RESUMEN Clase 12 COMUNICACIÓN CELULAR
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FISIOLOGÍA MOLECULAR UAM CUAJIMALPA Prof. M en C Bioquímicas MANUEL GUTIÉRREZ VILLÁN Las células necesitan comunicarse entre sí Dejen entrar a la glucosa Necesitamos proliferar!!! Nos atacan las bacterias!!!!!! ¿Apoptosis? Oh no!! ¿Cómo se comunican? Se comunican a través de moléculas Que se encuentran: • Libres en el fluido extracelular • Embebidas en la matriz extracelular • Unidas a la superficie de células vecinas Proteínas Péptidos Aminoácidos Nucleótidos Esteroides Lípidos Gases…. Se comunican a través de moléculas Célula blanco de la señal Célula emisora de la señal TIPOS DE COMUNICACIÓN a) ENDOCRINA que se distribuye a todo el organismo Hormonas TIPOS DE COMUNICACIÓN b) PARACRINA La señal se difunde localmente al fluido extracelular cercano Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology TIPOS DE COMUNICACIÓN c) AUTOCRINA La célula responde a su propia señal Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology TIPOS DE COMUNICACIÓN d) NEURONAL Por medio de neurotransmisores Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology TIPOS DE COMUNICACIÓN d) YUXTACRINA Dependiente de contacto Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology RECEPTORES CELULARES RECEPTOR ADECUADO A ÉSA MOLECULA CADA CÉLULA TIENE LOS RECEPTORES ADECUADOS PARA LOS TIPOS DE SEÑAL QUE NECESITA La señal recibida por el receptor se transmite al interior celular vía una serie de MOLECULAS DE SEÑALIZACIÓN INTRACELULAR Y la señal se recibirá por proteínas EFECTORAS que son las que alteran el comportamiento de la célula Las células responderán de diferentes maneras a la señal Aún cuando el ligando sea el mismo Disminuye el ritmo y la fuerza de la contracción Contracción en músculo esquelético El resultado del mensaje depende de cómo la célula blanco reciba e interprete la señal Cada célula posee cientos de receptores La combinación de señales provoca una respuesta particular en cada célula La respuesta puede ser rápida o lenta Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology Moléculas grandes o hidrofílicas que no pueden cruzar la membrana Moléculas suficientemente pequeñas o hidrofóbicas que pueden cruzar la membrana Existen receptores extracelulares e intracelulares Moléculas de señalización extracelular Receptor Moléculas de señalización intracelular RUTA DEL MENSAJE Proteínas efectoras Respuestas celulares Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology RECEPTORES DE SUPERFICIE 3 TIPOS PRINCIPALES I- RECEPTORES ACOPLADOS A CANALES IÓNICOS II- RECEPTORES ACOPLADOS A PROTEÍNAS G III- RECEPTORES ACOPLADOS A ENZIMAS I- RECEPTORES ACOPLADOS A CANALES IÓNICOS I- RECEPTORES ACOPLADOS A CANALES IÓNICOS I- RECEPTORES ACOPLADOS A CANALES IÓNICOS Receptor de Acetilcolina RyR Receptor GABA Receptor de IP3 II- RECEPTORES ACOPLADOS A PROTEÍNAS G (GPCR) LOS GPCRs SON LOS TIPOS DE RECEPTORES MAS NUMEROSOS EN EL HUMANO Hay mas de 700 GPCRs en humanos Son receptores de hormonas, mediadores locales, neurotransmisores, etc. RECEPTORES DE 1 SOLA CADENA POLIPEPTÍDICA 7 SEGMENTOS TRANSMEMBRANALES ACOPLADOS A PROTEÍNAS G SEÑAL RECEPTOR PROTEÍNA G PROTEÍNA EFECTORA Receptor Acoplado a Proteínas G ¿Qué es una PROTEÍNA G? Proteína G 3 subunidades protéicas. y g unidas a la membrana mediante un cola lipídica Forma inactiva PROTEÍNAS G ¿Qué es una PROTEÍNA G? HETEROTRIMÉRICAS El dominio une GTP o GDP y regula los cambios conformacionales de la proteína Forma inactiva ¿Qué es una PROTEÍNA G? Cuando la subunidad G se une al ATP, se disocia de Gb y Gg G T P Forma inactiva Las subunidades G y Gbg se pueden entonces unir a diferentes efectores provocando efectos biológicos g b Forma activa Efectores Efectores Existen 16 genes para las subunidades G en humanos Las subunidades G pueden dividirse en 4 