BMC - Sinalização intracelular - Receptores enzimáticas

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Beatriz Machado de Almeida 
BMC – Aula 9 
Vias de sinalização da insulina 
O receptor da insulina é um receptor enzimático. 
Num processo de sinalização celular, têm algumas 
moléculas sinalizadoras que conseguem entrar na 
célula e se ligar a receptores intracelulares. A 
maioria das moléculas sinalizadoras se ligam a 
receptores de membrana, elas não entram 
diretamente nas células. 
Três grandes famílias de receptores de superfície 
celular (receptores de membrana): 
Essas famílias diferem na natureza do sinal 
intracelular que geram após a ligação da molécula 
sinalizadora extracelular 
• Receptores associados a canais iônicos ou 
receptores ionotrópicos; 
• Receptores associados a proteína G; 
• Receptores associados a enzimas. 
 
 
 
Receptores associados a enzimas 
Quando se fala 
em receptores 
associados a 
enzimas, existem 
alguns tipos: 
 
• Receptor com atividade tirosina quinase: os 
principais receptores enzimáticos, pois, eles 
mesmos atuam como enzima. 
• Receptor associado à quinase, não agem como 
enzimas, mas se associam a enzimas. 
• Receptor com atividade serina/treonina quinase. 
• Receptor com atividade guanilato ciclase, que se 
ligam ao NO. 
Receptores tirosina quinase 
Na figura tem a membrana 
plasmática e o receptor é 
uma proteína 
transmembrana, com uma 
porção voltada para o meio 
extracelular (subunidade alfa) e outra para o 
intracelular (subunidade beta). As proteínas 
chamadas tirosina quinase têm resíduos do AA 
tirosina no meio intracelular e são esses resíduos de 
tirosina que são fosforilados quando a proteína se 
ativa. Então, quando a molécula sinalizadora se liga a 
proteína receptora esses resíduos de tirosina são 
fosforilados e ao serem fosforilados ele se ativa e o 
receptor adquire essa função enzimática, se torna 
uma quinase. Porque agora esses resíduos de tirosina 
cheios de fosfato podem fosforilar uma molécula 
alvo. 
OBS.: As quinases fosforilam e as fosfatases 
desfosforilam. 
ATIVAÇÃO DE UM RECEPTOR TIROSINA 
QUINASE 
A ativação de um receptor tirosinoquinase estimula a 
montagem de um complexo de sinalização intracelular 
 
• Desencadeiam respostas complexas como 
proliferação celular. 
Sinalização intracelular – Receptores enzimáticos 
 
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• A célula possui tirosinofosfatases que removem 
os fosfatos o que extingue a ativação do 
receptor. 
Em 1 o receptor está inativo. Em 2 o receptor está se 
ligando a molécula sinalizadora. Depois, esse receptor 
ao se ligar a molécula sinalizadora, os resíduos de 
tirosina são fosforilados, 3. E no final ela se torna 
uma enzima, 4, um quinase. Enzimas ativam 
substratos, que ativam outras proteínas, que ativam 
outras e outras até chegar no sinal final. 
Normalmente o que acontece é uma cascata de 
sinalização intracelular. 
VIA DA RAS 
Uma das rotas de sinalização induzidas pelas 
tirosinas quinases é a ativação de RAS, a proteína 
ligadora de GTP. 
 
