Um mesmo ligante pode desencadear mais de uma reação, dependendo do receptor ao qual se associe. Em geral, o receptor celular se une à molécula
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- Rafaela Figueiredo
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3 Um mesmo ligante pode desencadear mais de uma reação, dependendo do receptor ao qual se associe. Em geral, o receptor celular se une à molécula sinalizadora e então dá início a uma cadeia de reações no interior da célula. 3
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7 Na membrana plasmática: quando o sinal tem natureza hidrofílica e não atravessa a membrana plasmática por difusão. No citoplasma: quando o sinal tem natureza hidrofóbica e atravessa a membrana plasmática. 7
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10 A transdução converte um tipo de sinal (estímulo) em outro sinal (mensageiro). 10
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12 Parácrina: sinais químicos atuam nas proximidades do local onde foram secretados. Molécula secretada por um tipo celular vai atuar sobre células de outro tipo. A sinalização autócrina é um tipo de sinalização parácrina, onde as moléculas produzidas por um tipo celular agem sobre células do mesmo tipo que estão próximas, atingindo também a própria célula que originou o sinal químico. 12
13 Junções comunicantes, nexos ou gap junctions: constituídas por moléculas proteicas das membranas de duas células vizinhas, separadas por 2 nm apenas. É de ocorrência muito frequente, tendo sido observada entre as células epiteliais de revestimento, epiteliais glandulares, musculares lisas, musculares cardíacas e nervosas. Trata-se de uma estrutura cuja função principal é estabelecer comunicação entre as células, permitindo que grupos celulares funionem de modo corrdenado e harmônico, formando um conjunto funcional. Cada junção, em geral com a forma circular, é constituída por um conjunto de tubos proteicos paralelos que atravessam as membranas das duas células. Cada tubo é formado pela aposição de dois tubos menores, os conexons, prtencentes a cada uma das células vizinhas. O conexon é constituído por 6 unidades proteicas. O diâmetro do tubo é de 7 nm e seu poro ou canal, hidrofílico, é da ordem de 1 a 1,4 nm, o que permite a passagem de moléculas de até dáltons. Através das junções comunicantes podem passar de célula para célula, nucleotídeos, aminoácidos e íons. Foi demonstrado que o AMP cíclico (um mensageiro intracelular) produzido numa célula em resposta à ação hormonal, passa pelas junções comunicantes, promovendo resposta nas células vizinhas. Isso evidencia que essas junções podem coordenar e ampliar a resposta de grupos celulares a estímulos fisiológicos. As junções comunicantes podem passar de um estado de pouca permeabilidade a um estado de grande permeabilidade e, desse modo, abrem ou fecham a comunicação entre as células. 13
14 Endócrina: pela secreção de moléculas denominadas hormônios, que são secretados pelas glândulas endócrinas. Os hormônios são lançados no espaço extracelular, penetram nos capilares sanguíneos e se distribuem por todo o corpo, indo atuar a distância, nas chamadas células-alvo. Célula-alvo é aquela que tem receptor para o hormônio. 14
15 Sináptica: pela secreção de moléculas chamadas neurotransmissores. Essa secreção tem lugar nas sinapses, que são locais especializados onde as células nervosas (ou neurônios), através de seus numerosos prolongamentos, estabelecem contato umas com as outras. Os neurotransmissores são liberados também pelos prolongamentos das células nervosas que fazem conexão com células musculares ou com células secretoras. O neurotransmissor atravessa um espaço muito pequeno, de apenas alguns nanômetros, entre o terminal do prolongamento nervoso (axônio) e a outra célula nervosa, a célula muscular ou a célula secretora, conforme o caso. 15
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19 Receptores que também servem como o efetores, por exemplo, um tipo de receptor de acetilcolina é também um canal iônico. Em resposta a acetilcolina, esses receptores permitem a passagem de íons específicos, efetuando assim mudanças no potencial da membrana de uma célula. Os receptores de acetilcolina são extremamente importantes na transmissão de sinais elétricos entre as células excitáveis. Os receptores ionotrópicos estão relacionados a alterações nos canais iônicos e seus neurotransmissores ligam-se diretamente à proteínas receptoras integradas aos canais citados, gerando modificações na configuração destas e consequente abertura ou fechamento do canal. Essa interação caracterizará uma alteração rápida e de duração reduzida no potencial de membrana da célula pós-sináptica. 19
20 Um receptor catalítico é um receptor transmembranar, em que a ligação de um ligante extracelular causa a atividade enzimática no lado intracelular. Assim, um receptor catalítico é uma proteína integral de membrana que possui ao mesmo tempo função catalítica e de receptor. Esses receptores têm a parte que adere ao sinal químico (hormônio, fator de crescimento) exposta na superfície da membrana e a parte que se localiza no citoplasma tem ação enzimática ou está diretamente ligada a uma enzima. Quando a extremidade externa desses receptores recebe o sinal químico, a parte citoplasmática, que é uma quinase proteica, se torna ativa e transfere o grupamento fosfato terminal do ATP para o grupamento hidroxila da tirosina de certas proteínas. 20
21 Exemplos: receptores tirosina quinase (atividade intrínseca ou associada), receptores serina/treonina quinase (atividade intrínseca), receptores guanilato ciclase (único domínio transmembrana), receptores histidina quinase. A ativação desses receptores leva à ativação de proteínas reguladoras da expressão gênica que migram para o núcleo celular, onde fosforilam um conjunto de moléculas responsáveis pela transcrição, iniciando assim a proliferação celular. 21
