RESUMEN Clase 12 COMUNICACIÓN CELULAR

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FISIOLOGÍA MOLECULAR
UAM CUAJIMALPA
Prof. M en C Bioquímicas MANUEL GUTIÉRREZ
VILLÁN
Las células necesitan comunicarse
entre sí
Dejen entrar
a la glucosa
Necesitamos
proliferar!!!
Nos atacan
las
bacterias!!!!!!
¿Apoptosis?
Oh no!!
¿Cómo se comunican?
Se comunican a través de moléculas
Que se encuentran:
• Libres en el fluido extracelular
• Embebidas en la matriz extracelular
• Unidas a la superficie de células vecinas
Proteínas
Péptidos
Aminoácidos
Nucleótidos
Esteroides
Lípidos
Gases….
Se comunican a través de moléculas
Célula blanco
de la señal
Célula emisora
de la señal
TIPOS DE COMUNICACIÓN
a) ENDOCRINA
que se distribuye a todo el organismo
Hormonas
TIPOS DE COMUNICACIÓN
b) PARACRINA
La señal se difunde localmente al fluido
extracelular cercano
Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology
TIPOS DE COMUNICACIÓN
c) AUTOCRINA
La célula responde a su propia señal
Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology
TIPOS DE COMUNICACIÓN
d) NEURONAL
Por medio de neurotransmisores
Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology
TIPOS DE COMUNICACIÓN
d) YUXTACRINA
Dependiente de contacto
Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology
RECEPTORES CELULARES
RECEPTOR ADECUADO A ÉSA MOLECULA
CADA CÉLULA TIENE LOS RECEPTORES
ADECUADOS PARA LOS TIPOS DE SEÑAL
QUE NECESITA
La señal recibida por el receptor se transmite al interior
celular vía una serie de
MOLECULAS DE SEÑALIZACIÓN INTRACELULAR
Y la señal se recibirá por proteínas EFECTORAS
que son las que alteran el comportamiento de la célula
Las células responderán de diferentes maneras a la señal
Aún cuando el ligando sea el mismo
Disminuye el ritmo y la fuerza
de la contracción
Contracción en músculo
esquelético
El resultado del mensaje depende de cómo la célula
blanco reciba e interprete la señal
Cada célula posee cientos de
receptores
La combinación de
señales provoca una
respuesta particular
en cada célula
La respuesta puede ser rápida o
lenta
Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology
Moléculas grandes o hidrofílicas
que no pueden cruzar
la membrana
Moléculas suficientemente pequeñas
o hidrofóbicas que pueden
cruzar la membrana
Existen receptores extracelulares
e intracelulares
Moléculas de señalización extracelular
Receptor
Moléculas de señalización intracelular
RUTA
DEL
MENSAJE
Proteínas efectoras
Respuestas celulares
Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology
RECEPTORES DE SUPERFICIE
3 TIPOS PRINCIPALES
I- RECEPTORES ACOPLADOS A CANALES IÓNICOS
II- RECEPTORES ACOPLADOS A PROTEÍNAS G
III- RECEPTORES ACOPLADOS A ENZIMAS
I- RECEPTORES
ACOPLADOS A
CANALES
IÓNICOS
I- RECEPTORES ACOPLADOS A CANALES IÓNICOS
I- RECEPTORES ACOPLADOS A CANALES IÓNICOS
Receptor de Acetilcolina
RyR
Receptor GABA
Receptor de IP3
II- RECEPTORES
ACOPLADOS A
PROTEÍNAS G
(GPCR)
LOS GPCRs SON LOS TIPOS DE
RECEPTORES MAS NUMEROSOS
EN EL HUMANO
Hay mas de 700 GPCRs en
humanos
Son receptores de hormonas, mediadores
locales, neurotransmisores, etc.
RECEPTORES
DE 1 SOLA
CADENA
POLIPEPTÍDICA
7 SEGMENTOS
TRANSMEMBRANALES
ACOPLADOS
A PROTEÍNAS G
SEÑAL
RECEPTOR
PROTEÍNA G
PROTEÍNA
EFECTORA
Receptor Acoplado a Proteínas G
¿Qué es una PROTEÍNA G?
Proteína G
3 subunidades protéicas.
y g unidas a la membrana
mediante un cola lipídica
Forma inactiva
PROTEÍNAS
G
¿Qué es una PROTEÍNA
G?
HETEROTRIMÉRICAS
El dominio  une GTP o GDP
y regula los cambios
conformacionales de la proteína
Forma inactiva
¿Qué es una PROTEÍNA G?
Cuando la subunidad G se
une al ATP, se disocia de Gb y Gg
G
T
P
Forma inactiva
Las subunidades G y Gbg se pueden
entonces unir a diferentes efectores
provocando efectos biológicos

g
b
Forma activa
Efectores
Efectores
Existen 16 genes para las
subunidades G en humanos
Las subunidades G pueden dividirse en 4 familias:
Gs
Gi
Gq/11
G12/13
Mecanismo de activación similar
Diferentes propiedades de unión al efector y efectores
PROTEÍNAS G
HAY DIFERENTES VARIEDADES
 CADA VARIEDAD ESPECÍFICA PARA
UN GRUPO DE RECEPTORES
 Y ESPECÍFICA PARA UN GRUPO DE
EFECTORES

