Transducción de Señales DEFINICIÓN -Conjunto de procesos de transformación de señales Cambios en la naturaleza físico físico-química química de las señales -Cambios -Recepción, procesamiento y respuesta de la información. GENERALIDADES -Participación de proteinas y segundos mensajeros -Duran desde milisegundos a algunos segundos -Amplificación de la señal iniciadora. -Receptores celulares →→→Maquinaria celular efectora -Tres pasos: a-Captación de señales, b Generación bG ió y ttransmisión i ió iintracelular t l l d de lla señal, ñ l c- Ejecución de la respuesta (activ. genes, conducción de iones, activ. enzimática).

Señal

Recepción

Procesamiento Amplificación

Respuesta

TIPOS DE SEÑALES CELULARES -

Extracelular: Ligando-receptor Intracelular: Prot. G, AMPc, ATPasas, Ca+, etc. Intercelular: Hormonas.

RECEPTORES CELULARES -

Transmembrana Dominio de reconocimiento y dominio efector Cambios conformacionales.

SEGUNDOS MENSAJEROS -

Transmisión de la señal desde el receptor. Amplificación y difusión de la señal AMP Ca AMPc, C +, IP3, diacilglicerol, di il li l ó óxido id nítrico. í i

Tipos de Receptores Celulares - Los receptores ionotrópicos son asociaciones de proteínas que forman un canal iónico . El paso de iones da lugar a una corriente eléctrica. Pueden ser disparados por li ligandos d o di disparados d por cambios bi d de voltaje lt j en lla membrana. b - Los receptores metabotrópicos están acoplados a proteínas G, dando lugar a la movilización de segundos mensajeros y activación de varias enzimas. Estos receptores producen respuestas celulares que tardan más en activarse y con una duración de sus efectos también mayor.

Receptores 7TM y Proteínas G Receptores 7TM (1): - 7 hélices trasmembranales - Muy M dif difundidos did (R (Rodopsina, d i R Receptor t β-adrenérgico, β d é i etc) t ) Prot. G ((2)): ((forma Inactiva)) - Heterotrímero con subunidades αβγ βγ - Molécula de GDT unida a la sub.α. (forma activa) - GTP unido a sub. α ( βγ separadas).

(1) (2)

Interacción entre Receptores 7TM y Proteínas G

PROTEINAS G -Proteinas asociadas a sistemas efectores -Forman parte de un mecanismo de transducción muy difundido -Especial afinidad por nucleótidos de Guanina -Heterotriméricas (Subs. αβγ) con varias isoformas c/u→amplia variedad -Se activa por interacción con receptores 7TM -Inactiva: trímero asociado a GDP -Activa: monómero α asociado a GTP (αs, αi, αo) Sub γ: acilación de (isoprenoides) de Cisteina C-terminal C terminal -Sub -Sub. α: acilación (ác. miristico, isoprenoides) de glicina C-terminal

VIA DE LA ADENILATO CICLASA Ligando (adrenalina) + receptor (β-adrenérgico) → activación de Prot. G → activación de Adenilato ciclasa → aumento de AMPc → activación de PKA → Fosforilación de proteínas (evento fisiológico o respuesta).

Adenilato Ciclasa:

- 12 hélices transmembrana transmembrana. - 2 sitios catalíticos (hélice 6-7 y COO- terminal) - Estimula producción AMPc.

Aumento de AMPc → Separación de subunidades catalíticas C (2) de las regulatorias R (2) de la Proteina Quinasa A (PKA) → Fosforilación de proteínas (Ej. Enzimas del metabolismo de glucógeno o activadores de transcripción específicos).

Proteína Quinasa A (PKA): ej. de regulación alostérica

Aminoácidos que se fosforilan por Proteinas Quinasas (Poseen grupos laterales con -OH)

VIA DE LA FOSFOLIPASA C Rec. 7TM → Prot G. → Fosfolipasa C → Hidrólisis de Fosfatidil-inositol bifosfato →Inositol 1,4,5 trifosfato (IP3) + Diacilglicerol

Fosfolipasa C (isoforma β): está anclada a la membrana y posee 5 dominios,

IP3: - Provoca rápida liberación de Ca2+ de depósitos intracelulares (RE) -  Ca2+ :

-contracción músculo liso liso, - hidrólisis de glucógeno, - fusión y liberación de vesículas.

Diacilglicerol: - Activación de Proteína Quinasa C (PKC) → Fosforilación de proteínas.

