Aula%201_Sinaliza%E7%E3o%20Intracelular%202012_1

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Embriologia (BMH120) - Biologia Noturno 
Prof. Rodrigo A. P. Martins 
 
ICB - LaNCE - HUCFF - UFRJ 
Aula 1 
 
Introdução das Bases Moleculares e Celulares da 
 Morfogênese e Diferenciação celular 
 
Sinalização Intracelular 
Pra que estudar embriologia?! 
Fascinante: 
 todos nós já fomos um embrião um dia 
Compreensão de Patologias: 
 3 a 4% das crianças nascidas vivas tem alguma má-formação 
 significativa nos primeiros 2 anos 
 
CÂNCER: 
 frequentemente consequência de mutações em genes que 
regulam eventos importantes do desenvolvimento (divisão, proliferação 
e morte celular, por exemplo) 
Muito útil para compreender plenamente a ANATOMIA 
“EVO-DEVO”: Importante área de biologia evolutiva 
 
Usa conhecimentos do desenvolvimento dos diferentes organismos 
como base de estudos dos “processos”evolutivos das diferetes espécies 
Pra que estudar embriologia?! 
Uma máquina não funciona antes de ser construida 
Um embrião tem que se funcionar, 
 enquanto se auto-constrói 
Estudar embriologia requer conhecimentos prévios 
 de biologia molecular, genética, 
biologia celular e biologia tecidual 
Aula 1 
 
Sinalização Intracelular 
Aula 2 
 
Diferenciação Celular e Morfogênese 
Objetivos 
Ao final desta aula você deve ser capaz de: 
 
1- Definir Receptores e Sinalização Intracelular (SI); 
 
2- Exemplificar tipos de receptores e compreender suas diferenças 
funcionais; 
 
3- Compreender importância em contextos fisiológicos e patológicos; 
 
SINALIZAÇÃO INTRACELULAR (SI) 
- Essencial para que as células decodifiquem seu ambiente 
- É fundamental em todos os tipos celulares: 
 De procariotos a eucariotos, incluindo células animais e vegetais 
Diversos Sinais Iniciam a Sinalização Intracelular(SI) 
PATÓGENOS 
MATRIZ 
EXTRACELULAR 
HORMÔNIOS 
ESTÍMULOS FÍSICOS 
(LUZ) 
MOLÉCULAS SINALIZADORAS 
NA MEMBRANA 
DE OUTRAS CÉLULAS 
NEUROTRANSMISSORES 
TEMPERATURA 
A Membrana Plasmática é uma barreira para substâncias 
hidrofílicas 
Membranas biológicas são bicamadas lipídicas 
Definem os limites entre o citoplama e o ambiente extracelular, delimitando compartimentos 
distintos; 
Membranas biológicas contém LIPÍDEOS e PROTEÍNAS; 
Como informações do lado externo são percebidas para que alterem o 
funcionamento da célula? 
Sinal A 
Núcleo 
Ambiente 
Extracelular 
Sinal B 
Membrana 
Plasmática 
Citoplasma 
Receptor 2 
Sinal C1 
Receptor 3 
Sinal D 
Receptor 4 
Receptor 1 
As moléculas responsáveis pela detecção dos Sinais 
são chamadas de Receptores 
Sinal C2 
Sinais Distintos Reconhecem 
Receptores Específicos 
Núcleo 
Ambiente 
Extracelular 
Membrana 
Plasmática 
Citoplasma 
Receptor 1 
Interação do Ligante ao Receptor induz mudanças 
estruturais e alteração funcional do Receptor 
Sinal A 
Receptor 1 
Sinal (Ligante) Ambiente 
Extracelular 
Membrana 
Plasmática Receptor 
Moléculas Sinalizadoras 
Intracelulares 
 
