clase ii transducciónseñalesrectk-2016

8/16/2019 Clase II TransducciónSeñalesRecTK-2016

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TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES:

TIROSINA QUINASAS

Dra Claudia Tomes

SEÑALES RECIBIDAS POR RECEPTORES EN LA CARA EXTERNA

DE LA SUPERFICIE CELULAR SON TRANSMITIDAS AL INTERIOR

POR MEDIO DE COMBINACIONES DE PEQUEÑAS Y GRANDES

MOLÉCULAS SEÑALIZADORAS INTRACELULARES

• La transducción de señales usualmente involucra múltiples pasos

• Múltiples pasos tienen dos ventajas muy importantes:

1) Amplificar la señal (unas pocas moléculas producen una gran

respuesta celular)

2) Proveer más oportunidades para controlar la especificidad,

coordinación y regulación.

LA TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES COMPRENDE

CASCADAS DE INTERACCIONES MOLECULARES


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MOLÉCULAS PEQUEÑAS E IONES COMO SEGUNDOS

MENSAJEROS

• El ligando que se une al receptor en la membrana es el “primermensajero”

• Varios segundos mensajeros son pequeñas moléculas no

proteicas o iones solubles en agua que se distribuyen rápidamente

dentro de la célula por difusión

• Los segundos mensajeros participan en vías de transducción

iniciadas por receptores asociados a proteínas G y a receptores

tirosina quinasas

EXTRACELLULARFLUID

Reception

Plasma membrane

Transduction

CYTOPLASM

Receptor

Signalmolecule

Relay molecules in a signal transductionpathway

Response

Acti vationof cellular response

3) RESPUESTA1) RECEPCIÓN 2) TRANSDUCCIÓN

LAS TRES ETAPAS DE LA TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES

Concepto 1: RECEPCIÓN

UNA MOLÉCULA SEÑAL SE UNE AL RECEPTOR PROTEICO,

CAUSÁNDOLE UN CAMBIO CONFORMACIONAL

La unión de una molécula señal a su receptor es altamente

específica

• Un cambio conformacional en el receptor es frecuentemente

la primera tranducción de la señal


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LOS RECEPTORES CON ACTIVIDAD TIROSINA QUINASA (RTK)

SON PROTEÍNAS TRANSMEMBRANA QUE

UNEN FOSFATOS A TIROSINAS

SUSTRATO-Y-OH + APPP (ATP)→ SUSTRATO-Y-OP + APP (ADP)


FUNCIONES:

- AYUDAR A L A CÉLULA A DECIDIR SI TIENE QUE CRECER O NO

-REGULAR LA PROLIFERACIÓN Y DIFERENCIACIÓN CELULARES

-PROMOVER L A SUPERVIVENCIA

- MODULAR EL METABOLISMO


LIGANDOS PTK:PROTEÍNAS O PÉPTIDOS, SOLUBLES O UNIDOS A MEMBRANAS

INTERACTÚAN CON SUS RECEPTORES POR MEDIO DE UNIONES

NO COVALENTES (ELETROSTÁTICAS, PUENTES DE HIDRÓGENO,

van der WAALS, etc)



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LIGANDOS de RTK (ejemplos):

Insulina

Factor de crecimiento epidérmico (EGF)

Factor de crecim iento derivado de plaquetas (PDGF)

Neurotrofinas, incluyendo el factor d e crecimiento nervioso (NGF)

Factor de crecimiento de fib roblastos (FGF)

Factor de crecimiento de hepatocitos (HGF)

Factor de crecimiento endotelial (VEGF)

Insulin-like growth factor-1 (IGF-1)

Factor estimul ador de la formación de colonias de macr. (M-CSF)

Ephrins


RECEPTORES (PDGF-R, EGF-R, Ins-R, etc).

PROTEÍNAS TRANSMEMBRANA QUE UNENHORMONAS Y FACTORES DE CRECIMIENTO

PTK PUEDEN SER

NO-RECEPTORES ( Abl ,Src ,Lck,Yes, Fgr, Fyn,Lyn, Hck y Blk).