 Os receptores tirosina quinase podem ativar algumas 
vias de sinalização intracelular. As vias RAS e IP3 são 
ativadas pela tirosina quinase. A vias da Ras é a que 
está associada a proliferação celular. Num câncer, 
essa via de proliferação celular está descontrolada e 
os vários quimioterápicos agem nessa via. 
Na imagem, o receptor de tirosina quinase está 
ativando seu substrato que aí está sendo chamado de 
proteína adaptadora, esse substrato é uma proteína 
chamada SHC. Essa SHC vai ativar um complexo 
proteico chamado de GRB-SOS. Essa proteína SOS 
vai ativar a RAS (proto oncogenese). 
A RAS é uma proteína que está localizada na MP das 
células. Em seu estado inativo, assim como na proteína 
G, a Ras tem na sua constituição molecular uma 
molécula GDP (guanosina difosfato). A SOS que foi 
ativada através da cascata de sinalização vai 
fosforilar a Ras que uma vez fosforilada vai 
transformar a GDP em GTP, dessa forma a Ras agora 
está ativa. Tanto a Ras quando a tirosina quinase são 
codificadas por protooncogênes. 
Protooncogenes quando muta se torna um oncogene. 
Uma mutação em um oncogene é do tipo ganho de 
função. A Ras uma vez alterada ela manda sinal mesmo 
sem ter um GTP, sinal para proliferação celular. 
Ras uma vez ativa vai ativar uma cascata chamada 
cascata de MAP quinase (proteína ativada por 
mitógenos). Mitógeno é uma molécula sinalizadora, 
porque a molécula sinalizadora ao se ligar a receptor 
tirosina quinase vai induzir essa via de proliferação 
celular. 
Ativa SOS → SOS troca GDP por ATP → Ativa a RAS 
→ a RAS ativa a cascata de MAP quinase (proteína 
ativada por mitose- cascata que faz com que ocorra a 
proliferação). 
Ras ativa uma cascata de fosforilação da MAP-
quinase 
MAP – quinase = mitogen-activated protein quinase ou 
seja proteínoquinase ativada por mitógenos. No final 
a MAP-quinase fosforila serinas e treoninas 
(mudando o padrão de expressão pode estimular 
proliferação, promover a sobrevivência ou induzir a 
diferenciação). 
 
Proteínas da cascata de MAP quinase: 3 proteínas 
dessa cascata. Cascata de MAP quinase: 
 
 
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• Raf; 
• MEK; 
• ERK: última da cascata, quando ativada entra no 
núcleo celular e ao entrar no núcleo induz a 
transcrição e tradução do Myc. 
As células precisam de sinais extracelulares para se 
dividirem, crescerem e sobreviverem 
Mitógenos: estimulam as atividades de Cdks 
 
• Myc: ativada a partir da sinalização direta. Ativa 
a transcrição da ciclina D. 
• Ciclina D: É uma proteína que induz a proliferação 
celular. Porque ativa uma proteína quinase 
chamada CDK. 
• CDK: vai fosforilar a PRb, que em seu estado 
normal fica impedindo a atuação de um fator, o 
E2F. Mas quando a CDK fosforila a PRb ela muda 
a conformação liberando o E2F. 
• E2F: uma vez liberado, induz transcrição e 
tradução de outras ciclinas (E e A) que vão 
movimentar o ciclo celular, ou seja, tirar a célula 
de G1, a célula vai se proliferar. 
Essa tabela tem algumas moléculas sinalizadoras que 
ativam receptores tirosina quinase, como a insulina. 
 
 
VIA DA PI3 
A via de sinalização PI 3-cinase-Akt estimula a 
sobrevivência e o crescimento celular 
 
OBS.: Um receptor tirosina quinase ativa Ras e PI3 
quinase ao mesmo tempo. PI3 é responsável pela 
sobrevivência e crescimento celular. 
Enzima ativa substrato, que vai ativar a PI3 
quinase/fosfato. PI3 (enzima), uma vez ativada, vai 
pegar um fosfolipídio de membrana. O fosfolipídio de 
inositol, também chamado de PIP2 (dois fosfatos 
ligados a ele), vai ser fosforilado pela PI3, se 
tornando PIP3 que vai ativar proteínas citosólicas, 
como por exemplo a PDK1 e principalmente a Akt, a 
Akt é a proteína quinase, a Pkb. 
Akt, ela é a proteína quinase, ela que vai fazer com 
que algo aconteça na célula. Ela vai promover a 
sobrevivência celular inativando proteínas pró 
apoptóticas e induzir crescimento celular. A Akt 
sempre vai ativar uma proteína m-TOR que vai induzir 
síntese proteica e assim promove crescimento 
celular. 
Tirosina quinase vai 
ativar tanto a Ras quando 
a IP3. As duas vias 
induzem ambos os sinais 
(proliferação, 
sobrevivência...), mas 
majoritariamente Ras 
 