22 GPCRs=G Protein-coupled receptors 7TM = 7 transmembrane helices O mecanismo de ativação da maioria dos receptores 7TM envolve acoplamento a proteínas G, e neste caso eles são também chamados acoplados à proteína G (GPCRs receptores). 22
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24 GnRH, do inglês Gonadotropin-Releasing Hormone 24
25 Receptores metabotrópicos não possuem canais iônicos, mas estão associados a moléculas de sinalização, como as proteínas G e segundos mensageiros, responsáveis por desencadear uma sequência de eventos bioquímicos. Os receptores metabotrópicos, ao contrário dos ionotrópicos, necessitam da produção de uma segundo mensageiro para a ativação dos canais iônicos específicos. Dessa forma, a ligação com o neurotransmissor irá ativar a resposta de uma proteína de membrana, a proteína G. Quando ativada essa proteína, sua subunidade alfa de libera das subunidades beta e gama, migrando na membrana para ativar (em uma atividade à base de GTP) a enzima adenilato ciclase, o que culmina com a produção do segundo mensageiro em questão: AMP cíclico (camp). O efeito de excitação ou inibição induzido por essa forma de recepção indireta dos neurotransmissores gera um potencial resultante mais lento e de maior duração. Neurotransmissores como acetilcolina, glutamato, acido amino-gamabutirico (GABA), serotonina podem ligar-se a proteínas de receptores inonotópicos ou metabotópicos, gerando respostas diretas ou indiretas. As catecolaminas (norepinefrina, dopamina, epinefrina), por sua vez, bem como os neuropeptídeos, irão ocasionar somente respostas diretas. GABA = ácido gama-aminobutírico O receptor sensor de cálcio (CASR) é um receptor acoplado a proteína G que detecta os níveis de cálcio extracelulares. Na glândula paratiróide, o receptor sensor de cálcio controla a homeostase do cálcio através da regulação da liberação do paratormônio (PTH). 25
26 GPCRs=G Protein-coupled receptors 26
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28 A proteína Gs (estimulatória), que ativa a adenilato ciclase enzima intracelular aderida à membrana plasmática que catalisa a formação de 3-5 adenosina monofosfato cíclico (AMPc) a partir do trifosfato de adenosina (ATP) está relacionada com o aumento da resposta celular. Assim, após a formação do complexo ligante/gpcr, a subunidade da proteína Gs, que interage com o nucleotídeo guanílico, catalisa a troca de GDP por GTP, assumindo a forma ativa dessa isoforma. A porção da proteína desloca-se então do dímero e ativa a adenilato ciclase, resultando no aumento substancial da concentração de AMPc. O aumento na concentração de AMPc intracelular culmina na ativação da proteína quinase dependente de AMPc (PKA), a qual fosforila diversas estruturas intracelulares, obtendo uma resposta específicaao estímulo agonista. A proteína Gq está envolvida na ativação da enzima fosfolipase C, que assim como a adenilato ciclase participa da formação de segundos mensageiros. Depois de ativada ela degrada o fosfatidil inositol 4,5 bifosfato (PIP 2 ) presente na membrana em 1,4,5 trifosfato de inositol (IP 3 ) e 1,2 diacilglicerol (DAG). Estes são os dois segundos mensageiros envolvidos nas respostas fisiológicas mediadas pela proteína Gq. A proteína Gi (inibitória) inibe a atividade da enzima Adenilato Ciclase. Essa isoforma, relacionada com a diminuição da resposta celular, é responsável pela mediação dos efeitos inibitórios de receptores na via adenilato ciclase. Fosfolipases A2 (PLA2s): As fosfolipases A2 pertencem a uma superfamília de enzimas que realizam a clivagem de fosfolipídios da membrana celular, liberando ácido araquidônico e lisofosfolipídios, numa reação dependente de cálcio. As PLA2s apresentam um importante papel em várias funções celulares, incluindo manutenção dos fosfolipídios celulares, geração de prostaglandinas e leucotrienos (importantes na inflamação), transdução de sinais, proliferação celular e contração muscular. Trocador Na+/H+: responsável pela reabsorção de grande parte do NaCl e NaHCO 3 filtrados nos glomérulos, tendo papel essencial na homeostase de volume, ácido-base e na determinação dos níveis de pressão arterial sistêmica. c-jun N-terminal quinases (JNKs): são membros de um grupo maior de serina/treonina (Ser/Thr) quinases da família de proteínas quinases ativadas por mitógeno (MAPK), responsáveis pela transmissão dos sinais extracelulares para o núcleo, onde a transcrição de genes específicos é induzida pela fosforilação e ativação de fatores de transcrição, promovendo respostas como proliferação, diferenciação, sobrevivência e morte celular. GTPases da família RhoA (Ras homolog gene family, member A): regulam a formação de feixes contráteis de actina e miosina (fibras de estresse) e adesões focais, modulando a sua contratilidade. 28
29 Outras isoformas de proteína G: Gt (proteína transducina), que liga o fotorreceptor da rodopsina na retina; Go, que regula canais de cálcio, e Gk, reguladora de canais de potássio. GPCRs=G Protein-coupled receptors 29
30 A ligação de um sinal químico pelo segmento extracelular ativa a parte citoplasmática do receptor, que então adiciona um grupo fosfato ao GDP da cadeia, tornando-a ativa e liberando-a das outras duas cadeias da molécula da proteína G. Enquanto o receptor estiver ocupado por um sinal, a cadeia permanece ativa e separada das duas outras cadeias. Quando o receptor e o sinal químico se separam, a própria cadeia hidrolisa o GTP, transformando-o em GDP. Em consequência, as três cadeias da proteína G se prendem novamente, e o receptor é desligado. 30
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