Sinalização Celular

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AULA BIOLOGIA CELULAR
26/05/21
Sinalização celular
- moléculas sinalizadoras
- receptores de superfície
- é um mecanismo de comunicação
entre células
- presente em todos os organismos
unicelulares e multicelulares
- o impulso nervoso percorre o
neurônio sempre no sentido: dendrito,
corpo celular e axônio
- o mecanismo de sinalização celular
envolve a participação de
- uma célula sinalizadora
(responsável pela produção e
liberação de uma molécula
sinalizadora, denominada ligante)
- uma célula-alvo, que apresenta
receptores (proteínas que
reconhecem especificamente o
ligante) que serão responsáveis
pela propagação do sinal e
consequente resposta celular
SINALIZAÇÃO EM UNICELULARES:
- a sinalização intra e extracelular é
crucial para o controle de diversos
processos (formação do biofilme e a
virulência)
- pode ser em resposta ao ambiente
(alterações nutricionais ou toxinas)
- biofilmes: comunidades (colônias de
bactérias) estruturadas de células
bacterianas encapsuladas em uma
matriz de polímeros auto-produzidos e
aderidos a uma superfície viva ou
inerte (resposta ao ambiente -
toxinas)
- na colônia se comunicam por
meio de sinais químicos, levando
à coordenação do
comportamento da população
bacteriana
- o crescimento em biofilme aumenta a
capacidade de sobrevivência das
bactérias pois age como um escudo
(protege os microrganismos de
elementos como biocidas ou
antibióticos e reduz as possibilidades
de desidratação), aumenta a
disponibilidade de nutrientes para o
crescimento bacteriano e permite a
transferência de material genético
(DNA)
- as bactérias se comunicam por meio
de sinais químicos, levando à
coordenação do comportamento da
população bacteriana
ORGANISMOS MULTICELULARES:
- a sinalização é medida principalmente
por moléculas de sinalização
extracelular
- pode ser responsável pela
reprodução sexual ou pelos
mecanismos de diferenciação celular,
sendo geralmente controlada por
fatores ambientais
- arquitetura básica: sinal extracelular >
proteína receptora > proteína de
sinalização > proteína efetora
sinalização nos organismos multicelulares:
- as células se comunicam por meio de
centenas de tipos diferentes de
moléculas-sinal
- ex: proteínas, peptídeos
pequenos, aminoácidos,
nucleotídeos, esteróides,
derivados de ácidos graxos, etc
moléculas sinalizadoras:
- óxido nítrico (gás)
- neurotransmissores (acetilcolina,
adrenalina, etc)
- hormônios esteroidais (receptores
intracelulares nucleares)
- hormônio peptídicos e não peptídicos
- moléculas sinalizadoras podem
permanecer ligadas à
superfície das células e
influenciam somente as células
em contato com ela ou a
substância secretada ser
liberada no líquido extracelular
(mais comum)
etapas da sinalização
1. ocorre a síntese e liberação da
molécula sinalizadora pela célula
sinalizadora
2. ocorre o transporte da molécula
sinalizadora até a célula alvo
3. a célula alvo detecta o sinal através
de receptores específicos
4. a molécula sinalizadora se liga ao
receptor presente na membrana
plasmática
5. a ligação ativa o receptor que vai
ativar uma ou mais vias de sinalização
intracelular
6. como resposta ao sinal ocorre
modificação do metabolismo, acionado
pelo complexo sinal-receptor
quanto ao alcance do sinal:
- local ou parácrina (NO e CO2)
- longa distância (endócrina e sináptica)
- reguladores locais atuam em muitos
processo como: regulação da
pressão arterial, funcionamento do
sistema nervoso, reprodução e
sistema imune
formas de sinalização celular:
1. sinalização dependente de contato
(sinalização local)
- proteínas ligadas à membrana
plasmática de uma célula podem
interagir com receptores de uma
célula adjacente
- ex: fator de crescimento
- tanto ligante quanto receptores são
proteínas integrais da membrana
plasmática (ficam aderidas na
membrana plasmática)
- não ocorre liberação do ligante para
o meio extracelular
2. sinalização parácrina
- a molécula sinalizadora é liberada no
meio extracelular, ativando células
vizinhas e que expressam o receptor
para o ligante, presentes no mesmo
microambiente
- esse tipo de sinalização é muito
comum nos processo alérgicos e
inflamatórios