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proliferação e PI3 sobrevivência e crescimento. 
RAS: receptor tirosina quinase → ativa substratos → 
ativa a Ras (trocando GDP por GTP) → ativa cascata 
de MAP-quinases (Raf, MERK e ERK) → ERK induz 
proliferação celular. 
PI3: receptor tirosina quinase → substratos → PI3 
quinase → PIP 2 → PIP 3 → Akt → inibição de 
proteínas pró apoptóticas (sobrevivência) e m-TOR 
(síntese proteica). 
Receptores associados a quinase 
Alguns receptores associados a enzimas ativam um 
caminho mais rápido para o núcleo (receptores de 
citocinas) 
Os receptores associados a enzimas se ativam a 
partir da ativação de enzimas citoplasmáticas que se 
associam aesses receptores e juntos têm uma 
atividade quinase. Essa classe de receptores é 
chamada de receptores de citocinas. Apesar fato de 
eles não atuarem exclusivamente a partir da ativação 
por citocinas. 
Alguns hormônios e muitos mediadores locais 
chamados citocinas. Esta rota de sinalização direta é 
utilizada pelos interferons, os quais são citocinas com 
a função de instruir as células na produção de 
proteínas que irão torna-las mais resistentes a 
infeção viral. 
 
Os receptores de citocinas quando ativados, ativam 
duas proteínas. Essas duas proteínas se reúnem e 
formam um complexo proteico chamado JACK STAT. 
O JACK STAT, uma vez ativado, esse complexo entra 
no núcleo e faz com que ele transcreva proteínas 
como interferon - que torna a pessoa mais resistente 
a infecções virais. 
 
STATS – transdutores de sinais e ativadores da 
transcrição 
Hormônio prolactina: quando a mulher está 
amamentando, essa prolactina vai se ligar a proteínas 
receptoras nas glândulas mamárias, um receptor de 
citocina e por isso vai ativar o JACK STAT que vai 
estimular a produção de proteínas que formam o leite 
materno. 
Mecanismo de Ação do GH 
Hormônio do crescimento 
(GH): na célula alvo se liga ao 
receptor de citocina e ativa o 
JACK que vai estimular a 
produção de proteínas, 
fatores de crescimento que 
vão induzir o crescimento 
celular, através da ação em 
células alvo se ligando a 
receptores tirosina quinase. 
Receptor com atividade 
serina/treonina quinase 
Rotas de sinalização ainda mais diretas 
Ao invés de ativar 
uma tirosina, ativa 
uma serina ou 
treonina. Mas ele vai 
atuar como enzima 
também. Os 
resíduos de serina e 
treonina que vão 
atuar como quinase. 
Apesar de sua 
ativação ser parecida com a tirosina, a atuação é 
extremamente semelhante a receptores de citocinas. 
 
