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1 Transducción de señales

2 Sistema de pasos múltiples

3 1. Receptores

4 I. RECEPTORES ACOPLADOS A PROTEINAS G Y PROTEÍNAS G HETEROTRIMÉRICAS

5 Receptores acoplados a proteinas G Son proteínas transmembranales. Conocidas como receptores 7TM. Regiones inmersas en la membrana son conservadas. Reconocen una amplia variedad de ligandos y proteínas G. Figura 1. Ilustración de un receptor de membrana acoplado a una proteína G.

6 Proteínas G heterotriméricas Compuesta de tres subunidades: α subunidad: kd Actividad GTPasa hidroliza al GTP Interactúa con receptores de membrana β subunidad: kd γ subunidad: ~ 8 kd, la más variable Se requieren para el buen funcionamiento de la proteína. Gran diversidad Figura 2. Estructura terciaria de una proteína G.

7 2. Proteínas G heterotriméricas

8 Transducción de señales 1. Unión del ligando induce cambio conformacional en receptor 7TM activación de proteína G. 2. Desprendimiento del GDP y acople de GTP. 3. Disociación de la proteína heterotrimérica 4. Regulación de moléculas ruta abajo transducción de las señales. 5. Regulación de mensajeros secundarios a través de efectores. Figura 3. Ciclo catalítico de un proteína G. Fuente: Purich 2001

9 En plantas? Genes codificantes para receptores 7TM han sido aislados en: Arabidopsis, pino, trigo y álamo. Genes codificantes de proteínas G triméricas también se han encontrado Proteínas G se han relacionado con la señalización del AIA, inducción de las giberelinas sobre genes α amilasa, respuesta a distintos tipos de luz y patógenos.

10 3. Efectores Efectores 2 tipos: canales iónicos y enzimas. Regulan cn de camp, cgmp, DAG, IP3, Ca y esto de Kin y PPasas Canales iónicos: especificidad variable Canales de potasio en células guarda Enzimas: regulan la concentración de mensajeros secundarios inositol trifosfato (IP 3 ). Fosfodiesterasas y ciclasas camp, cgmp Enzimas guanilato cgmp Ruta del fosfoinositol DAG y Ca respuesta ante estrés Estos a su vez regulan la actividad de kinasas y fosfatasas dependientes de mensajeros secundarios.

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12 4a. Fosforilación de proteínas Mecanismo de respuesta ante distintos estímulos. Proteínas kinasas: transferencia de grupo P a uno o más aminoácidos en una determinada proteína. Clasificadas en: serina/treonina kinasas y tirosina kinasas. Algunas kinasas pueden ser de los 2 tipos. Proteínas fosfatasas: desfosforilan los mismos aminoácidos. Ambas proteínas regulan enzimas de manera específica.

13 Fosforilación de proteínas Regulan: Actividad de kinasas dependientes de ciclinas división celular, factores de transcripción y enzimas. Pueden ocurrir eventos múltiples o cascadas de fosforilaciones o desfosforilaciones Aprox 300 aa: dominio catalítico y dom regulatorio Kinasas son muy variables y muestran gran especificidad por distintos sustratos Separadas por familias según su estructura, especificidad, ligando al que regulan y función celular

14 Unión fosfodiester

15 Principales grupos de proteínas kinasas Proteínas kinasas del grupo AGC Son activadas por mensajeros secundarios: camp y cgmp activan kinasa A y G respectivamente. Fosfatidilserina y Ca + DAG activan la kinasa C. Han sido encontradas en plantas de manera esporádica. Proteínas calmodulina/ca 2+ Ca 2+ se une al calmodulina y la activa, CaM luego activa kinasas generando un cambio conformacional (o fosfatasas) formación de complejo proteico. En plantas en respuesta a luz, presión, GA, ABA En animales activan kinasas CaMPKs

16 Principales grupos de proteínas kinasas Kinasas dependientes del calcio: Gran diversidad en plantas, no se han identificado en animales. Ca 2+ reprime el mecanismo de autoinhibición del sitio activo de la proteína permitiendo su activación. Pueden estar adheridas a la membrana o contenidas dentro del citoplasma. Genes muestran especificidad de tejido y etapa de desarrollo

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18 4b. Proteínas fosfatasas Se clasifican en dos tipos: PP1 PP2: se dividen en tres subgrupos basados en la especificidad por el sustrato, sensibilidad a inhibidores y regulación por cationes: PP2A, PP2B y PP2C Pueden formar holoenzimas Moléculas inhibitorias: ácido okadaico, caliculina A (espongas marinas) Todos los tipos han sido identificados en plantas. ABI1 y ABI2 asociados a respuesta a ABA Regulación de proteínas kinasas cascadas de MAPK, CDK y CaMPK.