Metabolismo de 2dos mensajeros: •IP3 → IP2 → IP→ I •Diacilglicerol

→ ácido fosfatídico → glicerol y 2 ácidos grasos (ác.araquidónico)

PKC: - 4 dominios

Ion Calcio como mensajero

Características fisicoquímicas: - Forma complejos p j insolubles con compuestos p carboxilados y fosforilados. -Capacidad de unión con proteínas (coordinación con 6-8 atómos de Oxígeno cargados negativamente o sin carga neta)

Estudio de su actividad: -Ionóforos Ionóforos específicos (ej. Ionomicina) - EGTA (quelante específico) - Fura-2 (quelante fluorescente)

Activación de CALMODULINA - Activada por Ca2+ a partir de 500nM. - Proteína formada por 2 pares de estructuras en mano EF unidas. - La unión de Ca2+ despliega ambas exponiendo regiones hidrofóbicas

- Estas regiones hidrofóbicas interaccionan con una hélice anfipática de la C MQ i CaM-Quinasa y la l activan. ti - CaM-Quinasas: regulan metabolismo energético, permeabilidad iónica y síntesis y liberación de neurotransmisores .

- El complejo Ca++ - Calmodulina también activa la bomba ATPasa de Ca++ que lo elimina del interior celular hasta alcanzar niveles basales ((finalización q de la señal).

Vía de la Hormona de Crecimiento Humana -Hormona: proteína monomérica Reconoce un receptor específico en la membrana (Dominio extracelular) -Reconoce -Su unión provoca la Dimerización del receptor. -Esta dimerización permite la fosforilación cruzada de 2 moléculas de Proteina Quinasa (JAK) asociadas al receptor (dominio intracelular)

Receptores del tipo Tirosina Quinasas - Presentes solo en organismos pluricelulares - Mecanismo similar al receptor de la hormona de crecimiento pero donde el receptor se fundió a la proteina quinasa -Ej. Receptor del Factor de Crecimiento Epidérmico (EGF): EGF se une al receptor p monomérico,, este se dimeriza y se produce p la fosforilación cruzada de la parte tirosina quedando activada para fosforilar a otras proteínas. -Ej. Receptor de la Insulina: este receptor ya se encuentra dimerizado y la unión de insulina es necesaria para la fosforilación cruzada cruzada.

Enfermedades producidas por fallas en la Transducción de Señales CANCER: - Sarcoma de Rous → virus c/gen v-scr → Codifica Prot. Quinasa especifica - Modificación de proteínas RAS → inhibición de hidrólisis de GTP - Inhibidores de Prot. Prot Quinasas → eficaces anticancerígenos anticancerígenos.

CÓLERA - Vibrio CÓLERA: Vib i cholerae h l → toxina i coleragenina l i → Prot. P Con C 2d dominios: i i B) Reconoc. de gangliósidos GM1 en intestino y, A) Reconoc. de sub. α de Prot. G (estabiliza forma activa) → Permanente estímulo de PKA → apertura de conductos de ClCl e inhibición de intercambiador Na+-H+→ Na H → Pérdida de NaCl y Agua.

Prot. RAS: tipo de Prot. G pequeñas de estructura similar a sub. α . Interviene en la regulación del crecimiento celular

Un gen encontrado primero en el virus rat sarcoma RAS celular normal: proteína G pequeña Activa procesos celulares cuando GTP está unido y es inactiva cuando GTP ha sido hidrolizado a GDP Formas mutantes (oncogénicas) de RAS tienen actividad GTPásica muy disminuida y permanecen activas por largos períodos Crecimiento y actividad metabólica excesivos – causa de tumores

Receptor GABAA ( (receptor t iionotrópico) tó i )

HORMONAS - Definición: -Sustancia que es producida por una estructura, glándula, en una parte del organismo y que genera una respuesta en otra parte (Starling, ≅1900). - Cualquier C l i sustancia t i que liberada lib d por una célula él l actúa sobre otra célula cercana o lejana, sin importar la vía empleada para su transporte (Guillemin, ≅ 1950). - Función: el sistema endocrino, junto con el sist. nervioso son responsables de la integración del funcionamiento del organismo. - Clasificación: -Según el lugar de acción: Autócrina, Parácrina o Endocrina (actúan sobre la misma célula, cél. cercanas o tejidos distantes respect.) -Según S ú su naturaleza t l química: í i Hid fíli Hidrofílicas o Hidrofóbicas, y Aminas (tiroideas), Proteicas (insulina) o Esteroideas (progesterona). - Modo de acción: - Hidrofílicas: se unen a receptores específicos en el exterior de la membrana celular. Esto dispara la síntesis de los llamados segundos mensajeros dentro de la célula. - Hidrofóbicas: cruzan la membrana plasmática y se unen a receptores específicos dentro de la célula efectora. El complejo hormona-receptor ejerce, luego, su efecto sobre la transcripción de genes específicos en el núcleo.