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Aqui a receptores de serina/treonina ativam SMAD 
que fazem síntese proteica. 
• Fosforilam e ativam diretamente proteínas 
reguladores gênicas. 
• Os hormônios e os mediadores locais que ativam 
estes receptores pertencem a subfamília TGF-B 
(transforming growth factor B) de proteínas 
extracelulares (função importante no 
desenvolvimento animal). 
Receptor da insulina 
Vias de sinalização da insulina 
Insulina é o 
hormônio secretado 
pelas células beta 
pancreáticas. Essa 
insulina, uma vez 
liberada no sangue, 
vai sinalizar para as células pegarem a glicose que 
está no sangue e jogarem para dentro delas. A glicose 
é a fonte de energia para produção de ATP, para isso 
ela precisa entrar na célula. Isso só vai acontecer se 
a insulina avisar para a célula que ela precisa captar 
glicose. A glicose não passa livremente pela 
membrana plasmática da célula, por isso ela precisa 
passar por proteínas transportadoras. 
Existe uma infinidade de transportadores de glicose. 
Tem aqueles que fazem o transporte ativo indireto, 
mas na maioria dos tecidos existem os Gluts de vários 
tipos. As Gluts, na grande maioria, atuam 
independentemente da insulina, mas a Glut 4 é muitas 
vezes dependente de insulina. 
Essa Glut 4 participa de um processo chamado 
exocitose regulada. Existem 2 vias de exocitose: 1) 
constitutiva, onde as coisas saem da célula o tempo 
todo, 2) regulada, existe uma proteína que é 
produzida no RER que por transporte vesicular vai 
para golgi... mas as vesículas dessa via ficam 
estocadas na célula e só irão se fusionar a membrana 
se houver um sinal para que isso aconteça. É isso que 
acontece com a Glut 4, ela fica estocada em vesículas 
esperando o sinal para se fusionar, esse sinal é a 
insulina. 
Quando a insulina se liga a proteína receptora ela vai 
ativar uma cascata de sinalização intracelular que vai 
culminar na fusão das vesículas contendo Glut 4 a 
membrana. Aí sim, a membrana agora vai permitir a 
passagem da glicose do sangue para a célula. A glicose 
que entra vai sofrer glicólise para produção de 
energia e o excedente vai sofrer glicogênese. 
• É um receptor de atividade tirosina quinase. 
• Receptor + insulina = mudança conformacional 
permitindo que o sítio ativo se liga ao substrato. 
Tem duas subunidades 
alfa que estão voltadas 
para o meio 
extracelular e 2 
subunidades beta que 
estão voltadas para o 
meio intracelular. Os 
receptores da insulina 
também atuam como 
dímeros. 
Existem 3 vias de substrato 
para insulina. Via SHC, CAP, 
PI3 quinase. 
 
 
Os substratos da via IP3 quinase é o substrato do 
receptor de insulina, que ativa PI3 quinase. 
O substrato CBL vai ativar CAP, que também está 
ligado ao processo de fusionamento da glut 4 na 
membrana. 
VIAS DE SINALIZAÇÃO E SUBSTRATOS 
 
Como já dito, quando se ativa o receptor tirosina 
quinase, ativa as duas vias, Ras e IP3 quinase. E não é 
diferente com a sinalização da insulina, porque o 
 
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receptor da insulina é uma tirosina quinase. Então a 
via da Ras vai ser ativada e vai estimular proliferação 
celular, das células beta pancreáticas. Crescimento 
das células pancreáticas é via PI3 quinase. 
VIA DO PI3 QUINASE 
 
Essa via que vai induzir o fusionamento de Glut 4 na 
membrana. Quando a insulina se liga ao receptor 
tirosina quinase ativa substratos dos receptores de 
insulina, por exemplo IRS1, que ativa PI3 quinase. A 
PI3 quinase ativada vai ativar Akt. Nessa vai a Akt 
ativa TDC1D1, esse ativado é quem vai fazer com que 
haja o fusionamento da Glut 4 na membrana. Fusão 
dependente de insulina. 
 
Os alvos desses substratos dos receptores de 
insulina: PI3 quinase. Induz: 
• SÍNTESE PROTÉICA: pois ativa m-TOR que é 
responsável pela síntese. 
• SÍNTESE GLICOGÊNIO: por estar cheia de 
insulina, saturada de fonte de energia, o que 
sobra é armazenado. 
• INIBIÇÃO LIPÓLISE. 
• INIBIÇÃO GLICONEOGÊNESE HEPÁTICA. 
• CRESCIMENTO CÉLULA BETA. 
Músculo: 
A atividade de PI3K 
está prejudicada em 
40-50% no músculo de 
diabéticos em 
comparação aos 
magros ou obesos 
A perda de peso 
aumenta a atividade PI3K e aumenta a captação de 
glicose. 
VIA MAPK 
 
