B.c-senal Y Comunica Celular

“Biologia Celular y Molecular”

“Senales celulares: comunicacion entre celulas y su ambiente”

“Senales celulares” • Introduccion: – John Donne dijo ‘ el hombre no es una isla’ para remarcar su conviccion respecto de la interdependencia del ser humano; lo mismo se puede decir de las celulas. • Es solo evidente que las celulas dependen de su ambiente para obtener las materias primas necesarias que sostienen su vida. • En otro capitulo vimos que la membrana celular tiene varias vias y canales para introducir a su interior sustancias inorganicas y organicas vitales para su sosten, y para sacar productos de desperdicio.

“Senales celulares” • Para su supervivencia tambien es necesario: – Que las celulas se comuniquen con las celulas vecinas. – Vigilar las condiciones de su ambiente. – Responder de manera apropiada a las diversas formas de estimulos que llegan a su superficie. – Todo lo anterior lo logra mediante un fenomeno conocido como ‘emision de senales celulares’

“Senales celulares”

“Senales celulares” – En la mayor parte de los sistemas, las senales celulares incluyen: • Reconocimiento del estimulo en la superficie externa de la membrana plasmatica mediante un receptor especifico integrado a su membrana. • Transferencia de una senal a traves de la membrana plasmatica hacia la superficie citoplasmica de la misma.

“Senales celulares” • La senal es transmitida a las moleculas efectoras sobre la superficie interna de la membrana o dentro del citoplasma. • Desencadenan la respuesta celular, en forma de – – – – – –

Cambio en la expresion de genes. Alteracion en la actividad en enzimas metabolicas. Reconfiguracion del citoesqueleto. Cambio de permeabilidad a iones. Activacion de la sintesis de DNA o incluso La muerte de la celula.

“Senales celulares” – Desencadenan la respuesta celular, en forma de • Cambio en la expresion de genes. • Alteracion en la actividad en enzimas metabolicas. • Reconfiguracion del citoesqueleto. • Cambio de permeabilidad a iones. • Activacion de la sintesis de DNA o incluso • La muerte de la celula.

“Senales celulares” – No toda la informacion se transmite desde el espacio extracelular al interior de la celula por medio del receptor en su membrana. • Las hormonas esteroideas, en celulas especificas crusan la membrana por difusion e interactuan con receptores proteicos dentro de la celula, y la convierten en ‘factor de transcripcion activo’ • Un mensajero intercelular: ‘oxido nitrico’ (ON), cruza la membrana tambien y actua en el interior.

“Senales celulares” – “Caracteristicas basicas de los sistemas de senales celulares” • Los estimulos en la superficie difieren de la senal en el interior de la celula. • Vias de transduccion de senales consiste de una serie de proteinas. – 1.-Cada proteina en una via altera la conformacion de la siguiente proteina – 2.-La conformacion de una proteina usualmente es alterada por fosforilacion. » a- Vias de transduccion de senales tienen protein-kinasas y fosfatasas.

“Senales celulares” » b.-La fosforilacion estimula o inhibe la actividad de la proteina. – 3.-Las proteinas que unen GTP (proteinas G) se les usa seguido como switches para iniciar o suspender para un efector blanco.

“Senales celulares” – a- Proteinas activadoras de GTPasa (GAPs), inactivan proteinas G. – Intercambio de nucleotidoguanina(GEFs) activa a la proteina G – Inhibidores de la disociacion de nucleotido guanina (GDI) mantiene las proteinas G inactivas.

“Senales celulares” • ‘Segundos mensajeros y receptores acoplados a proteina G’– A.-Diferentes tipos de estimulos actuando sobre la misma celula blanco pueden inducir la misma respuesta. • Glucagon y Epinefrina, cada uno se unen a diferente receptor en la misma celula. • Ambas hormonas estimulan la ruptura del glicogeno e inhiben su sintesis

“Senales celulares”

“Senales celulares”

“Senales celulares” – “El descubrimiento de un ‘segundo mensajero’ • 1.-Los segundos mensajeros son liberados en el citoplasma despues de la union de un ligando. – El AMP (AMPc) ciclico es un tipo de ‘segundo mensajero’ – Los segundos mensajeros amplifican la respuesta a un ligando unico extracelular.

