Biología Celular 1 er Curso

Transcripción

1 Grado Medicina Biología Celular 1 er Curso BLOQUE III REGULACIÓN CELULAR Tema 10. SEÑALIZACIÓN CELULAR. Tema 11. CICLO CELULAR. Tema 12. MUERTE Y RENOVACIÓN CELULAR. Tema 13. CÁNCER. Grado Medicina Biología Celular 1 er Curso TEMA 10 SEÑALIZACIÓN CELULAR Moléculas señalizadoras y sus receptores Funciones de los receptores de la superficie celular Vías de transducción intracelular de señales Transducción de señales y citoesqueleto Redes de señalización. 1

2 MOLÉCULAS SEÑALIZADORES Y SUS RECEPTORES Tipos de señalización célula-célula: La mayoría de las moléculas señalizadoras son secretadas por una célula y se unen a los receptores que se expresan en una célula diana. En general, los tipos de señalización célula-célula son tres: señalización endocrina, paracrina y autocrina en función de la distancia que tienen que recorrer las señales. 2

3 Hormonas esteroideas y superfamilia de receptores de esteroides: Las hormonas esteroideas, lahormonatiroidea, lavitamina D 3 yelácido retinoico son moléculas hidrofóbicas pequeñas que difunden a través de la membrana plasmática de sus células diana y se unen a receptores intracelulares. Los miembros de la superfamilia de los receptores de esteroides funcionan como factores de transcripción, regulando directamente la expresión génica en respuesta a la unión del ligando. 3

4 Óxido nítrico y monóxido de carbono: Los gases sencillos óxido nítrico y monóxido de carbono son moléculas importantes de la señalización paracrina en el sistema nervioso y en otros tipos celulares. El óxido nítrico es capaz de difundir directamente a través de la membrana plasmática de sus células diana como las hormonas esteroideas, pero no se une a un receptor que regule la transcripción sino que altera la actividad de enzimas diana intracelulares. l 4

5 Neurotransmisores: Los neurotransmisores son pequeñas moléculas hidrofílicas que transportan las señales en las sinapsis entre las neuronas o entre la neurona y otras células diana. Muchos neurotransmisores se unen a canales iónicos regulados por ligando. Acetilcolina Glicina Glutamato Dopamina Norepinefrina Epinefrina Serotonina Histamina Ácido -aminobutírico (GABA) Hormonas peptídicas y factores de crecimiento: El tipo de moléculas señalizadoras más amplio y variado en los animales tienen carácter peptídico y oscilan entre unos pocos hasta más de cien aminoácidos. Este grupo de moléculas incluye a las hormonas peptídicas, a los neuropéptidos yalosfactores de crecimiento. 5

6 Eicosanoides: Los eicosanoides son un tipo de lípidos que intervienen en la señalización paracrina y autocrina. Prostaglandinas Prostaciclina Tromboxanos Leucotrienos 6

7 10.2 FUNCIONES DE LOS RECEPTORES DE LA SUPERFICIE CELULAR Receptores asociados a proteínas G: La mayor familia de receptores de la superficie celular, que incluye a los receptores de muchas hormonas y neurotransmisores, transmite las señales a las dianas intracelulares a través de la acción de proteínas G. 7

8 Transducción de la señal Receptores proteína-tirosina quinasas: Los receptores para la mayoría de los factores de crecimiento son proteína-tirosina quinasas. 8

9 Dimerización y autofosforilación de los receptores proteína-tirosina qinasas. Asociación de moléculas señal intracelulares con los receptores proteína-tirosina quinasas. 9

10 Receptores de citoquinas y proteína-tirosina quinasas no receptoras: Los receptores para muchas citoquinas actúan en asociación con proteínatirosina quinasas no receptoras. Interleuquina-2 Eritropoyetina Hormona del crecimiento Receptores asociados a otras actividades enzimáticas: Otro tipo de receptores de la superficie celular incluyen a: las proteína-tirosina fosfatasas, quitan grupos fosfato de los residuos de fosfotirosina, actuando de manera opuesta a as proteína-tirosina quinasas; las proteína-serina/treonina quinasas, fosforilan residuos de serina o treonina de sus proteínas sustrato, en vez de restos de tirosina; las guanilato ciclasas, tienen un dominio extracelular de unión al ligando, una única hélice transmembrana, y un dominio citosólico con actividad catalítica. La unión al ligando estimula la actividad catalítica, dando lugar a la formación de GMP cíclico, un segundo mensajero. 10

11 10.3 VÍAS DE TRANSDUCCIÓN INTRACELULAR DE SEÑALES Vía del AMPc: segundos mensajeros y la fosforilación de proteínas: EL AMP cíclico es un segundo mensajero importante en la respuesta de las células animales a diversidad de hormonas y a moléculas olorosas. La mayoría de las acciones del AMPc están mediadas por la proteína quinasa A, que fosforila tanto a enzimas metabólicas como al factor de transcripción ió CREB. 11