Vias de estimulação da insulina 
 
Imagem → Ras e IP3 quinase. 
IMPORTANTE: AMPK - enzima chave na captação de 
glicose induzida pela contração muscular. Adenosina 
monofosfato que tem ação de quinase. Essa enzima 
surge no processo de contração muscular ou por 
medicamentos. Ela age como Akt. 
EXERCÍCIO FÍSICO E INSULINA 
Estimulando a absorção de glicose pelas células da 
musculatura esquelética 
Os níveis de glicose no sangue sobem depois da 
ingestão de carboidratos. A insulina, hormônio 
secretado pelas células B pancreáticas, baixa os 
 
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níveis de glicose no sangue permitindo que a glicose 
entre nas células. Quando a insulina se conecta a seu 
receptor a fosforilação em cascata se inicia que move 
vesículas que armazenam proteínas de transporte de 
glicose especificamente proteínas Glut4 do 
compartimento de armazenamento para a superfície 
da célula. A glicose pode então entrar na célula e 
iniciar a glicólise ou síntese de glicogênio. Os 
mecanismos por trás da resistência a insulina não são 
bem entendidos. Receptores de insulina com defeito, 
sinalização de insulina ou transportadores de glicose 
podem ser a causa. Como resultado, pouca glicose 
pode entrar na célula e a hiperglicemia se inicia, isso 
é conhecido como DM2. Exercícios podem baixar os 
níveis de glicose no sangue através de dois 
mecanismos distintos: 
• Via de contração mediada; 
• Via de insulina estimulada. 
Exercícios de grande intensidade proporcionam maior 
proporção de captação de glicose pelas células 
musculoesqueléticas e treinos de exercícios de longo 
prazo aumentam a sensibilidade da insulina. 
Via de sinalização de insulina: A insulina se junta a 
receptores de tirosinoquinase fazendo com que eles 
se auto fosforilem. A forforilizaçãoé a reação 
catalisada pela quinase que ativa proteínas através da 
doação de um grupo de Pi fosfato. O receptor de 
insulina ativado recruta um substrato receptor de 
insulina uma proteína chamada IRS-1. O IRS-1 ativa 
a proteína PI3 fosfato que catalisa a fosforilização 
em um tipo especifico de fosfolipídio chamado PIP2, 
assim convertendo-o em PIP3. O PIP3 ativa e recruta 
proteínas quinase B/Akt. A Akt fosforiliza a proteína 
TBC1D1 que viaja mais profundamente rumo ao 
compartimento de armazenagem celular. O TBC1 
ativa a RabGDP convertendo-a em RabGTP ativo, isso 
libera vesículas de glut4 para a superfície celular. A 
fusão da camada de fosfato das vesículas na célula 
adiciona proteínas transportadoras de glicose na 
membrana plasmática. A glicose pode entrar na célula 
e submeter-se a glicólise ou síntese de glicogênio. 
Via de contração mediada: O exercício aumenta a 
tomada de glicose independentemente da insulina 
através da via de contração mediada. Durante 
exercícios intensos uma enzima chamada ADK 
converte duas moléculas de ADP em uma molécula de 
ATP e uma de AMP. A ATP é hidrolisada 
imediatamente para energia e a AMP atrai uma 
proteína ativada para a AMP quinase. A AMP 
fosfoto/quinase tem um papel simular a proteína 
quinase b/Akt em recrutar TBC1D1, a proteína que 
libera vesículas Glut 4 para a superfície celular. O 
Ca++ liberado para o reticula sarcoplasmático durante 
a contração pode promover também a translocação de 
vesículas Glut 4 através desta via. O exercício 
promove a tomada de glicose agudamente e ao longo 
do tempo para as vias de contração mediada e insulina 
estimulada. Por consequência exercícios diários de 
moderados a vigorosos podem melhorar o 
gerenciamento de glicose me pacientes com DM2. 
AMPK: enzima chave na captação de glicose induzida 
pela contração muscular 
 