INTRACELULARES. SE UNEN A UN RECEPTOR Y SE ACTIVAN CUA NDO DICHO RECEPTOR UNE SU

LIGANDO.


REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE TIROSINAS

QUINASAS TIPO RECEPTOR: VARIACIONES

Cooper; De Groot et al, Endocrine Reviews 27: 545-560 (2006)

PROTOTIPO:TK Y R EN EL

MISMOPOLIPÉPTIDO

TK Y R EN DISTINTOSPOLIPÉPTIDOS;

UNIONESCOVALENTES

TK Y R EN DISTINTOSPOLIPÉPTIDOS;

UNIONESNO COVALENTES


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Signalmolecule

Helix in themembrane

Signal-binding site

Tyr

Tyr

Tyr Tyr

Tyr

Tyr Tyrosines

Receptor tyrosinekinaseproteins(inactive monomers)CYTOPLASM

Tyr

Tyr

Tyr Tyr

Tyr

Tyr Tyr

Tyr

Tyr Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr Tyr

Tyr

Tyr

Activ ated tyro sine-kinaseregions(unphosphorylateddimer)

Signalmolecule

Dimer

Fully activated receptortyrosine-kinase(phosphorylateddimer)

Tyr

Tyr

Tyr Tyr

Tyr

Tyr PPP

PPP ATP 6 ADP

Tyr

Tyr

Tyr Tyr

Tyr

Tyr P

PP

PPP

Inactiverelay proteins

Cellular response 2

Cellular response 1

Activ ated relayproteins

6

UN MISMO RECEPTOR PUEDE DISPARAR MÚLTIPLES VÍAS DE TRANSDUCCIÓN A LA VEZ

MECANISMO DE ACTIVACIÓN (Concepto 1: RECEPCIÓN)

QUÉ PASA

DESPUÉS DE LA

AUTOFOSFORIL ACIÓN?

SE RECLUTA UNA PROTEÍNA

ADAPTADORA (ej Grb)

SE ACTIVA EL TARGET POR

ASOCIACIÓN AL RECEPTOR

(ej PLC)

SE FOSFORILA EL TARGET

(ejIRS)

Concepto 2: TRANSDUCCIÓN

Tyr

Tyr

Tyr Tyr

Tyr

Tyr

Activ ated tyro sine-kinaseregions(unphosphorylateddimer)

Fully activated receptortyrosine-kinase(phosphorylateddimer)

Tyr

Tyr

Tyr Tyr

Tyr

Tyr PPP

PPP ATP 6 ADP

Tyr

Tyr

Tyr Tyr

Tyr

Tyr P

PP

PPP

Inactiverelay proteins

Cellular response 2

Cellular response 1

Activ ated relayproteins

6

ESPECIFICIDAD:

CADA FOSFOTIROSINA EN LA COLA CITOPLASMÁTICA DELRECEPTOR RECLUTA UNA PROTEÍNA CITOSÓLICA DIFERENTE


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Molecular Biology ofthe Cell. 4th Ed, 2002

EJEMPLO: RECEPTOR DEL PDGF

enzimas

VÍA DE LA FOSFOLIPASA C (PLC) GENERA

DOS SEGUNDOS MENSAJEROS

1) DAG (DIACILGLICEROL), MENSAJERO QUE PERMANECE ANCLADO

A LA MEMBRANA PLASMÁTICA. ALLÍ ACTIVA UNA Serina/Treonina QUINASA

(PKC) DEPENDIENTE DE CALCIO Y FOSFOLÍPIDOS

2) IP3 (INOSITOL1,4,5 tri-FOSFATO, MENSAJERO SOLUBLE QUE SE UNE A

RECEPTORES ESPECÍFICOS EN LA MEMBRANA DEL RETÍCULO ENDOPLÁSMICO.