19 y0

20 II. ENZIMAS RECEPTORAS TRANSMEMBRANA, PEQUEÑAS PROTEINAS G Y CASCADAS MAPK 1. Las enzimas receptores transmembrana son proteínas especiales Receptores transmembrana combinan: -percepción de señales y -actividad enzimática en un solo péptido (Dominios extra e intra-celular y transmembrana de paso simple) Animales = Receptores Tirosina Kinasas. Ocurre transautofosforilación (dimerizan y se autop) Plantas = son receptores kinasas serinas/treoninas y una poco común receptor kinasa histidina (ej. ETR1 y CKI1)

21 KINASAS TIPO RECEPTORES (RLKs) EN PLANTAS Arabidopsis= 300 secuencias codificantes p/ receptores kinasas Ser/Tre. Receptores más comunes en plantas No se conoce mucho de ellos RLKs = 20 familias y muchas subfamilias. 2 tipos comunes: S y LRR - S: motivo de 10 S, asociado autoincompatibilidad polen-pistilo - molécula de LRR (motivo de leucinas) = interacciones proteina-proteina. -Kinasas varían en especificidad de sustrato

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23 PROTEÍNAS RELACIONADAS A RLKs Son proteínas truncadas SLG (similar al SRK de Brassica) Cf-9 (resist. a hongo en tomate) PTO (resist. a Pseudomonas sp. en tomate)

24 PEQUEÑAS PROTEÍNAS DE UNIÓN A GTP animales Señal Receptor tirosina kinasa autofosforilan por ATP traducción de señal por peq. Proteinas G (GTP-asas) cascadas de fosforilación/moleculas efectoras/mensajeros secundarios. proliferación celular*, transporte de vesículas y secreción, establecimiento de la polaridad Familias en mamíferos RAS*, RHO, RAB, RAN y ARF

25 PEQUEÑAS PROTEÍNAS DE UNIÓN A GTP En plantas, Ortólogos de Rho y Rab son conocidas en Arabidopsis, maíz y tomate. Subfamilia Rop GTPasas (Rho) única en plantas, muchos genes: Localizado en PM, reg. perinuclear y citosol No ortólogo de RAS Si se detectan muchas Proteínas G pequeñas, Vías de señalización: crecimiento del tubo polínico, defensa, síntesis de la pared celular en algodón, desarrollo vacuolar y en señalización por el receptor kinasa CLAVATA (CLV1,2,3). Mutantes de Rop: respuestas pleiotrópicas (involucrado muchos procesos) - CLVs regulan a WUCHSEL (tamaño de los meristemos) CLAVATA (RLK) Rop GTPasa (peg. Prot. G) WUCHSEL (cascada o regulación) tamaño de meristemos (fenotipo).

26 Regulación del tamaño del meristema

27 III. CASCADA POR PROTEÍNAS KINASAS ACTIVADAS POR MITOGENOS (MAPK) Solo en eucariotes Células quiescentes de mamíferos son activadas para dividirse por agentes inductores de la mitosis (mitógenos) a través de una proteína kinasa conocida como MAPK (mitogen-activated protein kinase) que aumenta en células en Go activadas. MAPK activas FT que se unen a DNA MAPK fosforilada en 2 residuos, así se controla su actividad Fosforilación (activación): MAPK MAPKK MAPKKK P (Kinasas específicas) Una solo célula eucariótica puede tener docenas de cascadas MAPK para funciones diferentes. Y8

28 En Plantas, MAPK n s presentes en plantas, poca a muchas similitud Son activadas por auxinas (división celular), heridas (WIPK, en minutos no requiere protein synthesis), ácido salicílico (SIPK) y también por estrés abiótico (frio, calor, salinidad): específicas para cada estímulo Esta señalización MAPK aparentemente proviene de los los receptores histidina kinasa No ha sido posible unir las cascadas de MAPK a proteínas G específicas y kinasas Ser/Thr.

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