Universidade Federal de Pelotas CDTec - Graduação em Biotecnologia Disciplina de Biologia Celular. Comunicação Celular. Priscila M. M.

Transcrição

1 Universidade Federal de Pelotas CDTec - Graduação em Biotecnologia Disciplina de Biologia Celular Comunicação Celular Priscila M. M. de Leon Dr a., Médica Veterinária PNDP Biotecnologia/UFPel Julho, 2013

2 Comunicação celular Em organismos multicelulares a troca de informações se dá por meio de moléculas; SINAIS ou MENSAGEIROS QUÍMICOS Caracterizando a COMUNICAÇÃO ou SINALIZAÇÃO CELULAR Funções: formação ordenada dos órgãos, coordenam crescimento e funcionamento do organismo; metabolismo, multiplicação celular, secreção, fagocitose, produção de anticorpos, contração e outras atividades celulares (praticamente todas as funções celulares e teciduais são reguladas por sinais químicos);

3 Comunicação celular Molécula Sinalizadora LIGANTE Locais específicos onde se ligam os ligantes MOLÉCULAS RECEPTORAS ou RECEPTORES (capaz de reconhecer o ligante e desencadear resposta celular) RESPOSTA depende do tipo de substância química e do receptor (gera respostas celulares diferentes); TRANSDUÇÃO DE SINAL conversão dos sinais de informação;

4 Comunicação celular Transdução de Sinal

5 Tipos de Comunicação celular Três tipos de comunicação celular: 1. Comunicação Endócrina: secreção de Hormônios, secretados por glândulas endócrinas, que atuam à distância na célula-alvo (contém receptor específico); 2. Comunicação Parácrina: sinais químicos atuam nas proximidades do local de secreção (Autócrina quando a célula alvo é a própria célula); 3. Neurotransmissores (sinalização neuronal): atuam nos neurônios através de Sinapses (prolongamentos que estabelecem contato célula-célula); *Sinalização dependente de contato: interação Ligante-receptor na membrana plasmática (células adjacentes);

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7 Tipos de Comunicação celular Junções comunicantes ou Gap junctions: canais de comunicação direta entre células, permitindo a comunicação através de moléculas;

8 Exemplo de comunicação celular: Ligante: Acetilcolina (neurotransmissor do sistema nervoso somático e do sistema nervoso autônomo); Receptores Resposta: Músculo esquelético estímulo da contração; Músculo Cardíaco diminui o ritmo e força das contrações; Glândula Salivar estimula a secreção de saliva;

9 Moléculas sinalizadoras - Ligante Podem atuar a curtas ou longas distâncias; São proteínas, peptídeos, nucleotídeos, amino ácidos, esteroides, derivados de ácidos graxos, gás dissolvido;

10 Moléculas sinalizadoras - Ligante

11 Receptores de superfície celular 1. Receptores associados a canais iônicos: o sinal resultante é um fluxo de íons pela membrana, que produz uma corrente elétrica; Na +, K +, Ca 2+, Cl - Células musculares e sistema nervoso; Responsáveis pela transmissão rápida de sinais pela sinapse do sist. Nervoso; Ex.: Metilcolina - músc. liso. 2. Receptores associados a Proteína G: ativam uma classe de proteínas triméricas de ligação GTP (hidrólise de GTP-GTPase); Canais iônicos e enzimas ligadas a membrana são ativados (Adenilato ciclase e fosfolipase C), induzindo moléculas sinalizadoras intracelulares adicionais (ativam cascata de sinalização); Medeiam resposta de hormônios, mediadores locais e neurotransmissores; Ex.: Acetilcolina/Adrenalina- músc. Cardíaco; 3. Receptores associados a enzimas: atuam como enzimas quando ativados ou se associam a elas no interior da célula; Ativam cascata de sinalização intracelular; Ex.: Sist. Imunológico. Desencadeiam respostas complexas como proliferação celular;

12 Receptores de superfície celular

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14 Molécula de Sinalização Intracelular Moléculas de sinalização intracelular ativam uma cascata de vias de sinalização intracelular, resultando na resposta da célula; Funções: Transmitir o sinal: propagando por toda a célula; Amplificar o sinal: tornando o sinal mais forte, necessitando de poucas moléculas-sinal extracelulares; Integrar o sinal: recebendo sinais de mais de uma via de sinalização e integrando-os; Distribuir o sinal: distribuindo um sinal para mais de uma via de sinalização intracelular, criando ramificações no fluxo de informação; Atuam como Interruptores moleculares: a recepção de um sinal faz com que mude de um estado inativo para um ativo, e permaneça ativo até que ocorra um processo que o desligue. Ex: Proteína-cinase e Proteína-fosfatase;

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16 proteínas RAS mutadas permanecem continuamente na forma ativa ligada à GTP, levando a proliferação desordenada das células cancerosas (mesmo na ausência de estimulo de fator de crescimento).