12 Acción hormonal de la adenilato ciclasa Epinefrina Receptor Proteína G Adenilato ciclasa síntesis AMPc Cómo señaliza el AMPc la rotura de glucógeno? Por la acción de la proteína quinasa dependiente de AMPc o proteína quinasa A. Las subunidades catalíticas libres de la proteína quinasa A fosforilan residuos de serina de sus proteínas diana. Vídeo respuesta a epinefrina 12

13 (La glucógeno sintetasa cataliza la síntesis de glucógeno) AMPc Proteína quinasa A Glucógeno sintetasa+fosforilasa quinasa Glucógeno fosforilasa Hay una amplificación de la señal, durante la transducción de señales intracelular, desde el receptor de la epinefrina hasta la glucógeno fosforilasa. El AMPc también actúa de otras dos maneras -Activando la transcripción de genes diana específicos que contienen una secuencia reguladora denominada elemento de respuesta a AMPc o CRE. Papel en el control de la proliferación, la supervivencia y la diferenciación de diversos tipos de células animales, además departicipar i en procesos de aprendizaje y memoria. -Regulando directamente canales iónicos, independientemente de la fosforilación de las proteínas. Detección de olores. 13

14 GMP cíclico: El GMP cíclico también es un segundo mensajero importarte en las células animales. Su papel mejor caracterizado es en la recepción visual en el ojo de vertebrados. Fosfolípidos y Ca 2+ : Los fosfolípidos y el Ca 2+ son segundos mensajeros comunes, que se activan con posterioridad (downstream) a los receptores asociados a proteínas G y a las proteína quinasas. La hidrólisis del fosfatidil inositol 4,5 bifosfato (PIP 2 ) da lugar al diacilglicerol yalinositol 1,4,5, trifosfato (IP 3 ) que, respectivamente, activan a la proteína quinasa C y movilizan el Ca 2+ de los reservorios intracelulares. Los niveles elevados de Ca 2+ intracelular activan varias proteínas diana, incluyendo a las proteína quinasas dependientes de Ca 2+ /calmodulina. Vídeo fosfolípidos y Ca En las células excitables eléctricamente del músculo y del sistema nervioso, elniveldelca 2+ citosólico aumenta al abrirse los canales de Ca 2+ regulados por voltaje en la membrana plasmática y los receptores de rianodina en el retículo sarcoplásmico y endoplásmico. 14

15 Las vías PI 3-Quinasa/Akt y mtor: 15

16 Vía de las quinasas MAP: Vías JAK/STAT y TGF- /Smad: 16

17 señalización vía NF- B: Los miembros de la familia de factores de transcripción NF- B se activan en respuesta a citoquinas, factores de crecimiento y una diversidad de otros estímulos. Su activación está mediada por la fosforilación y degradación de subunidades inhibitorias I B. Vías Hedgehog, Wnt y Notch: Las vías Hedgehog y Wnt son sistemas de señalización estrechamente conectadas, que juegan papeles clave en la determinación del destino celular durante el desarrollo embrionario. La vía Notch es otra vía de señalización altamente conservada que controla el destino celular durante el desarrollo animal. Es un ejemplo de interacciones directas célula-célula durante el desarrollo. 17

18 Vía Hedgehog: Vía Wnt: 18

19 Vía Notch: 10.4 TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES Y CITOESQUELETO 19

20 Integrinas y transducción de señales: La unión de las integrinas a la matriz extracelular estimula las proteína-tirosina quinasas no receptoras FAK y Src, asociando la adhesión celular a las mismas vías de señalización que regulan la expresión génica, la proliferación celular y la supervivencia de la célula, que se activan en respuesta a los factores de crecimiento. Regulación del citoesqueleto de actina: Los factores de crecimiento inducen alteraciones en el movimiento y en la forma celular mediante la remodelación del citoesqueleto de actina. Estas alteraciones del citoesqueletoseproducenatravésdemiembrosdelasubfamiliarhode proteínas pequeñas de unión a GTP. 20

21 10.5 REDES DE SEÑALIZACIÓN Retroalimentación y relaciones cruzadas: La actividad de las vías de señalización en el interior de la célula está regulada por lazos de retroalimentación que controlan la extensión y duración de la señalización. Diferentes vías de señalización también interaccionan para regular su actividad entre sí. 21

22 Redes de transducción de la señal celular: Las extensas redes cruzadas que existen entre vías individuales dan lugar a la formación de complejas redes de señalización. Una comprensión completa de la señalización en el interior celular requerirá el desarrollo de modelos de redes cuantitativas. 22