comunicacion celular i
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOFACULTAD DE MEDICINA
CURSO: BIOLOGIA MOLECULAR Y CELULAR
Prof. M. CRUZ BRICEÑO
DPTO DE MORFOLOGIA HUMANA
TRUJILLO - 2012
COMUNICACIÓN CELULAR ICOMUNICACIÓN CELULAR IGeneralidades. Comunicación celular por canales iónicos. Señalización vía receptores de superficie celular asociados a proteínas G. Mecanismos moleculares.
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1.- Un teléfono convierte una señal eléctrica en una señal sonora.
2.- Una célula blanco convierte una señal extracelular (molécula A) en una señal intracelular (molécula B).
COMUNICACIÓN CELULARCOMUNICACIÓN CELULAR
Es el proceso por el cual una célula emisora porta o envía moléculas mensajeras que interacciona con una proteína receptora en la célula diana y provoca una respuestaEl desencadenante en cada sistema de señalización es diferente, pero
presentan características comunes y constan de seis pasos: Emisión-Liberación-Transporte-Recepción-Respuesta -Finalización
Una persona emite un mensaje (sonido gesto, mirada, etc) que llega a la persona receptora (recibido a través de oído vista tacto, etc) que lo interpreta y actúa en consecuencia
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A. S. AUTOCRINA:Celula señalizadora y célula diana del mismo tipo
- CELULAS EMBRIONARIAS: liberan sustancia que refuerzan su desarrollo.
- CELULAS DIFERENCIADAS. Fosfolípido acido Eicosanoide: Tromboxano Contracción
Araquidónico músculo liso
- CELULAS T
- CELULAS CANCEROSAS
Estimulan su propia supervivencia y
proliferación
FLC
1. COMUNICACION LOCAL1. COMUNICACION LOCALFORMAS DE COMUNICACIÓN
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b) S. PARACRINA: Célula señalizadora y célula diana son diferentesMolécula señal: No difunde lejos
Son captadas, metabolizadas, Inmovilizadas (PG, Heparan sulfato, Proteínas antagonistas)
c) S. YUXTACRINA O DEPENDIENTE DE CONTACTO:
. En células: Desarrollo
Respuestas inmunes
d)S. MEDIANTE DE UNIONES TIPO GAP
hepatocitos :
<GlucosaSecreción de adrenalina.>AMPc en hepatocitosGlucogenolisis
Permite coordinar actividades entre células vecinas, mediante el intercambio de pequeñas moléculas:
Segundos mensajeros: AMPc Ca++
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2. COMUNICACIÓN A DISTANCIA2. COMUNICACIÓN A DISTANCIA
a)S. ENDOCRINA
Las moléculas mensajeras son secretadas por células endocrinas células endocrinas especializadas y se transportan a través de la circulación, actuando sobre células dianas células dianas distribuidas por todo el cuerpo
b)NEURONAL O SINAPTICA
c. SECRECIÓN NEUROENDOCRINA
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CONTRASTE ENTRE SEÑALIZACION ENDOCRINA Y SINAPTICA
DiferenciasVelocidad: lenta/rápidaDuración: h.d / milisegCC. De acción: baja /altaAfinidad de ligando: alta/bajaPrecisión: baja / Alta
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II. ELEMENTOS1. Moléculas señal extracelulares
2. Sistema de proteínas que permiten responder a señales
Proteínas receptoras
Proteínas Señalizadoras intracelulares
Proteínas diana
3. Respuesta celular
Se mantiene viva o muere
Se diferencia
Se multiplica
Degrada o sintetiza sustancias
Secreta o Incorpora sustancias
Se moviliza / se contrae
Conduce estímulos
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1. MOLECULAS SEÑAL
• Hidrofílicos:• Se elimina o
degradan en minutos después de entrar a la sangre
• Median respuesta de duración corta
Ejm. Insulina. FC, glucagón, adrenalina,etc
• Hidrofóbicos• Permanecen por horas
(esteroideas) o días (tiroideas)
• Median respuesta mas duraderas
Ejm:HormonasTiroideas, esteroides retinoides y vit D
De acuerdo a su solubilidad, pueden ser:
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Moléculas señal Hidrofóbicas
G. SuprarrenalG. SuprarrenalAfecta el metabolismo de muchas células
Incrementan el metabolismo de muchas células
PielPielhígado/Riñón hígado/Riñón Regula metabolismo del Ca++,favorece absorción intestinal, reduce excreción en riñón
Mediador local en el desarrollo de vertebrados
Testículos y Testículos y ovariosovariosResponsables de los caracteres sexuales secundarios
Hormonas Esteroideas
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Proteína
Peptidos
Aminoacídicos
Nucleotidos
Esteroides
Retinoides
Derivados Ac. Grasos
Gases: Oxido nitrico
CO
Las moléculas señal extracelular también se clasifican de acuerdo a la naturaleza química, en:
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a. Producen una respuesta específica
b. Son liberadas por exocitosis o por difusion a
través de la membrana
c. Pueden estar expuestas al espacio extracelular
pero dispuestas en la membrana
d. Actúan a diferentes distancias
e. Actúan en receptores intracelulares o
receptores de membrana: presentanESPECIFICIDAD, ADAPTACIÓN INDUCIDA, SATURABILIDAD, REVERSIBILIDAD
CARACTERISTICAS DE LA MOLECULA SEÑALCARACTERISTICAS DE LA MOLECULA SEÑAL
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f. Las moléculas señal actúan en forma combinada y ejercen respuestas diferentes
Diferentes moléculas señal extracelulares.Existen distintos receptores en una misma célula.
