ESTUDO DIRIGIDO-COMUNICAÇÃO CELULAR

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1) Discuta sobre a importância do processo de comunicação celular na evolução dos organismos e aquisição da multicelularidade. 
as células estão em constante comunicação umas com as outras. As células vegetais se comunicam para coordenar suas atividades em resposta a mudanças nas condições de luz, de escuridão e de temperatura que orientam o ciclo de crescimento, de florescimento e de frutificação. TODAS AS CÉLULAS RECEBEM E RESPONDEM AOS SINAIS à sua volta. Mesmo a mais simples bactéria percebe e migra em direção a altas concentrações de nutrientes, como glicose ou aminoácidos. Muitos eucariotos unicelulares também respondem à sinalização de moléculas secretadas por outras células, permitindo a comunicação célula-célula. A comunicação intercelular alcançou um nível de complexidade surpreendente durante a evolução dos organismos multicelulares. Esses organismos são comunidades de células firmemente unidas nas quais o bem-estar das células individuais é frequentemente posto de lado em benefício do organismo como um todo. Os sistemas complexos de comunicação intercelular evoluíram para permitir a colaboração e a coordenação de diferentes tipos de células e tecidos. Os complexos arranjos de sistemas de sinalização controlam todas as características concebíveis da função das células e dos tecidos durante o desenvolvimento e no indivíduo adulto.
2) Represente os tipos de moléculas sinalizadoras ou ligantes e tipos de receptores, caracterizando-os.
2.1. RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR: Receptores de membrana plasmática são proteínas ancoradas à membrana que ligam-se a ligantes na superfície externa da célula. Neste tipo de sinalização, o ligante não precisa atravessar a membrana plasmática. Podem ser de 3 tipos
· Receptores acoplados a proteína G: 
· Receptores proteína-tirosina quinase ou receptores acoplados a enzimas:
são uma classe de receptores ligados a enzima encontrados em humanos e em muitas outras espécies. Uma quinase é apenas um nome para uma enzima que transfere grupos fosfato para uma proteína ou outro alvo, e um receptor tirosina quinase transfere grupos fosfato especificamente para o aminoácido tirosina. Como a sinalização por RTK funciona? Um exemplo típico, moléculas sinalizadoras primeiro se ligam a domínios extracelulares de dois receptores tirosina quinase próximos. Os dois receptores vizinhos então se juntam, ou dimerizam. Os receptores então anexam fosfatos à tirosinas nos domínios intracelulares um do outro. A tirosina fosforilada pode transmitir o sinal para outras moléculas na célula. Receptores tirosina quinases são cruciais para muitos processos de sinalização em humanos. Por exemplo, eles se ligam a fatores de crescimento, moléculas de sinalização que promovem divisão celular e sobrevivência.
· receptores acoplados a canais iônicos
também conhecidos como canais iônicos controlados por transmissores ou receptores ionotrópicos, estão envolvidos na sinalização sináptica rápida entre as células nervosas e outras células-alvo eletricamente excitáveis, como os neurônios e as células musculares (Figura 15-6A). Esse tipo de sinalização é mediado por um pequeno número de neurotransmissores que abrem ou fecham temporariamente um canal iônico formado pela proteína à qual se ligam, alterando por um curto período a permeabilidade da membrana plasmática aos íons e, dessa forma, alterando a excitabilidade da célula-alvo pós-sináptica. A maioria dos receptores acoplados a canais iônicos pertence à grande família das proteínas homólogas transmembrana de passagem múltipla.
RECEPTORES INTRACELULAR: que são reguladores de transcrição Entre essas moléculas estão os hormônios esteroides, os hormônios tireoides, os retinóis e a vitamina D. são proteínas receptoras encontradas dentro da célula, normalmente no citoplasma ou no núcleo. Na maioria dos casos, os ligantes de receptores intracelulares são pequenas, moléculas hidrofóbicas (repelidas por água), pois elas precisam atravessar a membrana plasmática para alcançar seus receptores. Por exemplo, os receptores principais dos hormônios esteróides, tais como os hormônios sexuais estradiol (um estrógeno) e testosterona, são intracelulares
3) Analise as diferentes formas de sinalização ou comunicação celular, caracterizando-as. 
