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 H Hormona R R H H H R H H
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 citoplasma Amplificación 1 - Recepción 2 - Transducción 3 - Respuesta EFECTOS O TRANSDUCCIÓN DE LA SEÑAL RESPUESTAS CELULARES 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
Dominios característicos Receptores de membrana 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 + H 2 O 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 G q 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 GH GH GH GH P P [B] Unión de GH dimerizacion; [C] activación JAK2/ TYK2 Fosforilación JAK2 [D] P P Fosforilación de TYK2 y del R por JAK2 Leyenda: = R monomérico JAK =Janus-associated kinase = TYK2 = JAK
[A] [B] GH GH GH GH P P P STAT STAT STAT Leyendas: = R monomérico = TYK2 = JAK = STAT STAT STAT P P STAT STAT P P P P P P P P [C] Dimerización P STAT STAT [D] Translocación STAT P P STAT STAT STAT P P P P P P P P Dímero STAT P STAT STAT STAT STAT P NUCLEO [E] Bioefectos IGF-1 (hígado) lipólisis (adipocito) Captación de AA (músculo) STAT P STAT = Signal transducer & activator of transcription
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