Embriologia (BMH120) - Biologia Noturno. Aula 1

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1 Embriologia (BMH120) - Biologia Noturno Aula 1 Introdução das Bases Moleculares e Celulares: Sinalização Intracelular Prof. Rodrigo A. P. Martins ICB - LaNCE - HUCFF - UFRJ

2 Objetivos Ao final desta aula você deve ser capaz de: 1- Definir Receptores e Sinalização Intracelular (SI); 2- Exemplificar tipos de receptores e compreender suas diferenças funcionais; 3- Compreender importância em contextos fisiológicos e patológicos;

3 SINALIZAÇÃO INTRACELULAR (SI) - Essencial para que as células decodifiquem seu ambiente - É fundamental em todos os tipos celulares: De procariotos a eucariotos, incluindo células animais e vegetais

4 Diversos Sinais Iniciam a Sinalização Intracelular(SI) PATÓGENOS NEUROTRANSMISSORES ESTÍMULOS FÍSICOS (LUZ) HORMÔNIOS TEMPERATURA MOLÉCULAS SINALIZADORAS NA MEMBRANA DE OUTRAS CÉLULAS MATRIZ EXTRACELULAR

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7 A Membrana Plasmática é uma barreira para substâncias hidrofílicas Membranas biológicas são bicamadas lipídicas Definem os limites entre o citoplama e o ambiente extracelular, delimitando compartimentos distintos; Membranas biológicas contém LIPÍDEOS e PROTEÍNAS; Como informações do lado externo são percebidas para que alterem o funcionamento da célula?

8 As moléculas responsáveis pela detecção dos Sinais são chamadas de Receptores Sinal A Sinal B Sinal C1 Sinal C2 Ambiente Extracelular Receptor 1 Receptor 2 Receptor 3 Membrana Plasmática Sinal D Sinais Distintos Reconhecem Receptores Específicos Receptor 4 Citoplasma Núcleo

9 Interação do LiganteaoReceptorinduz mudanças estruturais e alteração funcional do Receptor Sinal A Ambiente Extracelular Receptor 1 Receptor 1 Membrana Plasmática Citoplasma Núcleo

10 Sinal (Ligante) Ambiente Extracelular Receptor Membrana Plasmática Moléculas Sinalizadoras Intracelulares Proteína Reguladora da Expressão Gênica Enzima Metabólica Proteínas Estruturais ALTERAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA ALTERAÇÃO METABÓLICA ALTERAÇÃO MORFOLÓGICA Alteração da transcrição gênica Independente da transcrição gênica

11 SEGUNDO MENSAGEIROS são um dos tipos Moléculas Sinalizadoras Intracelulares Ligante Ambiente Extracelular Receptor Membrana Plasmática Molécula Sinalizadora Intracelular, cujos níveis são aleterados após ativação do receptor pelo ligante, chamado de 1º mensageiro SM Exemplos: Cálcio, AMPc, GMPc, DAG, IP3 EFEITOS BIOLÓGICOS

12 Em outras vias de SI, a Ativação do Receptor Pode Ativar Vias Enzimáticas Específicas Ligante Receptor Receptor Molécula Sinalizadora Intracelular, cuja atividade é regulada por uma alteração pós-traducional, como fosforilação (cinase) desfosforilação (fosfatase), ubiquitinação, entre outras. EFEITOS BIOLÓGICOS Cascata Sinalizadora

13 Sinais Distintos Reconhecem Receptores Específicos Sinal A Sinal B Sinal C Ambiente Extracelular Membrana Plasmática Sinal D Citoplasma Núcleo

14 Maioria dos Receptores Intracelulares são Fatores de Transcrição ativados por Ligantes Hidrofóbicos

15 Receptores Acoplados a Canais Iônicos (Ionotrópicos) - Receptores oligoméricos que formam poros permeáveis a íons na MP - Se ativados, abrem-se, permitindo entrada de íons - Alteração do potencial elétrico já é uma forma de sinalização intracelular - O íon cálcio também atua como segundo mensageiros Ca SM ++ Neurotransmissor Glutamato Ligante A Fluxo de íons depende da seletividade do canal iônico e do gradiente eletroquímico do íon Ambiente Extracelular Membrana Plasmática Citoplasma Proteína alvo X Núcleo

16 Canais iônicos conferem permeabilidade seletiva a membrana plasmática (MP) Os CANAIS IÔNICOS, um dos tipos de proteínas da MP, permitem a passagem de íons, pois formam poros HIDROFÍLICOS através da MP aminoácidos serina serina leucina alfa-hélice subunidades Existem CANAIS IÔNICOS permeáveis a vários íons ou a íons específicos

17 Receptores Ionotrópicos vs. Metabotrópicos Sinal A Sinal B Ambiente Extracelular Ionotrópicos Metabotrópicos Sinal D Membrana Plasmática Para sinalizar, precisam ativar uma ptn sinalizadora intracelular chamada PROTEÍNA G Citoplasma Núcleo

18 Via Gs, Adenilato Ciclase, AMPc no Controle de Sobrevivência Celular Neurotransmissor Dopamina, Neuropeptídeos Receptor Gs + Adenilato Ciclase 1º segundo mensageiro descrito ATP AMP cíclico Creb PKA Creb Fator Neurotrófico inativa PKA ativada Núcleo

19 Via Gs, Adenilato Ciclase, AMPc no Controle Metabólico Hormônio Glucagon e Epinefrina em células hepáticas e musculares, respectivamente Receptor Gs + Adenilato Ciclase ATP AMP cíclico PKA inativa PKA ativada Glicogênio Sintase menos ativa Aumento na disponibilidade de Glicose

20 Canais Iônicos Regulados por Nucleotídeos Cíclicos Participam da Transdução de Sinais Sensoriais: Sabor, Odor e Luz Odorantes (cheiros) Ca ++ Na + Receptor Golf + Adenilato Ciclase 3 ATP AMP cíclico Despolarização Disparo de Potencial de Ação Liberação de Neurotransmissores

21 Amplificação do Sinal Inicial é uma Característica Importante das Vias de Sinalização mediada por Segundos Mensageiros

22 Receptores com Atividade Enzimática Intrínseca 1- Receptores tirosina cinase 2- Receptores serina/treonina cinase 3- Receptores guanilato ciclase único domínio transmembrana

23 Via das MAP Cinases (mitogen-activated protein kinases) Grb2 SOS Raf MEK Erk

24 Fatores de Crescimento Regulam a Expressão de Moléculas Necessárias para a Progressão no Ciclo Celular

25 Sinalização Intracelular Dependente de Proteólise Via Notch-Delta Receptor Transmembrana ativado por proteínas TM de células adjacentes (Delta, Jagged) Notch é crucial para o desenvolvimento de vários sistemas, especialmente o sistema nervoso >sinalização anti-neurogênica Fascinante possibilidade de sinalização bidirecional

26 IMPORTANTE: A Sinalização Intracelular NÃO É LINEAR! Pense numa teia, não em linhas paralelas

27 Comunicação Cruzada entre Vias de Sinalização Como Restringir?

28 Complexidade na Integração de Sinais Só AMPc Síntese e Degradação de AMPc e cascatas disparadas podem ser reguladas por sinalização iniciada por diferentes classes de receptores Alto nível de Integração Determinação das respostas celulares observadas

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