familias: Gs Gi Gq/11 G12/13 Mecanismo de activación similar Diferentes propiedades de unión al efector y efectores PROTEÍNAS G HAY DIFERENTES VARIEDADES CADA VARIEDAD ESPECÍFICA PARA UN GRUPO DE RECEPTORES Y ESPECÍFICA PARA UN GRUPO DE EFECTORES GPCR Proteína G inactiva Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology La unión de una señal extracelular al GPCR cambia su conformación. Ahora GPCR actúa como un GEF catalizando el intercambio de GDP por GTP. INTERACCIÓN GPCR – PROTEÍNA G La activación de la proteína G heterotrimérica es controlada por los Receptores Acoplados a Proteínas G (GPCR) Cuando el GPCR detecta su ligando, cambia su conformación, y esto le permite actuar como un GEF (Guanine Nucleotide Exchange Factor). Un GEF es una enzima que acelera el ritmo de intercambio de nucleótidos (controla cinéticamente la activación de la Proteína G). Lim W, et al (2015). Cell Signaling, Garland Science Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology EFECTORES Mientras estas subunidades se mantengan unidas a sus efectores, se mantendrá la señal ON (encendida) Y esto se mantiene hasta que la subunidad se inactive (cuando GDP se una a G) G tiene actividad de GTPasa intrínseca, aunque muy lenta G T P g b Forma activa Forma inactiva Existen entonces enzimas que hidrolizan el GTP a GDP en la subunidad G de manera rápida, actuando como GAPs (GTPase Activator Proteins) Las GAPs aceleran el ritmo de hidrólisis ATP ------- ADP Proteínas RGS Regulators of G Protein signaling Proteins La inactivación de la proteína G por hidrólisis del GTP a GDP ocurre en segundos después de su activación. La inactivación es un mecanismo de control importante para el buen funcionamiento de la célula. Las toxinas de algunos organismos actúan sobre proteínas G CT: Toxina del Cólera Etx: Enterotoxina E coli PT: Toxina Pertussis GDP GTP G INACTIVA Salida continua de Cl- y agua al intestino provocando diarrea G ACTIVA ¿QUÉ ACTIVAN LAS PROTEÍNAS G? CANALES IÓNICOS Receptor muscarínico de Ach ENZIMAS UNIDAS A MEMBRANA 2 enzimas blanco de las proteínas G ADENILIL CICLASA AMPc IP3 y diacilglicerol FOSFOLIPASA C 2 enzimas blanco de las proteínas G IP3 y diacilglicerol SEGUNDOS MENSAJEROS (Los 1os. mensajeros son los que se unen a GPCRs) AMPc Difunden rápidamente propagando la señal ADENILIL CICLASA La ADENILATO CICLASA es activada por Gs La ADENILATO CICLASA cataliza la reacción ATP----AMPc ATP AMPc AMP cíclico Molécula soluble en agua. Puede difundir en citoplasma, en núcleo y otros organelos Es degradada rápidamente por la FOSFODIESTERASA de AMPc Sus concentraciones intracelulares se modifican rápidamente en presencia de señales extracelulares Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology AMP cíclico Activa PKA (Proteína Cinasa dependiente de AMPc) Ruta de PKA GPCR Proteína G Adenilato ciclasa AMPc PKA Respuestas rápidas en la activación del AMPc Respuesta provocada por ADRENALINA: RÁPIDA Respuestas lentas en la activación del AMPc Si la respuesta involucra cambios en la expresión génica la respuesta es: LENTA (minutos u horas) FOSFOLIPASA C FOSFOLIPASA C Se encuentra en la membrana celular y es activada por GPCR FOSFOLIPASA C Fosfolipasa C actúa sobre PIP2 Fosfolipasa C activada Fosfatidil Inositol difosfato (sustrato de Fosfolipasa C) La FOSFOLIPASA C actúa sobre PIP2 y genera 2 moléculas (por hidrólisis de PIP2): • IP3 (Inositol Trifosfato), que difunde al citoplasma • DAG (Diacilglicerol), que queda anclada a la membrana IP3 y Diacilglicerol difunden el mensaje DAG, junto a la unión de Ca++, activan PKC IP3 abre canales de Ca++ (activados por IP3) El Ca++ liberado se une a PKC (Proteína Cinasa C) Ca++ dispara muchos procesos Aunque lo hace mediante biológicos Proteínas intermediarias Proteína Cinasa C Canales Cl- activados por Ca++ Proteínas Cinasas dependientes de Calmodulin/Ca++