O exercício físico aumenta captação de glicose 
independentemente da insulina. 
Quando você emagrece aumenta a atividade de ip3 
quinase e com isso aumenta a captação 
dependentemente de glicose dependente de insulina. 
E com o exercício físico aumenta a captação de 
glicose independentemente de insulina. 
Alguns fármacos 
também são 
capazes de 
ativar a enzima 
AMP quinase, a 
metformina. Por 
isso que tem 
gente que toma 
a metformina 
para emagrecer porque acaba captando mais glicose. 
• 25% dos pacientes com IMC > 40 são sensíveis à 
insulina. 
 
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• Os obesos com RI têm atividade AMPK diminuída 
em 30 -50% no tecido adiposo. 
• Em ratos o exercício aumenta atividade da AMPK 
no tecido adiposo, endotélio, fígado e músculo. 
 
 
Glucagon 
 
Ele é o oposto da insulina. A insulina foi secretada 
pelas células B do pâncreas para que se capte a 
glicose do sangue e jogue para dentro da célula 
induzindo inibição de lipólise, inibição de 
gliconeogênese. Isso porque tem muita glicose a 
disposição que ao invés de gerar o organismo vai 
guardar essa glicose, síntese de glicogênio. 
O glucagon vai ser secretado quando tiver uma baixa 
de glicose no sangue. As células alfa pancreáticas vão 
secretar esse hormônio que vão se ligar a receptores 
associados a Gs na célula alvo. 
A via de sinalização dele está relacionado a um 
receptor metabotrópico. No fígado, o glucagon vai se 
ligar a um receptor metabotrópico, e vai ativar uma 
GS ativa a adenil ciclase aumento de AMP cíclico 
 ativação de PKA. Essa PKA vai ativar enzimas que 
vai promover a quebra do glicogênio, vai induzir 
síntese proteica de proteínas que vão promovendo a 
gliconeogênese. Dessa forma que o glicogênio é 
quebrado nas células hepáticas por ação do glucagon. 
RI – EXCESSO DE AGL 
Como foi visto, 
o exercício 
físico aumenta 
a sensibilidade 
dos receptores 
de insulina, por 
isso ele é 
importante tanto para captação de glicose 
independentemente de insulina, através da ativação 
da AMP quinase, mas também dependentemente, já 
que ele aumenta a sensibilidade do receptor. 
 Através da contração muscular tem muita liberação 
de Ca++ no citosol e o Ca também participa do 
processo de fusionamento da vesícula contendo glut4 
na membrana. 
É importante saber que esses mecanismos não estão 
muito bem esclarecidos, então não se sabe 
exatamente o que pode causa a RI. Mas se sabe de 
algumas situações que promovem a resistência à 
insulina. 
Uma dessas situações é excesso de ácidos graxos 
livres que vão entrar nas células e sofrerem beta 
oxidação. Alguns produtos da beta oxidação vão 
proporcionar uma fosforilação atípica/aberrante na 
subunidade beta dos receptores de insulina, fazendo 
com que os mesmos não reconheçam mais a insulina. 
Essa fosforilação atípica vai fazer o receptor, mesmo 
na presença de insulina, não responder a ela, 
tornando-se RI. É como se mudasse a conformação 
desses receptores e eles não reconhecem a insulina. 
Pessoas obesas geralmente tem excesso de ác. graxo 
intracelular. 
RI – INFLAMAÇÃO 
Os excessos de ácidos graxos vão culminar no 
processo de ativação de moléculas pró-inflamatórias 
 
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- moléculas que vão 
culminar na 
fosforilação 
errada/aberrante 
dos receptores de 
insulina, fazendo 
com que a pessoa não responda a insulina. A 
inflamação gera uma insensibilidade dos receptores 
de insulina.