17 1. Comunicação Endócrina Glândulas endócrinas: produtora de hormônios, órgãos especializados; * Comunicação endócrina é um processo lento, pois os hormônios são carregados pela corrente sanguínea para distribuição corporal; Hormônios deixam os capilares por difusão e são captados por células com receptores específicos; Especificidade dos hormônios: dependente de propriedades químicas e receptores da célula-alvo; Receptores de alta afinidade: pois hormônios estão diluídos no sangue;

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19 1. Comunicação Endócrina Células Neuroendócrinas: células nervosas que secretam hormônios; Exemplo: Células neuroendócrinas do hipotálamo respondem a estímulos de outras células nervosas secretam hormônios (liberados no pedículo hipofisário); Hormônios penetram nos capilares sanguíneos; Estimulam ou inibem a atividade secretória da parte anterior da hipófise (Adenohipófise); Axônios do hipotálamo constituem a Neurohipófise (hipófise posterior); Axônios do hipotálamo liberam na Neurohipófise: ADH (antidiurético), GnRH e Oxitocina;

20 Comunicação Endócrina x Reprodução

21 1. Comunicação Endócrina Exemplo: Células B do Pâncreas endócrino secretam Insulina; Insulina estimula a captação de Glicose (células adiposas e células musculares) Glicemia (penetração da glicose no citoplasma); resposta rápida devido: existir insulina pronta para ser liberada nas células B e reserva de receptores e moléculas transportadoras na membrana plasmática de células adiposas e musculares;

22 1. Comunicação Endócrina Hormônios Hidrossolúveis atuam em receptores na membrana plasmática da célula-alvo; Maioria dos hormônios é hidrossolúvel (Insulina, LH, FSH); São eliminados do sangue em poucos minutos após a secreção; Medeiam respostas breves; Hormônios Lipossolúveis atravessam a membrana celular, fixam-se em receptores no citoplasma e núcleo da célula-alvo. São transportados no plasma por proteínas transportadoras; Persistem no plasma sanguíneo durante um tempo prolongado (horas ou dias); Medeiam respostas prolongadas; Hormônios Esteróides: Testosterona, Estrógeno e Progesterona, Corticoides; Hormônios da Glândula Tireóide: T3 e T4;

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24 Hormônios Hidrossolúveis Hormônios Hidrossolúveis Receptores Transmenbrana Mensageiros Intracelulares Alteração nos níveis de camp e Ca +2 Modificações na Célula-alvo: modificações adaptativas; Estímulo prolongado faz com que a célula responda ao estímulo com menor intensidade: Adaptação ou Dessensibilizarão; Ocorre a diminuição de receptores, alteração de estrutura e diminuição de afinidade pelo ligante;

25 Hormônios Lipossolúveis Hormônios Lipossolúveis atuam sobre receptores intracelulares, pois atravessam a bicamada lipídica; Hormônios derivados do colesterol atravessam a membrana plasmática por difusão simples (moléculas pequenas 300 Da); Transportados no plasma como proteína anfipática (ligados a proteínas transportadoras); Ativação do receptor: modificações na ligação entre hormônio lipossolúvel e receptor; O receptor ativado prende-se a ativadores de sequencias de DNA e influencia a expressão gênica (ex: cortisol na cél. Hepática influencia 50 genes); Ex.: Estrógeno e testosterona;

26 Hormônios Lipossolúveis Hormônios Lipossolúveis Difusão Simples Receptores Intracelulares Complexo receptor-hormônio Alteração da Expressão Gênica

27 2. Comunicação Parácrina Células especializadas em secreção parácrina: na produção de mediadores químicos de ação local; Ex.: Histamina e Heparina (sintetizadas por mastócitos); Estas células possuem grânulos com mediadores parácrinos. Mediante ao um estímulo imunitário estes grânulos são expulsos; Céls. não especializadas podem produzir mediadores locais durante: a inflamação, proliferação celular, contração da musculatura lisa e secreção celular; Exemplo: Prostaglandinas (produzidas por todas as células do organismo, 10 famílias de PG, derivadas do ácido araquidônico); Participam de vários processos como: diminuem a secreção de ácidos na mucosa do estômago, redução do corpo lúteo, processos inflamatórios;

28 2. Comunicação Parácrina sinais químicos atuam nas proximidades do local de secreção; grânulos com mediadores parácrinos (resposta rápida);

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31 3. Neurotransmissores Moléculas Neurotransmissoras são responsáveis pela transmissão de sinais pelas sinapses; Neurônios: formados por corpo celular, dendritos e axônios (terminal axônico). Dendritos: função receptora; Axônio: liberação de neurotransmissores; Sinapse: terminal do axônio com célula (neurônio, glândula ou músculo) (células musculares esqueléticas placas motoras / neurotransmissor - acetilcolina); Membrana pré-sinaptica (axônio): libera Neurotransmissor; Membrana pós-sináptica (célula seguinte): contém receptores para os neurotransmissores; Resposta da transmissão sináptica é rápida, principalmente pela curta distância de comunicação, riqueza de receptores e grande afinidade neurotransmissor-receptor; Exemplos: Acetilcolina, adrenalina, epinefrina, noraepinefrina, GABA, dopamina, serotonina

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33 3. Neurotransmissores- Sinapse

34 Resumindo... Ligante + receptor + transdução do sinal = Comunicação Celular Interação Célula Sinalizadora/ Célula-alvo Moléculas de sinalização intracelular ativam uma cascata de vias de sinalização intracelular, resultando na resposta da célula 1. Comunicação Endócrina: secreção de Hormônios, secretados por glândulas endócricas, que atuam à distância na célula-alvo; Processo lento, hormônios são carreados na corrente sanguínea; Hormônios Hidrossolúveis (receptores de membrana) e Hormônios Lipossolúveis (receptores intracelulares) 2. Comunicação Parácrina: sinais químicos atuam nas proximidades do local de secreção (Autócrina quando a célula alvo é a própria célula); células possuem grânulos com mediadores parácrinos; Resposta rápida; 3. Neurotransmissores: atuam nos neurônios através de Sinapses; Membrana pré-sinaptica: libera Neurotransmissor; Membrana pós-sináptica: contém receptores para os neurotransmissores; Resposta rápida;

35 Tipos de Comunicação celular