As múltiplas variedades de sinalização por moléculas secretadas são frequentemente divididas em três categorias gerais. baseadas na distância em que os sinais são transmitidos. Na sinalização endócrina, as moléculas sinalizadoras (hormônios) são secretadas por células endócrinas especializadas e transportadas através da circulação para atuarem sobre células-alvo localizadas em órgãos distantes. Um exemplo clássico é proporcionado pelo hormônio esteróide estrógeno, que é produzido pelo ovário e estimula o desenvolvimento e a manutenção do sistema reprodutor feminino c das características sexuais secundárias. Na sinalização parácrina depende de mediadores locais que são liberados no espaço extracelular e agem sobre as células vizinhas. Um exemplo é a ação de neurotransmissores no transporte de sinais entre as células nervosas até uma sinapse. Finalmente, algumas células respondem à sinalização de moléculas que elas mesmas produzem. sinalização autócrina um sinal celular por sí só, liberando um ligante que se liga a receptores em sua própria superfície (ou, dependendo do tipo de sinal, em receptores dentro da célula. EX é a resposta das células do sistema imune de vertebrados aos antígenos estranhos. Certos tipos de linfócitos T respondem à estimulação antigênica por meio da síntese de um fator de crescimento que induz a sua própria proliferação, levando, dessa forma, ao aumento do número de linfócitos T e à amplificação da resposta imune. Deve-se também salientar que a sinalização autócrina anormal freqüentemente contribui pano crescimento descontrolado de células de câncer. Nesta situação, uma célula de câncer produz um fator de crescimento ao qual ela também responde. induzindo, por meio disso, continuamente sua própria proli-feração descontrolada. Sinalização dependente de contato A sinalização dependente de contato requer que as células estejam em contato direto membrana- -membrana
4) Compare os mecanismos de sinalização por fosforilação e troca de GDP por GTP, considerando as semelhanças e diferenças entre esses processos. 
 por fosforilação.a ativação Uma proteína-cinase adiciona covalentemente um fosfato do ATP à proteína sinalizadora ou seja, fosforiladas por uma proteína-cinase, que adiciona um ou mais grupos fosfato do ATP de modo covalente, e, por outro lado (inativação), desfosforiladas por uma proteína- -fosfatase, que remove os grupos fosfato da molécula
 Elas passam de um estado “ativado” (sinalizando ativamente), quando o GTP está ligado, para um estado “inativado”, quando o GDP está ligado a elas. Quando ativadas, geralmente possuem atividade GTPase intrínseca e inativam a si mesmas, hidrolisando o GTP em GDP.
5) Discorra sobre o mecanismo de sinalização ou comunicação celular via receptores associados a proteínas G triméricas e as diferentes ações que podem ser desempenhadas por essa família de receptores. 
Quando uma molécula de sinalização extracelular se liga a um GPCR (eceptores acoplados a proteínas G), o receptor sofre uma mudança conformacional que o permite ativar uma proteína trimérica de ligação a GTP (proteína G), que acopla o receptor a enzimas ou canais iônicos na membrana. Em alguns casos, a proteína G está associada fisicamente ao receptor antes da ativação deste, enquanto em outros ela se liga somente após a ativação do receptor. As proteínas G são formadas por três subunidades – alfa, beta e gama. No estado não estimulado, a subunidade a está ligada ao GDP, e a proteína G está inativa. Quando um receptor associado é ativado, ele atua como um fator de troca de nucleotídeos de guanina (GEF) e induz a subunidade a a dissociar o GDP, permitindo que o GTP se ligue no seu lugar. Esta ligação causa uma mudança conformacional ativadora na subunidade Ga, liberando a proteína G do seu receptore desencadeando a dissociação da subunidade Ga do par Gbg – ambos interagem então com vários alvos, tais como enzimas e canais iônicos na membrana plasmática, a qual transmite o sinal adiante
6) Identifique as principais vias de ação e formação de mediadores intracelulares, apresentando os mecanismos e moléculas envolvidas na formação de cada um deles e discutindo a importância da redundância na formação desses mediadores.