ESTA UNIÓN PROVOCA LA SALIDA DE CALCIO DE ESTA ORGANELA


CYTOSOL

Ca2+Endoplasmicreticulum (ER)

IP3-gatedcalcium channel

IP3 (secondmessenger)

DAG

PIP2PhospholipaseC

Signal molecule

(first messenger)

EXTRACELLULAR

FLUID

GTP

Ca2+

(secondmessenger)

Variousproteinsactivated

Cellular re-sponses


(secondmessenger)


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ALGUNAS VÍAS DE TRANSDUCCIÓN REGULAN LA SÍNTESIS

DE ENZIMAS U OTRAS PROTEÍNAS, USUALMENTE

AL “ENCENDER” O “APAGAR” GENES EN EL NÚCLEO

(RESPUESTAS LENTAS)

LA ÚLTIMA MOLÉCULA ACTIVADA PUEDE FUNCIONAR

COMO UN FACTOR DE TRANSCRIPCIÓN

(ejemplo: vía de la Ras)


LE 11-14

Phosphorylationcascade

P

ReceptionGrowth factor

Receptor

Transduction

CYTOPLASM

Inactivetranscription

factor

Activ etranscriptionfactor Response

Gene

mRNA

DNA

NUCLEUS


• Las moléculas quetransmiten la señal desde el receptor hasta la respuestason

mayormente proteínas

• En la cascada el receptor activauna proteína, quien a su vezactiva otra y así

sucesivamente, hastallegar a la que produce la respuesta celular

• En muchasvías, la señal se transmitepor unacascada de

fosforilaciones en proteínas

• Estos sistemas de fosforilaciones y defosforilaciones actúancomo

interruptores moleculares, “encendiendo” y “apagando” actividades

Concepto 2: TRANSDUCCIÓN (vía de la Ras)


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A DIFERENCIA DE LOS RECEPTORES CON SIETE DOMINIOS

TRANSMEMBRANA, RTK NO INTERACTÚAN DIRECTAMENTE CON

SU PROTEÍNA G (Ras)

Concepto 2: TRANSDUCCIÓN (vía de la Ras)


CICLO DE ACTIVACIÓN/DESACTIVACIÓN

DE PROTEÍNAS G MONOMÉRICAS

GEF (SOS)= guanine nucleotide

exchange f actor GAP = GTPase activating f actor



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CONEXIÓN ENTRE PTK Y Ras

Grb2 = proteína adaptadora

Sos = GEF para ras

Ras-GDP = inactiva

Moviesen http://faculty.plattsburgh.edu/donald.slish/tyrosinekinaseCortesía del Dr Donald Slish

TANTO LA FOSFORILACIÓN EN TIROSINA COMO LA ACTIVACIÓN

DE Ras SON FENÓMENOS TRANSIENTES, FINALIZADOS POR

FOSFATASAS Y GAPs. Ras CONVIERTE ESTAS SEÑALES EN

OTRAS MAS PERDURABLES A TRAVÉS DE UNA CASCADA DE

FOSFORILACIONES EN SERINA Y TREONINA.



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LE 11-14


P


Receptor

Transduction

CYTOPLASM

Inactivetranscriptionfactor

Activ etranscriptionfactor Response

Gene

mRNA

DNA

NUCLEUS


LE 11-8

Signal molecule

Activated rel aymolecule

Receptor

Inactiveprotein kinase

1 Activeproteinkinase

1


2 Activ eproteinkinase

2


3 Activeproteinkinase

3

ADP

Inactiveprotein

Activeprotein

Cellular response

P h o s p h o r y l a t i o

n c a s c a d e

ATP

PPP i

ADP

ATP

PPP i

ADP ATP

PPP i

P

P

P


(cascada de fosforilaciones)

Ras

Raf

MEK

MAPK


P


Receptor

Transduction

CYTOPLASM

Inactivetranscriptionfactor

Acti vetranscriptionfactor Response

Gene

mRNA

DNA

NUCLEUS


Concepto 3: RESPUESTA

La MAPK activa transloca

al núcleo,

donde

activa la transcripción

de genes


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Concepto 3: RESPUESTAMAPK KINASA