GPCR
Proteína G inactiva
Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology
La unión de una señal extracelular al
GPCR cambia su conformación.
Ahora GPCR actúa como un GEF catalizando
el intercambio de GDP por GTP.
INTERACCIÓN GPCR – PROTEÍNA G
La activación de la proteína G heterotrimérica
es controlada por los Receptores Acoplados a
Proteínas G (GPCR)
Cuando el GPCR detecta su ligando, cambia su
conformación, y esto le permite actuar como un
GEF (Guanine Nucleotide Exchange Factor).
Un GEF es una enzima que acelera el ritmo de
intercambio de nucleótidos (controla
cinéticamente la activación de la
Proteína G).
Lim W, et al (2015). Cell Signaling, Garland Science
Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology
EFECTORES
Mientras estas subunidades
se mantengan unidas a sus
efectores, se mantendrá la
señal ON (encendida)
Y esto se mantiene hasta que
la subunidad  se inactive
(cuando GDP se una a G)
G tiene actividad de GTPasa
intrínseca, aunque muy lenta
G
T
P

g
b
Forma activa
Forma inactiva
Existen entonces enzimas que hidrolizan el GTP a GDP en la
subunidad G de manera rápida,
actuando como GAPs (GTPase Activator Proteins)
Las GAPs aceleran el ritmo de hidrólisis
ATP ------- ADP
Proteínas RGS
Regulators of G Protein signaling Proteins
La inactivación de
la proteína G por
hidrólisis del GTP a
GDP ocurre en
segundos después
de su activación.
La inactivación es
un mecanismo de
control importante
para el buen funcionamiento
de la célula.
Las toxinas de algunos organismos
actúan sobre proteínas G
CT: Toxina del Cólera
Etx: Enterotoxina E coli
PT: Toxina Pertussis
GDP
GTP
G
INACTIVA
Salida continua de Cl- y agua
al intestino provocando diarrea
G
ACTIVA
¿QUÉ ACTIVAN
LAS PROTEÍNAS G?
CANALES
IÓNICOS
Receptor muscarínico de Ach
ENZIMAS
UNIDAS A
MEMBRANA
2 enzimas blanco de las
proteínas G
ADENILIL
CICLASA
AMPc
IP3 y diacilglicerol
FOSFOLIPASA
C
2 enzimas blanco de las
proteínas G
IP3 y diacilglicerol
SEGUNDOS MENSAJEROS
(Los 1os. mensajeros son los que se unen a GPCRs)
AMPc
Difunden rápidamente
propagando la señal
ADENILIL
CICLASA
La ADENILATO CICLASA es activada
por Gs
La ADENILATO CICLASA cataliza
la reacción ATP----AMPc
ATP
AMPc
AMP cíclico
Molécula soluble en agua.
Puede difundir en citoplasma, en núcleo
y otros organelos
Es degradada rápidamente por la
FOSFODIESTERASA de AMPc
Sus concentraciones intracelulares
se modifican rápidamente en
presencia de señales extracelulares
Alberts et al. (2010) Essential Cell Biology
AMP cíclico
Activa PKA
(Proteína
Cinasa
dependiente
de AMPc)
Ruta de PKA
GPCR
Proteína
G
Adenilato
ciclasa
AMPc
PKA
Respuestas rápidas en la activación del AMPc
Respuesta
provocada por
ADRENALINA:
RÁPIDA
Respuestas lentas en la activación del AMPc
Si la respuesta involucra
cambios en la expresión
génica la respuesta es:
LENTA
(minutos u horas)
FOSFOLIPASA
C
FOSFOLIPASA C
Se encuentra en
la membrana
celular y es
activada por
GPCR
FOSFOLIPASA
C
Fosfolipasa C actúa sobre PIP2
Fosfolipasa C activada
Fosfatidil
Inositol
difosfato
(sustrato de
Fosfolipasa C)
La FOSFOLIPASA C actúa sobre PIP2 y genera
2 moléculas (por hidrólisis de PIP2):
• IP3 (Inositol Trifosfato), que difunde al citoplasma
• DAG (Diacilglicerol), que queda anclada a la membrana
IP3 y Diacilglicerol difunden el mensaje
DAG, junto a la
unión de Ca++,
activan PKC
IP3 abre canales de
Ca++ (activados por
IP3)
El Ca++ liberado
se une a PKC
(Proteína Cinasa C)
Ca++ dispara muchos procesos
Aunque lo hace mediante
biológicos
Proteínas intermediarias
Proteína Cinasa C
Canales Cl- activados por Ca++
Proteínas Cinasas dependientes
de Calmodulin/Ca++
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