Também chamados se segundo mensageiros Pequena molécula de sinalização intracelular formada ou liberada para ação em resposta a um sinal extracelular e que ajuda a liberar o sinal dentro da célula. Exemplos incluem AMP cíclico, GMP cíclico, IP3, Ca21 e diacilglicero. Um sinal extracelular pode aumentar a concentração do cAMP mais de 20 vezes em, uma resposta em tão pouco tempo requer que a síntese rápida da molécula seja equilibrada por sua rápida degradação ou remoção. O AMP cíclico é sintetizado a partir do ATP por uma enzima chamada adenililciclase. Diversos sinais extracelulares agem pelo aumento das concentrações de cAMP no interior da célula. Esses sinais ativam os GPCRs que estão acoplados a uma proteína G estimuladora (Gs). A subunidade a ativada da Gs se liga e ativa a adenililciclase. Outros sinais extracelulares, atuando por meio de diferentes GPCRs, reduzem os níveis de cAMP pela ativação de uma proteína G inibidora (Gi ), a qual inibe a adenililciclase.
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.
 7) Relacione as principais classes de receptores enzimáticos ou associados a enzimas, caracterizando-os.
· Receptores proteína-tirosina quinases: que fosforilam seus substratos protéicos nos resíduos tirosina
· : chamada de super família receptores de citocina os receptores de citocina contêm domínios extracelulares N terminais ligadores de ligantes, uma única a-hélice transmcmbrana e domínios C terminais citosólicos. Entretanto, os domínios citosólicos dos receptores de citocina são desprovidos de qualquer atividade catalítica conhecida. Em vez disso, os receptores de citocina funcionam em associação com proteína-tirosina quinases não-receptores, as quais são ativadas como um resultado da ligação do ligante.
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 8) Discuta sobre a importância das cascatas de sinalização e mecanismos de amplificação de sinais para o desencadeamento de respostas celulares. 
A sensibilidade aos sinais extracelulares pode variar muito. A sensibilidade é frequentemente controlada por alterações no número ou na afinidade dos receptores na célula-alvo. Um mecanismo particularmente importante para aumentar a sensibilidade de um sistema de sinalização é a amplificação do sinal, pelo qual um pequeno número de receptores de superfície celular evoca uma resposta intracelular grande por produzir grandes quantidades de um segundo mensageiro ou por ativar várias cópias de uma proteína sinalizadora adiante na via.
Várias proteínas sinalizadoras intracelulares controladas por fosforilação também são proteínas-cinase e, com frequência, estão organizadas em cascatas de cinases. Em tais cascatas, uma cinase, ativada por fosforilação, fosforila a próxima cinase na sequência, e assim por diante, transmitindo adiante o sinal e, em alguns casos, amplificando-o ou distribuindo-o para outras vias.
OBS: Qualquer uma dessas cascatas amplificadoras de sinais estimuladores requer mecanismos de regulação em cada etapa, a fim de restabelecer o estado de repouso do sistema quando o sinal cessa. Conforme enfatizado anteriormente, a resposta à estimulação será rápida somente se os mecanismos de inativação também forem rápidos. Para isso, as células são dotadas de mecanismos eficientes para degradar (e ressintetizar) nucleotídeos cíclicos de forma rápida, para tamponar e remover o Ca21 citosólico e para desativar enzimas e canais iônicos que tenham sido ativados. Isso não é essencial somente para desativar uma resposta, mas também é importante para definir o estado de repouso a partir do qual ela inicia.