Proteína Reguladora 
da Expressão Gênica 
Enzima 
Metabólica 
Proteínas 
Estruturais 
ALTERAÇÃO 
MORFOLÓGICA 
ALTERAÇÃO 
METABÓLICA 
ALTERAÇÃO DA 
 EXPRESSÃO GÊNICA 
Alteração da transcrição 
gênica Independente da transcrição gênica 
Ligante Ambiente 
Extracelular 
Membrana 
Plasmática Receptor 
SEGUNDO MENSAGEIROS são um dos tipos 
Moléculas Sinalizadoras Intracelulares 
Molécula Sinalizadora 
Intracelular, cujos níveis 
são aleterados após 
ativação do receptor pelo ligante, 
chamado de “1º mensageiro” 
SM 
EFEITOS BIOLÓGICOS 
Exemplos: 
 
Cálcio, AMPc, GMPc, DAG, IP3 
 
Receptor 
Em outras vias de SI, a Ativação do Receptor Resulta 
em Indução de Atividades Enzimáticas Específicas 
Ligante 
Receptor 
EFEITOS BIOLÓGICOS 
Cascata Sinalizadora 
 
Molécula Sinalizadora 
Intracelular, cuja atividade é 
regulada por uma alteração 
pós-traducional, como 
fosforilação (cinase) 
desfosforilação (fosfatase), 
ubiquitinação, entre outras. 
Sinal A 
Núcleo 
Ambiente 
Extracelular 
Sinal B 
Membrana 
Plasmática 
Citoplasma 
Sinal C 
Sinal D 
Sinais Distintos Reconhecem Receptores Específicos 
Maioria dos Receptores Intracelulares são Fatores de 
Transcrição ativados por Ligantes Hidrofóbicos 
Ligante A 
Núcleo 
Ambiente 
Extracelular 
Membrana 
Plasmática 
Citoplasma 
Receptores Acoplados a Canais Iônicos (Ionotrópicos) 
Fluxo de íons depende 
da seletividade do canal iônico 
e do gradiente eletroquímico do íon SM 
Neurotransmissor Glutamato 
Ca++ 
Proteína alvo X 
- Receptores oligoméricos que formam poros permeáveis a íons na MP 
 - Alteração do potencial elétrico já é uma forma de sinalização intracelular 
- Se ativados, abrem-se, permitindo entrada de íons 
- O íon cálcio também atua como segundo mensageiros 
Os CANAIS IÔNICOS, um dos tipos de proteínas da MP, permitem a passagem de íons, pois 
formam poros HIDROFÍLICOS através da MP 
aminoácidos 
alfa-hélice 
subunidades 
leucina 
serina 
serina 
Existem CANAIS IÔNICOS permeáveis a vários íons ou a íons específicos 
 
Canais iônicos conferem permeabilidade seletiva 
a membrana plasmática (MP) 
Sinal A 
Núcleo 
Ambiente 
Extracelular 
Sinal B 
Membrana 
Plasmática 
Citoplasma 
Sinal D 
Receptores Ionotrópicos vs. Metabotrópicos 
Metabotrópicos Ionotrópicos 
Para sinalizar, precisam ativar uma ptn sinalizadora intracelular 
chamada PROTEÍNA G 
Proteínas G: Importante Classe de Moléc. Sinalizadoras Intracelulares 
- PtnG são proteínas monoméricas ou triméricas, capazes de se ligar a GTP ou GDP; 
- Quando ligadas a GTP estão ativas e quando ligadas a GDP inativas; 
- A atividade das PtnG é regulada por 2 classes de proteínas; 
GAP GTPase activating protein 
INATIVAM, 
pois induzem hidrólise do GTP 
GEF guanidine exchange factor 
 ATIVAM 
pois induzem ligação ao GTP 
- PtnG têm atividade GTPásica intrínseca; 
Capacidade de hidrolisar GTP, gerando GDP e Pi > auto-inativação 
- Receptores acoplados a PtnG têm 7 domínios transmembrana 
- As PtnG acopladas a receptores são as triméricas 
- A subunidade α da PtnG trimérica se liga a GTP ou GDP 
-Interação do ligante ao receptor altera sua conformação e induz 
ligação da subunidade α a GTP> Ativação da PtnG 
 
