Sinalização Celular

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Sinalização Celular
Heloísa Gonzaga Menezes de Moraes 21.1 
Mecanismos através dos quais as células comunicam-se umas com as outras pelo uso de moléculas de sinalização extracelular
Moléculas de sinalização extracelular: se ligam a proteínas receptoras inseridas na MP da célula alvo. O receptor ativa uma ou mais vias de sinalização,
· Proteínas, peptídeos pequenos, aminoácidos, nucleotídeos, esteroides, retinóis, derivados de ácidos graxos e gases dissolvidos (óxido nítrico e monóxido de carbono)
Proteínas de sinalização intracelular: processam o sinal dentro da célula receptora, distribuindo-o para os alvos intracelulares e consequentemente, alterando a atividade de proteínas efetoras, o que modifica o comportamento do célula.
Proteínas efetoras: sofrem alterações em decorrência do sinal recebido e implementam a alteração adequada no comportamento da célula. (ex: reguladores de transcrição, canais iônicos, componentes de via metabólica e partes do citoesqueleto).
Tipos de Sinalização
Sinalização dependente de contato: requer contato direto membrana-membrana entre as células, uma vez que moléculas de sinalização extracelulares permanecem ligadas a superfície das células.
Sinalização Parácrina: células sinalizadoras secretam mediadores locais para o meio extracelular que atuam somente sobre as células vizinhas (no mesmo ambiente).
Sinalização sináptica: realizada por neurônios que transmitem sinais elétricos ao longo de seus axônios e liberam neurotransmissores nas sinapses, frequentemente localizadas longe do corpo celular neuronal.
Sinalização endócrina: células endócrinas secretam hormônios para a corrente sanguínea, que os transporta por todo o corpo, possibilitando sua ação sobre células-alvo em qualquer lugar do corpo.
Receptores 
Receptor: local onde a molécula de sinalização se liga, promovendo o início da resposta na célula-alvo. Sua estrutura é complexa, organizada para reconhecer com alta especificidade a molécula de sinalização, garantindo assim que o receptor responda ao sinal adequado.
Receptores de superfície celular: proteínas transmembrana (maioria dos casos).
Receptores intracelulares: a molécula de sinalização deve penetrar na célula alvo para ligar-se aos receptores, para isso ela necessita ser suficientemente pequena e hidrofóbica (capaz de se difundir através da MP).
· A complexidade da sinalização celular encontra-se nas maneiras através das quais as células respondem às combinações dos sinais que recebem.
· Cada célula está programada para responder a combinações específicas de sinais extracelulares.
· Uma célula requer múltiplos sinais para sobreviver, sinais adicionais para crescer e se dividir, ou para diferenciar-se.
· A ausência de sinais de sobrevivência apropriados leva a apoptose (suicídio celular)
Ex: a acetilcolina é um exemplo de molécula de sinalização que possui diferentes efeitos sobre diferentes tipos de células alvo. Nas células marca-passo cardíacas, ela reduz a velocidade de contração, nas células da glândula salivar, ela aumenta a secreção de saliva, e nas células musculares esqueléticas, ela induz a contração.
 
Receptores de superfície celular
Receptores acoplados a canais iônicos: sinalização mediada por poucos neurotransmissores que abrem ou fecham temporariamente um canal iônico formado pela proteína à qual se ligam, alterando por um curto intervalo de tempo a permeabilidade da membrana, alterando a excitabilidade da célula-alvo pós-sináptica.
Receptores acoplados à proteína G: atuam indiretamente na regulação da atividade de uma proteína-alvo ligada à MP. A interação entre o receptor e essa proteína-alvo é mediada pela proteína G (proteína trimérica de ligação a GTP).
Receptores acoplados a enzimas: agem como enzimas ou estão associados diretamente a enzimas ativadas por eles. A maioria é representada por cinases, e quando ativados, fosforilam grupos específicos de proteínas na célula-alvo.
Moléculas sinalizadoras intracelulares
Primeiros mensageiros: sinais extracelulares
Segundos mensageiros: substâncias químicas geradas em grande quantidade em resposta à ativação do receptor, e se difundem rapidamente para longe de sua fonte de produção, transmitindo o sinal para outras partes da célula. Transmitem o sinal por se ligarem a proteínas de sinalização ou efetoras específicas e alterarem seu comportamento.
Comutadores moleculares: ao receberem um sinal, passam do estado inativo para o ativo até que outro processo as inative, retornando-as para seu estado original.
· Após transmitir um sinal, cada molécula deve retornar ao seu estado inativo inicial, garantindo a recuperação e preparação para transmitir outro sinal.
· Processos de inativação são críticos na determinação da magnitude, rapidez e duração da resposta
· Proteínas ativadas/inativadas por fosforilação: são fosforiladas por uma proteína-cinase e desfosforiladas por uma proteína-fosfatase.
· Cascatas de cinases
· Proteínas de ligação a GTP: passam de um estado ativado quando o GTP está ligado e para um estado inativado quando o GDP está ligado.
· Presença de etapas inibidoras
· Uma sequência de duas etapas inibidores pode ter o mesmo efeito de uma etapa de ativação.
Mecanismos da célula para evitar sinais indesejados
· Alta afinidade e especificidade das interações entre as moléculas sinalizadoras e seus processos corretos
· Interações complexas e precisas entre as superfícies complementares entre a molécula sinalizadora e a célula-alvo.
· Capacidade de proteínas-alvo ignorarem sinais, respondendo somente quando o sinal alcança uma alta concentração ou nível de atividade.
PROTEÍNAS DE SUPORTE: organizam grupos de proteínas sinalizadoras em complexos de sinalização, mantendo as proteínas próximas, o que possibilita interações e evita comunicação cruzada com outras vias.
DOMÍNIOS DE INTERAÇÃO: módulos proteicos compactos que se ligam a motivos estruturais específicos na proteína ou no lipídeo. Permitem que as proteínas se liguem umas às outras em combinações múltiplas, podendo formar cadeias lineares, ramificadas ou redes tridimensionais de interações que determinam o caminho a ser seguido pela via de sinalização.
Relação entre o sinal e a resposta
· Tempo de resposta varia com a velocidade requerida para a resposta
· Sensibilidade varia, podendo ser ampliada através de mecanismos de amplificação do sinal
· A variação dinâmica de um sistema de sinalização está atrelada a sensibilidade
· Variações da persistência da resposta
· O processamento do sinal pode reverter um sinal simples em uma resposta complexa
· A integração permite que uma resposta não seja controlada pelo recebimento de múltiplos sinais
· A coordenação de respostas múltiplas em uma célula pode ser alcançada por um único sinal extracelular.
· A velocidade de qualquer resposta sinalizadora depende da natureza das moléculas de sinalização intracelular que executam a resposta da célula-alvo
· A velocidade com que a célula responde à remoção do sinal depende da velocidade de degradação ou de reposição das moléculas afetadas por ele.