- ex: histamina e as citocinas
- as moléculas sinalizadoras (mediadores
locais) agem em múltiplas células-alvo,
próximas do local de sua síntese
3. sinalização autócrina (na própria
célula)
- a molécula sinalizadora é liberada no
meio extracelular, através de
exocitose, ativando a própria célula
que liberou o ligante
- encontrada em células do sistema
imunológico (citocina IL-2 -> controla a
proliferação celular em resposta a
um estímulo antigênico)
4. sinalização sináptica (neurócrina)
- quando um neurônio motor é ativado
ele envia sinais elétricos e, ao chegar
no terminal do axônio (alcança a
sinapse), e provoca a liberação do
ligante, chamado neurotransmissor
- a liberação da acetilcolina na junção
neuromuscular, por exemplo, atua em
receptores da fibra muscular
(célula-alvo) estimulando a liberação de
cálcio (Ca2+) do retículo
sarcoplasmático para o citosol
- o Ca2+ associa-se com proteínas
contráteis e, desse modo, estimula a
contração muscular
- a molécula sinalizadora é liberada no
meio extracelular, ativando somente
uma única célula, que se encontra
presente na junção sináptica
- célula sinalizadora = célula nervosa
- célula-alvo = outra célula nervosa,
célula muscular ou célula de uma
glândula endócrina (exemplo)
- molécula sinalizadora =
neurotransmissor (acetilcolina,
dopamina, serotonina, histamina,
adrenalina, melatonina, entre outros)
-
5. sinalização endócrina (telécrina)
- a molécula sinalizadora é liberada no
meio extracelular, atingindo a
corrente sanguínea
- as células-alvo encontram-se em
tecidos ou mesmo órgão e sistemas
distantes da célula sinalizadora, que
recebe o nome da célula endócrina
- neste caso, a molécula sinalizadora é
conhecida como hormônio
- os hormônios produzidos pelas
células endócrinas podem ser
distribuídos por todo o corpo,
já que são liberados a corrente
sanguínea
- as células-alvo para esses
hormônios apresentam o
receptor específico
- um mesmo sinal pode causar
diferentes efeitos em diferentes
células
RECEPTORES:
- podem estar na superfície celular ou
podem ser intracelulares
receptores de superfície celular:
- a maioria das moléculas sinalizadoras
são grandes demais ou muito
hidrofóbicas
- não atravessam a membrana e
ligam-se a receptores transmembrana
- agem na transdução do sinal:
convertem um evento extracelular em
sinal intracelular
- três tipos de receptores de
membrana (existem vários)
1. canais iônicos dependentes de
ligante
2. receptores acoplados à
proteína h G
3. receptores tirosina quinases
canais iônicos dependentes de ligante:
- para formar um canal esse tipo de
receptor de membrana celular tem
uma região intramembranosa com um
canal hidrofílico (atraído pela água) no
meio dele
- o canal permite que os íons
atravessem a membrana sem
precisar tocar o núcleo hidrofóbico
da bicamada fosfolipídica
receptores acoplados à proteína G (GPCRs)
- a proteína G pertence a uma classe
de proteínas envolvidas na transdução
de sinais celulares
- é um importante mediador de vias
metabólicas na forma de
heterotrímero, com subunidades (α,
β e γ) que, na membrana plasmática,
está associado a receptores GPCR
- todos os membros da família GPCR
têm sete diferentes segmentos de
proteínas que atravessam a
membrana
- transmitem sinais no interior da célula
através de um tipo de proteína:
proteína G
- são heterogêneos e se ligam a
diversos tipos de ligantes
- receptores odoríferos (perfume)
- 800 deles nos humanos e cada
um se liga a uma “molécula de
odor” própria
- proteína G ligada ao GTP está ativa
- proteína G ligada ao GDP está inativa
- apresentam diversos papéis no corpo
humano
- distúrbio na sinalização de GPCR pode
causar doenças
receptores tirosina quinase
- receptores ligados a enzima
encontrados em humanos e muitas
outras espécies
- moléculas sinalizadoras se ligam a
domínios extracelulares de dois
receptores tirosina quinase próximos- os dois receptores vizinhos se juntam
ou dimerizam
- os receptores anexam um fosfatos à
tirosinas nos domínios intracelulares
um do outro
- a tirosina fosforilada pode transmitir
o sinal para outras moléculas na célula
- um receptor tirosina quinase
transfere grupos fosfato
especificamente para o aminoácido
tirosina