• 2.-La movilizacion de la glucosa, -un ejemplo de respuesta inducida por el AMPc. – El AMPc es formado por la adenilil ciclasa, un efector. – La union de un ligando activa a la adenilil ciclasa. – El AMPc inicia una reaccion en cascada que amplifica el mensaje

“Senales celulares”

“Senales celulares”

“Senales celulares” – La cascada se inicia con la union de AMPc a un AMPc dependiente de protein-kinasa A (PKA) – PKA inhibe la sintasa de glicogeno y activa a la ‘fosforilasa-kinasa

• 3.-Otros aspectos de las vias de transduccion de senal de AMPc – a.-algunas moleculas PKA fosforilan proteinas nucleares. – b.-Factores de transcripcion fosforilada regulan la expresion genetica. – c.-Las fosfatasas detienen la reaccion en cascada, al eliminar grupos fosfato.

“Senales celulares” – d.-La regulacion puede ocurrir en cualquier nivel de reaccion en cascada. – e.-El AMPc solo es producido mientras el estimulo externo este presente.

• La estructura y funcion de receptores asociados a proteina-G – 1.-Glucagon y epinefrina activan el mismo efector (denilil ciclasa) • a-Sus receptores son miembros de la misma familia de proteinas

“Senales celulares” • b.-Ambos receptores tienen 7 helices-α integrales. • c.-Ambos receptores unen proteinas G que transmiten la senal desde el receptor al efector.

– ‘Proteinas G heterotrimericas’ • Estas proteinas se conocen como proteinas G porque se enlazan al nucleotido de ‘guanina’ en la forma GTP o GDP, se describen como heterotrimericas porque…

“Senales celulares” – Todas ellas constan de 3 subunidades distintas de polipeptido denominadas, α, β, y γ. – Cada proteina G puede existir en 2 estados: – Activo: subunidad α esta unida a un GTP. – Inactiva: subunidad α se une a un GDP

“Senales celulares” – La conexion funcional del receptor transmembrana y una proteina G heterotrimerica es un mecanismo universal donde un estimulo exterior activa un segundo mensajero

– Se han identificado mas de 100 diferentes receptores acoplados a proteina G.,que responden a hormonas, neurotransmisores, odorantes y fotones

“Senales celulares” – La estimulacion de receptores acoplados a proteinas G siguen una secuencia similar de elementos: – a-Activacion de la proteina G por el receptor, el receptor cambia su conformacion que ↑ la actividad por la proteina G  se enlaza a la proteina G.

“Senales celulares” – Esta interaccion es mediada por varias asas intracelulares en la superficie interna del receptor. – Interaccion con el receptor la subunidad α libere su GDP y se enlace a un sustituto de GTP, que activa a la proteina G

“Senales celulares” • Transmision de la senal de la proteina G al efector. – El intercambio de nucleotidos guanina modifica a Gα y provoca su separacion del receptor y de las otras subunidades.

“Senales celulares” – Cada subunidad Gα disociada (+ su GTPfijo) puede activar una molecula efectora, como la adenililciclasa, que pone en operacion al sistema de segundo mensajero

“Senales celulares” – Mientras el complejo Gα-GTP sigan unidos a una molecula de adenililciclasa, la enzima continua produciendo moleculas de AMPc. – El complejo Gβγ independientement e puede activar otros efectores.

“Senales celulares” – Las senales se retroalimentan a traves de la membrana: – A veces, la disociacion de la subunidad Gα del receptor provoca que el receptor rechace al ligando, el cual se disocia de su sitio de enlace.

“Senales celulares” • Fin de la respuesta: – La subunidad Gα disociada tiene su propia actividad catalitica; actua como GTPasa que hidroliza a GTP formando GDP enlazada

“Senales celulares” – Hidrolisis del GTP quita la capacidad de la subunidad para activar otras moleculas efectoras y por tanto es capaz de inactivarse a si misma. – Hidrolizada la GTP, se reasocia la Gα con las otras subunidades βγ

“Senales celulares” – El complejo trimerico reconstruido, regresa a el estado de reposo. – La toxina del vibrio colera modifica la subunidad Gα e inhibe su actividad GTPasa en las celulas intestinales, provoca que el adenililciclasa permanezca activado batiendo el AMPc, provocando la secrecion de grandes volumenes de agua al interior del intestino