Receptores celulares y vías de señalización Dra. María Victoria Aguirre Prof. Titular Química Biológica II FaCENA- UNNE Objetivos • Definir y clasificar a los receptores • Caracterizar a los receptores intracelulares • Clasificar receptores de membrana • Definir el concepto de segundo mensajero y describir los diferentes mecanismos de señalización • Comprender el fenómeno de “cross talk” de señalizaciones Características de la unión ligandoreceptor • • • • • Adaptación inducida Saturabilidad Reversibilidad Afinidad Mecanismos reguladores Clasificación de receptores Hormona H R R H H H H H R Receptores nucleares Tipos de ligandos con receptores nucleares • Hormonas ( esteroides, tiroideas) • Vitaminas A y D • Metabolitos intermedios (PPAR, receptores activados para la proliferación de peroxisomas) • (?) Ligandos desconocidos de receptores huérfanos Receptores de membrana Medio extracelular 1 - Recepción citoplasma 2 - Transducción Amplificación 3 - Respuesta EFECTOS O RESPUESTAS CELULARES TRANSDUCCIÓN DE LA SEÑAL Ligando (Hormona) Membrana plasmática Receptores de membrana celular • Canales iónicos asociados al ligando (ej. Receptor de acetilcolina). • Receptores acoplados a Proteínas G. • Receptores con capacidad intrínseca tirosin kinasa. • Receptores acoplados a tirosin kinasas extrínsecas. • Receptores con actividad serin-treonin kinasas. Receptores de tipo 1MT Receptores de Tipo 7MT Asociados a proteínas G Ej: R de LH, FSH, TSH, a y b adrenérgicos , rodopsina, dopamina, etc Receptores de membrana Dominios característicos Extracelular de unión a la hormona Transmembrana de anclaje Intracelular responsable de la señalización Familia de las proteínas G Afinidad por nucleótido de guanina Nexo molecular entre el 1ºM y el 2ºM Estructura trimérica : a, b y g Ubicadas en la cara interna de la membrana plasmática Se clasifican según la naturaleza de la subunidad a ( existen más de 20 isoformas, 40-45 kDa) CICLO DE LA PROTEÍNA G Segundos mensajeros • Nucleótidos cíclicos AMPc (adenilciclasa) GMPc (guanilatociclasa) • Derivados del Fosfatidilinositol 4,5 diP (PLC b y PLCg) IP3 DAG • Calcio • Lípidos Fosfatidilcolina (PLD) Ceramida (esfingomielinasa) Fosfatidil inositol 3,4,5 triP (PI3K) VÍAS DE SEÑALIZACIÒN y AMPLIFICACION POST-RECEPTOR • Sistema Proteína-Quinasa A • Sistema Proteína-Quinasa G • Sistema Proteína-Quinasa C • Sistema Ras Quinasa y MAP Quinasa • Sistema JAK- STAT AMPc (3’,5’ AMP) • Activador de la PKA (Señalización por Ser-Treo K citoplásmatica) • Descripto por Sutherland en 1958 • Inactivado por acción de la fosfodiesterasa 3’ 5’AMP + H2O 5’ AMP AMPc y la amplificación de la señal extracelular AMPc y PKA en el metabolismo del glucógeno Algunas particularidades del AMPc..... GMPc como segundo mensajero: la guanilatociclasa Presente en dos isoformas: • Unida al dominio extracelular del receptor (ej: PNA) • Enzima citoplasmática unida a HEM (ej: NO- acetilcolinacalcio) GMPc como segundo mensajero GMPc : su rol en la visión GTP GMPc Proteína G = Transducina 5’ GMP Derivados del fosfatidilinositol 4,5 diP • Acetilcolina, ADH, GH-RH, TRH se asocian a Gq y provocan la activación de la PLC El Calcio como segundo mensajero Ej ligandos Ca /CM dependientes: • Angiotensina II • Antidiurética o vasopresina • TRHR, PDGF, CKK, gastrina, Gn RH • Agentes alfa 1- adrenérgicos • Acetilcolina (R muscarínico) Receptores con actividad tirosin quinasa (TK) La unión H-R conduce a autofosforilación del RTK y activación de la unión de proteínas Proteinas adaptadoras (SH2) Grb (growth factor R binding protein) Anclaje de Sos Activación de proteínas Ras e inicio de cascada de PK Ej : insulina, EGF, NGF SISTEMA RAS-QUINASA Y MAP-QUINASA Receptores sin actividad TK: Cascada JAK-STAT • Señalizacion utilizada por GH, citoquinas, Epo, etc. • La interacción H-R activa tirosinquinasas citoplasmáticas (ej: JAK1) • Las TK fosforilan a proteínas que acoplan otras a través de dominios SH2 (unión a fosfotirosinas) • STAT se une al receptor fosforilado, se autofosforila, dimeriza y se trasloca al núcleo • Efecto final: regulación transcripcional [A] GH GH GH GH GHGH GH GH P P P [B] Unión de GH dimerizacion; [C] activación JAK2/ TYK2 Fosforilación JAK2 [D] P Fosforilación de TYK2 y del R por JAK2 Leyenda: = R monomérico JAK =Janus-associated kinase = TYK2 = JAK [B] [A] GH P P STAT STAT P STAT GH GH GH P P STAT P STAT STAT Leyendas: = R monomérico = TYK2 = JAK = STAT STAT = Signal transducer & activator of transcription P STAT P P STAT P P P P STAT P P P P P STAT PP STAT P STAT PP STAT P STAT [C] Dimerización STAT STAT P STAT P P Dímero STAT STAT P NUCLEO [D] Translocación [E] Bioefectos P P IGF-1 (hígado) lipólisis (adipocito) Captación de AA (músculo) ESTRUCTURA DEL RECEPTOR SERINA/TREONINA-QUINASA (ej R TGF b) Receptores con actividad tirosin fosfatasa (CD45) Efectos convergentes • Una misma respuesta celular puede ser inducida por múltiples señalizaciones • Muchos RTKs and GCPRs activan múltiples vías de señalización y a veces diferentes segundos mensajeros median la misma respuesta celular “Crosstalk” de señalizaciones Bibliografía recomendada Murray R., Granner D., Mayes P., Rodwell V. (2002) Bioquímica de Harper. Ed. El Manual Moderno 17° Ed Voet, Voet y Pratt (2007) Bioquímica. Ed. Médica Interamericana Blanco A. (2000). Química Biológica. El Ateneo. Rawn J. (1989).Bioquímica. Tomo II .Interamericana Mc Graw- Hill Receptores y Segundos mensajeros. Apuntes de Bioquimica