Las señales al actuar en conjunto, pueden sumarse e inducir a respuestas mayores.
La presencia de una señal puede modificar las respuestas a otras señales.
En ausencia de señales la mayoría de las células están programadas para autodestruirse.
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• Factor: concentración :
• Ejm.
h. Una molécula señal molécula señal puede pueden inducir diferentes respuestas diferentes respuestas en células diana semejantes
Diferentes•Número de receptores activados•Nivel de proteínas activadas•Patrón de expresión génica
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g. Una molécula señal molécula señal puede pueden inducir diferentes respuestas diferentes respuestas en células diana diferentes
Factores que determinan la respuesta celular
•PROTEINAS RECEPTORAS
• MAQUINARIA INTRACELULAR
EJEMPLO: ACETILCOLINA
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i. Moléculas señal diferentes Moléculas señal diferentes pueden inducir respuestas similares respuestas similares en células diana diferentes
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j. La Molécula señal ejerce efectos de diferente duración
• Permanentes o duraderos: memoria celular• Transitorios: moléculas inestables (recambios y
borrado )k. La Molécula señal ejerce respuestas celularesRápidas Lentas PrimariasSecundarias
Incremento del crecimiento División celular
MovimientoSecreciónMetabolismo
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2. RECEPTORES
Citoplasmáticos: CortisolNucleares: H. tiroideas, retinoides
Las moléculas señalizadoras son Hidrofílicas y no tienen la habilidad de difundir a través de la membrana. Necesitan de un receptor de superficie celular que genera una señal intracelular en la célula diana.
Algunas moléculas señalizadoras Hidrofóbica (hormonas) pueden difundir a través de la membrana y unirse a receptores intracelulares localizados en el núcleo o en elcitoplásma de la célula diana.
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A. ESTRUCTURA DEL RECEPTOR INTRACELULAR
/ Inactivación de genes
GRE: 5’ GGTACA(N)3 TGTTCT 3’ Glucocorticoides 3’ CCATGT(N)3 ACAAGA 5’
ERE: 5’ AGGTCA(N)3 TGACCT 3’ Estrógenos 3’ TCCAGT(N)3 ACTGGA 5’
VDRE : 5’AGGTCA(N)3 AGGTCA 3’ Vitamina
D3 3’ TCCAGT(N)3 TCCAGT 5’
TRE: 5’TCAGGTCA(N)4 AGGTCA 3’ Hormona
tiroidea 3’ AGTCCAGT(N)4 AGGTCA 3’
RARE: 5’ AGGTCA(N)5 AGGTCA 3’ Acido
retinoico 3’ TCCAGT(N)5 TCCAGT 5’
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B. RECEPTORES DE SUPERFICIE
• Proteínas transmembrana multipaso (7 dominios)
• A través de proteínas G activan:
-Enzimas o-Canales iónicos
•Presentes en células excitables•Presentan varios dominios transmembrana y son homólogos entre si
•Activados por neurotransmisores
d) Receptores diversos: participan especialización celular, renovación y reparación de los tejidos
• Proteínas de membrana de un solo paso
• Son heterogéneos• > Proteínas kinasas o
asociados a PK
a)
b)
c)
Transductores de señales
Enzima/ canal iónico
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3. MOLECULAS SEÑALIZADORAS INTRACELULARES
A.Tipos:a. PEQUEÑAS O SEGUNDOS MENSAJEROS
- Se producen en respuesta a la activación del receptor
- Se fijan y modifican el comportamiento de proteínas diana
ejemplo: AMPc, Ca++, DAG, IP3, etc.