-Em seguida, há dissociação da subunidade α do dímero β/γ 
-A inativação da PtnG ocorre quando a subunidade α 
hidrolisa GTP a GDP, retornando ao seu estado inativado e 
se reassociando a β/γ 
-Tanto a subunidade α ativada, quanto o dímero β/γ, 
interagem e regulam alvos celulares distintos 
denominados proteínas efetoras 
Exemplos de Vias Mediada por Proteínas G 
-Diferentes tipos de subunidade α regulam vias de SI diferentes 
AMP 
cíclico 
Neurotransmissor Dopamina, Neuropeptídeos 
Receptor 
Adenilato 
 Ciclase 
Gs 
ATP 
+ 
PKA 
inativa PKA ativada Núcleo 
Fator Neurotrófico 
Creb 
Creb 
Via Gs, Adenilato Ciclase, AMPc no Controle de Sobrevivência Celular 
1º segundo mensageiro descrito 
AMP 
cíclico 
Receptor 
Adenilato 
 Ciclase 
Gs 
ATP 
+ 
PKA 
inativa PKA ativada 
Glicogênio 
Sintase 
menos ativa 
Aumento na 
 disponibilidade 
de Glicose 
Hormônio Glucagon e Epinefrina em células hepáticas e musculares, respectivamente 
Via Gs, Adenilato Ciclase, AMPc no Controle Metabólico 
Canais Iônicos Regulados por Nucleotídeos Cíclicos Participam da 
Transdução de Sinais Sensoriais: Sabor, Odor e Luz 
AMP 
cíclico 
Odorantes (cheiros) 
Receptor 
Adenilato 
 Ciclase 3 
Golf 
ATP 
+ 
Despolarização 
Disparo 
 de 
Potencial de Ação 
Liberação 
de 
 Neurotransmissores 
Na+ Ca++ 
PtnGq ativa a enzima Fosfolipase Cβ que induz a Produção dos 
Segundo Mensageiros IP3 e DAG a partir de PIP2 
Amplificação do Sinal Inicial é uma Característica Importante 
das Vias de Sinalização mediada por Segundos Mensageiros 
Receptores com Atividade Enzimática Intrínseca 
1- Receptores tirosina cinase 2- Receptores serina/treonina cinase 
3- Receptores guanilato ciclase 
 único domínio transmembrana 
ReceptoresTirosina Cinase 
Via das MAP Cinases (mitogen-activated protein kinases) 
SOS Grb2 
Raf 
MEK 
Erk 
Fatores de Crescimento Regulam a Expressão de Moléculas 
Necessárias para a Progressão no Ciclo Celular 
PI3K é uma cinase de Lipídeos que Regula vias de Proliferação, 
Sobrevivência e Crescimento Celular 
Ligantes que ativam Pi3K : 
 Insulin Growth Factor, Epidermal Growth Factor, ... 
Mutações na via de PI3K são a base molecular de 
alguns tumores cerebrais 
Glioblastomas – tumor de células gliais do cérebro 
Mutações comuns: Receptor para EGF 
 Fosfatase PTEN 
 
Independente do gen mutado o resultado final é a uma super-ativação da via de SI, 
e consequente aumento da sobrevivência/proliferação das células tumorais 
Via Notch-Delta 
Sinalização Intracelular Dependente de Proteólise 
Receptor Transmembrana ativado 
por proteínas TM de células 
adjacentes (Delta, Jagged) 
Notch é crucial para o 
desenvolvimento de vários 
sistemas, especialmente o 
sistema nervoso 
>sinalização anti-neurogênica 
Fascinante possibilidade de 
sinalização bidirecional 
IMPORTANTE: 
Pense numa teia, não em linhas paralelas 
A Sinalização Intracelular NÃO É LINEAR! 
Comunicação Cruzada entre Vias de Sinalização 
Como Restringir? 
Complexidade na Integração de Sinais 
Só AMPc 
Alto nível de Integração 
 
 
Determinação das respostas 
celulares observadas 
Síntese e Degradação de AMPc 
e cascatas disparadas podem 
ser reguladas por sinalização 
iniciada por diferentes classes 
de receptores