Y CICLO CELULAR

HEMOS VISTO DOS VÍAS:

PLCγ

MAPK

AHORA VAMOS A VER LA VÍA DE LA

PI3K

http://www.medbio.info/horn/time%203-4/secretion_of_insulin_and_glucagon.htm

CONTROL IÓNICO DE LA SECRECIÓN DE INSULINA


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RESPUESTAS LENTAS RESPUESTAS RÁ PIDAS

PARALELISMO

ENTRE LAS VÍAS

QUE

ANALIZAMOS

AL PIZARRÓN…

SE ACTIVAN GENES PARA LA DIVISIÓN CELULAR.

EN OTRAS PALABRAS, LA ESTIMULACIÓN DE PTK

CONDUCE A LA PROLIFERACIÓN

A DIFERENCIA DE LAS CÉLULAS NORMALES QUE NO SE DIVIDEN A

MENOS QUE SEAN ESTIMULADAS POR FACTORES DE CRECIMIENTO, LAS

CANCEROSAS SE EMBARCAN EN MITOSIS DESCONTROLADA. LA MUTACIÓN

PUEDE OCURRIR EN CUALQUIER PUNTO DE LA CASCADA



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SITUACIÓN NORMAL CÁNCER

EJEMPLO DE MUTACIÓN EN EL RTK (ej RET EN MEN2A)


TRANSLOCACIÓN

Transferencia de una porción de un cromosoma a otro cromosoma

no homólogo. En las translocaciones recíprocas dos cromosomas

intercambian material

CAUSAN AL TERACIONES FENOTÍPICAS POR

INSERCIÓN DENTRO DE UN GEN, DESTRUYENDO LA FUNCIÓN DEL MISMO

INSERCIÓN BAJO PROMOTORES O ENHANCERS QUE ALTEREN LA EXPRESIÓN

INSERCIÓN DENTRO DE UN GEN, CREÁNDOSE UN GEN HÍBRIDO, QUE AL

SER TRANSCRIPTO Y TRADUCIDO, DA ORIGEN A UNA PROTEÍNA QUIMÉRICA

OTRO EJEMPLO

TRANSLOCACIÓN CROMOSÓMICA (ejemplo de gen híbrido)

NH2 COOH

Sitio catalítico tirosina kinasa (constitutivamente activo)

NH2 COOH

25 aa

Sitio catalítico tirosina kinasa (activable)

Proteína normal


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INHIBIDORES DISEÑADOS CONTRA TARGETS ESPECÍFICOS ACTUALMENTE EN DESARROLLO (Fas e I, II y III y apro bado s)

a = Inhibidores de GFR: Ab mono clo nales;pequeños inhibidores de PTK

c = antagonistas de Raf :oligonucleótido antisense;pequeños inhibidores

d = antagonistas de MEK:pequeños inhibidores

b = antagonistas de Ras:oligonucleótidoantisense;inhibidores de farnesil transf

BIBLIOGRAFÍA

MOLECULAR CELL BIOLOGY, Lodish, Berk, Zipursky, Matsudaira, Baltimore, Darnell.

4th Edition. W .H. Freeman and Company, 2000.

Movies en YouTube (muchos, por ejemplo Kahn Academy)

THE WORLD OF THE CELL, Becker, Kleinsmith, Hardin. 4th Edition. Benjamin/Cummings, 2000

MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL. Alberts, Bray, Lewis, Raff, Robrts, Watson. 4 Edicion, 2002

Garland Publishing. Gratis en http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.section.2840

ANIMACIONES FANTÁSTICAS, VÉANLAS!!!!!! En Science Signaling, The Signal Transduction

Knowledge Environment. http://stke.sciencemag.org/cgi/content/abstract/sigtrans;3/119/tr2,

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