP3 e DAG a partir 
de PIP2 
 
Como os GPCRs aumentam o Ca21 citosólico e ativam a 
proteína-cinase C? 
 O GPCR ativado estimula a 
fosfolipase C-b (PLCb) ligada à membrana 
plasmática via uma proteína G chamada 
Gq. A subunidade a e o complexo bg da 
Gq estão envolvidos nessa ativação. 
 Dois segundos mensageiros são produzidos 
quando o PI(4,5) P2 é hidrolisado pela PLCb 
ativada. 
O inositol 1,4,5-trifosfato (IP3) se 
difunde pelo citosol e se liga aos canais 
de Ca21 controlados por IP3 na membrana 
do retículo endoplasmático, abrindo-os e 
liberando Ca21. 
O gradiente eletroquímico 
de Ca21 através da membrana do retículo 
faz com que o íon saia para o citosol quando os canais 
de liberação estão abertos. 
 
O diacilglicerol permanece na membrana 
plasmática e, juntamente com a fosfatidilserina (não 
mostrada) e o Ca21, auxilia na ativação da proteína-
cinase C, a qual é recrutada do citosol para a face 
citosólica da membrana plasmática. Do total de mais 
de 10 isoformas diferentes da enzima em humanos, 
pelo menos quatro são ativadas pelo diacilglicerol. 
CÁLCIO COMO SEGUNDO MENSAGEIRO 
 Papel relevante em diversas atividades celulares, 
tais como: contração muscular, proliferação celular 
e fertilização. 
 O aumento da concentração citosólica do íon cálcio 
ativa diversas enzimas, mediante a interação com 
uma proteína intracelular denominada Calmodulina – 
aumentando a transmissão de sinal. 
 A ligação do íon cálcio com a Calmodulina, forma o 
complexo Ca2+ - Calmodulina, que é responsável 
pela ativação uma série de proteínas com atividade 
cinase ou fosfatases. 
 O cálcio, quando ligado a Calmodulina possui uma 
área de ação mais ampla 
GMPc – Guanilato ciclase 
 Sistema da guanilato ciclase (GMPc) e do óxido 
nítrico (NO) – sinalização mais especializada. 
 Semelhante ao sistema AMPc, incluindo receptores 
de membrana e proteínas G. Entretanto, a guanilato 
ciclase difere da adenilato ciclase, pois pode ser 
parte integral do receptor. 
 Em contraste com o AMPc, que afeta um ampla 
variedade de processos, o GMPc funciona como 
mensageiro especializado, sendo relacionado com o 
relaxamento da musculatura lisa, agregação 
plaquetária e com o sistema visual 
GMPc – Guanilato ciclase 
 
 
AÇÃO DO MEDICAMENTO VIAGRA 
 GUANILIL CICLASE ATUA COMO UM RECEPTOR 
INTRACELULAR PARA NO 
 
RESUMO 
Indiretamente, os GPCRs ativam ou inativam, via 
proteínas G, as enzimas ligadas à membrana plasmática 
e aos canais iônicos. Quando um receptor ativado 
estimula uma proteína G, esta sofre uma mudança 
conformacional que ativa sua subunidade a, 
desencadeando, dessa forma, a liberação de um 
complexo bg. Cada componente pode, então, regular 
diretamente a atividade das proteínas-alvo na 
membrana plasmática. 
Alguns GPCRs ativam ou inativam a adenililciclase, 
alterando assim a concentração 
intracelular do segundo mensageiro AMP cíclico. Outros 
inativam uma fosfolipase C específica de 
fosfoinositídeos (PLCb), a qual gera dois segundos 
mensageiros. Um deles é o inositol 1,4,5-trifosfato (IP3), 
que libera Ca21 do RE, aumentando, dessa forma, a 
concentração do íon no citosol. O outro é o diacilglicerol, 
que permanece na membrana plasmática e ativa a 
proteína-cinase C (PKC). Um aumento nos níveis de AMP 
cíclico ou de Ca21 citosólicos afeta as células 
principalmente por estimular uma proteína-cinase 
dependente de cAMP (PKA) e as proteínas-cinase 
dependentes de Ca21/calmodulina (CaM-cinases), 
respectivamente. 
A PKC, a PKA e a CaM-cinase fosforilam proteínas-alvo 
específicas, alterando, assim, a atividade dessas 
proteínas. Cada tipo de célula possui seu conjunto 
característico de proteínas-alvo que é regulado dessa 
maneira, permitindo que a célula construa sua resposta 
característica própria aos segundos mensageiros. As 
cascatas de sinalização intracelulares ativadas pelos 
GPCRs permitem que as respostas sejam bastante 
amplificadas, de forma que diversas proteínas-alvo são 
alteradas para cada molécula de sinalização 
extracelular ligada ao seu receptor. As respostas 
mediadas pelos GPCRs são rapidamente 
desligadas quando o sinal extracelular é removido, e os 
GPCRs ativos são inativados por 
fosforilação e associação com arrestinas