9) Discuta o papel das pequenas proteínas G nos eventos de sinalização celular identificando alguns exemplos dessas proteínas e suas principais ações
As pequenas proteínas monoméricas ligadoras de GTP (também chamadas de GTPases monoméricas) são compostas por uma única subunidade e auxiliam na transmissão de sinais a partir de diversos tipos de receptores celulares de superfície, regulando o tráfego de vesículas intracelulares, e na sinalização com o citoesqueleto. Tanto as proteínas G triméricas quanto as GTPases monoméricas sofrem ciclos entre as formas ativa, ligada ao GTP, e inativa, ligada ao GDP, muitas vezes atuando com interruptores moleculares nas vias de sinalização. 
As proteínas Ras são protótipos de uma grande família de aproximadamente 50 proteínas relacionadas, freqüentemente chamadas de pequenas proteínas de ligação ao GTP, porque Ras e suas parentes tem cerca de metade do tamanho das subunida-da a de proteína G. Enquanto as proteínas Ras regulam o crescimento e a diferen-ciação celular, outras subfamilias de pequenas proteínas de ligação ao GTP contro-lam atividades celulares distintas. Por exemplo, a maior subfamília de pequenas pro-teínas de ligação ao GTP (as proteínas Rab) atuam na regulação do tráfego de vesícu-las, como discutido no Capítulo 9. Outras pequenas proteínas de ligação ao GTP estão envolvidas na importação e exportação de proteína do núcleo (a proteína Ran, e na organização do citoesqueleto (a subfamília Rho, discu-tida mais adiante neste capítulo). O modo mais bem compreendido de ativação de Ras é aquele mediado por receptores proteína-tirosina quinases . A autofosforilação desses re-ceptores resulta na sua associação com fatores Ras de troca do nucleotídeo guanina como um resultado de interações de proteína mediadas por SH2. Um exemplo bem caracterizado é proporcionado pelo fator Sos de troca do nucleotídeo guanina, que é ligado à proteína Grb2 que contém SH2, no citosol de células não-estimuladas. A fosforilação da tirosina de receptores (ou de outras proteínas associadas ao receptor) cria um sitio de ligação para os domínios Grb2 SH2. A associação de Grb2 com receptores ativados direciona Sos para a membrana plasmática, onde ele está apto a interagir com proteínas Ras, que estão ancoradas ao folheto interno da membrana plasmática por lipídeos ligados ao C terminal de Ras. Então, Sos estimula a troca do nucleotídeo guanina, resultando na formação do complexo Ras-GTP ativo. Em sua forma ativa ligada ao GTP, Ras interage com diversas proteínas efetoras, incluindo a proteína-serina/treonina quinase Raf. Esta interação com Ras recruta Raf do citosol para a membrana plasmática, onde ela é ativada como resultado de fosforilaçáo tanto por proteína-tirosina como por proteína-serina/treonina quinases.
10) Com base nos princípios gerais de sinalização e comunicação celular, sintetize as principais etapas que envolvem a ativação e o desencadeamento de respostas celulares.
As moléculas sinalizadoras atuam pela ligação a um conjunto complementar de proteínas receptoras expressadas pelas células-alvo. A maioria das moléculas de sinalização extracelular ativam proteínas receptoras de superfície celular, que atuam como transdutores de sinal, convertendo o sinal extracelular em sinais intracelulares que modificam o comportamento da célula-alvo. Os receptores ativados transmitem o sinal para o interior da célula pela ativação de proteínas sinalizadorasintracelulares. Algumas dessas proteínas transduzem, amplificam ou propagam o sinal à medida que o transmitem, enquanto outras integram os sinais de diferentes vias de sinalização. Alguns funcionam como comutadores, ativados transitoriamente por fosforilação ou por ligação de GTP. Os grandes complexos de sinalização funcionais se formam por meio de domínios modulares de interação nas proteínas sinalizadoras, que permitem a formação de redes de sinalização funcionais