b. GRAN TAMAÑO SON PROTEINAS SEÑALIZADORAS INTRACELULARES
- Activan proteínas señalizadoras o efectoras
- Generan medidores intracelulares
- De acuerdo a la función existen diferentes categoría
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1. P. transmisora
2. Proteína agregación
3. P. transductora
4. P. amplificadora
5. P. integradora
6. P. Difusora
7. P. de anclaje
8. P. reguladora
Tipos de Proteínas señalizadoras intracelulares
12
3
4
5
6
78
(detector de coincidencia)
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B. Características de la moléculas señalizadoras intracelularesa. Actúan como Interruptores Moleculares
•PQ (520):
serina-treonina- quinasa
Tirosina quinasa
(150)
i) ii)
iii) Uniéndose a: otras proteína Mediadores pequeños (AMPc, Ca++) Modificaciones covalente: ubiquitinación
GTPasas trimérica
GTPasas monoméricas Proteínas reguladoras-Proteínas activadoras de GTPasas-Factor intercambiador de nucleótido de guanina
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b. Actúan en complejas combinaciones complejas combinaciones que la célula integraintegra y genera una repuestarepuesta adecuada
b.1. Formas de integración de señales
Comportamiento celular: Forma movimiento metabolismo
Exxpresión génica
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b.2. Forman complejoscomplejos de moléculas señal intracelulares
Permite •Interacción de componentes a concentraciones elevadas•Activación rápida y secuencial•Eficiente y selectiva repuesta•Impide entrecruzamientos con otras vías de señalización
b.2.1 b.2.2
b.2.3
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C. Las moléculas señalizadoras intracelulares presentan dominios de interacción modularesdominios de interacción modulares:
Dominios de interacciónDominios de interacción:
Secuencia peptidica corta
Modificación covalentes (aa fosforilado)
Ubiquitinización
Dominio proteico
insulina
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RESPUESTA CELULAR : MECANISMO DE REGULACION
Regulan procesos químicos y físicosDuración: milisegundos-horasNivel de acción: intracelular/ secreción de señales extracelulares
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MECANISMO DE DESENSIBILIZACION
Fosforilación o metilaciónEjm Rodopsina
Ejm Receptor del FCE
Arrestinas
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1. SEÑALIZACION MEDIADA POR PROTEINAS INTRACELULARES
2. SEÑALIZACION MEDIADA POR RECEPTORES INTRACELULARES
3.3. SEÑALIZACION MEDIADA POR SEÑALIZACION MEDIADA POR RECEPTORES DE SUPERFICIERECEPTORES DE SUPERFICIE
CANALES IONICOSCANALES IONICOS ASOCIADOS A PAROTEINA GASOCIADOS A PAROTEINA G
VIAS DE SEÑALIZACION
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GMP
Fosfodiesterasa Viagra vasodilatación
Desaminación
eNOS
eNOSnNOSiNOS
OXIDO NITRICOOXIDO NITRICOVia Guanilato ciclasa
Vía independiente de Guanilato ciclasa: proteínas intracelular activada por nitrosilación de -SH de cisteínas
CO: CO: Guanilato ciclasa
1. SEÑALIZACION MEDIADA POR PROTEINAS INTRACELULARES
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2. SEÑALIZACION MEDIADA POR RECEPTORES INTRACELULARES
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3. SEÑALIZACION MEDIADA POR 3. SEÑALIZACION MEDIADA POR RECEPTORES DE SUPERFICIERECEPTORES DE SUPERFICIE
• Presente en la señalización sináptica
• Alteran la permeabilidad de la membrana
• Modifican la excitabilidad de m. postsinaptica
• Presentan varios dominios transmembrana
A. CANALES IÓNICOSA. CANALES IÓNICOS
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2. RECEPTORES ASOCIADOS A PROTEINAS G2. RECEPTORES ASOCIADOS A PROTEINAS G
Estructura: 1 cadena peptídicaAtraviesa 7 veces la membrana
- Activados por diversas señales:proteína, peptidos, derivados de aa y ac. Grasos, fotones, químicos de olor, etc.
ADRENALINA (9R)
ACETILCOLINA (5R)
RODOPSINA
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A. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE PROTEÍNA G
Acopla A:Acopla A:•ReceptorReceptor•Enzimas: AC, PLCEnzimas: AC, PLC•Canales iónicosCanales iónicos
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Familias de proteínas G
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B)RECEPTOR ASOCIADO A PROTEINAS G: VIAS DE SEÑALIZACIÓN
Proteína Diana
B1) VÍA ADENILATO CICLASA
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RespuestaActivación de la transcripción de un gen mediante el aumento de la concentración de AMP cíclico
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Complejo: β
Directa= β une AC
Indirecta= β une a αs
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Algunas toxinas bacterianas modifican las proteínas G de manera irreversible
No Hidroliza GTP activo siempre
Toxina coleraSubunidad
Unión de ADPribosa a Gs
ADPribosilado-Gs
activa
Enterocito
proteínas membrana para flujo H2O y Cl-desde sangre a luz de intestino
Induce
Subunidad S1 de toxina
Toxina Pertrusis
ADPribosa a
Subunidad Subunidades
proteína G fijas
No libera
diarrea
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B2) VÍA FOSFOLIPASA C-β
Receptor de IP3Receptor de rianodina
Acido araquidónicoeicosanoides:
Prostaglandinas
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El calcio actúa como mediador intracelular
Ca++ actúa a través de calmudolina y activa:•Bombas de Ca++•PK dependientes de ca++
CaM-quinasa II•Dispositivo de memoria celular•Decodificador de la oscilación de Ca++
Cel- nerviosac. muscular
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Proteínas G Regulan Actividad de Canales Iónicos Olor receptor
Proteína G olf
AC
AMPc
Canal Na+ abierto
despolarización de membrana
impulso a cerebro
OLFACION:
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VISION: Canales iónicos regulados por GMPc
arrestina
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Fuente:AlbertsCooperRoss
Estudiar para saber.Saber para valer.Valer para hacer.Hacer para servir.Servir para amar
"Lo poco que he aprendido carece de valor, comparado con lo que ignoro y no desespero en aprender." (Descartes)