Los mecanismos de transducción de señales

1. Una introducción a... Los mecanismos de transducción de señales Patricia V. Agostino – Laboratorio de Cronobiología - UNQ

2. Para qué sirven? Las señales intracelulares gobiernan el “comportamiento social” de cada célula, asegurando que se lleve a cabo una determinada acción sólo cuando la información emitida por el entorno así lo indica. • Ejemplos (y errores): • Proliferación celular (Cáncer) • Diferenciación celular (Desórdenes del desarrollo) • Respuesta inmune (Desórdenes autoinmunes)

3. Esquema de una cascada de señalización

4. Tipos de señalización: • Autócrina • Parácrina

5. Tipos de señalización: • Endócrina • Sináptica

6. Tipos de señalización: • Por contacto (GAP junctions)

7. Quiénes actúan como señal? • Iones (Ca+2) • Proteínas • Hormonas • Glicolípidos • Fosfolípidos • Aminoácidos • Gases (NO, CO) • Señales físicas (luz)

8. Características de las señales (1). Toda señal debe ser detectada, decodificada, amplificada, integrada y transformada por la célula blanco.

9. La respuesta efectora está mediada por un proceso de integración de señales

10. Características de las señales (2). Toda señal debe ser rápidamente destruida. • Degradación enzimática. • Recaptación. • Difusión al medio extracelular.

11. Características de las señales (3). Una misma señal puede provocar respuestas diferentes en distintos tipos celulares.

12. k1 L + R LR k2 k2 [R] [L] = = KD [RL] k1 Interacción Ligando-Receptor • Especificidad • Afinidad La unión LR es reversible En el equilibrio [L] [R] k1 = [RL] k2 Por lo que KD = constante de disociación en equilibrio (inversa: KA)

13. [RL] 1 = RT 1 + KD/[L] Interacción Ligando-Receptor Escrito de forma similar a la ecuación de Michaelis-Menten RT = [R] + [RL] Ejemplos de Binding Assays (Lodish et al, Molecular Biology, chapter 20):

14. De membrana • Intracelulares • Citoplasmáticos • Nucleares Tipos de receptores

15. Las moléculas hidrofóbicas atraviesan la membrana celular

16. Receptores de membrana e intracelulares

17. Receptores Intracelulares Citoplasmáticos Nucleares La interacción con su respectivo ligando permite la unión del receptor al DNA. Ej: receptores de estrógenos, andrógenos, hormonas tiroideas, ácido retinoico, vitamina D. Al unirse al ligando, el complejo L-R transloca al núcleo y se une al DNA. Ej: receptor de cortisol.

18. Receptores de membrana • Receptores asociados a canales iónicos • Receptores asociados a enzimas • Receptores asociados a proteína G

19. Receptores asociados a canales iónicos

20. Familias de canales iónicos Regulados por voltage (voltage-gated channels) Regulados por ligando (ligand-gated channels) Regulados mecánicamente (mechanical stretch-gated channels) Requieren despolarización (raramente hiperpolarización) Ligandos extracelulares (neurotransmisores) Ligandos intracelulares (Ca+2, cAMP)

21. ATP ADP Pi Tipos de receptores asociados a enzimas • Receptores guanilato ciclasa • Receptores tirosina kinasa • Receptores tirosina fosfatasa • Receptores serina/treonina kinasa

22. Receptores Asociados a Proteína G (GPCRs) La unión del ligando extracelular altera la conformación del dominio citoplasmático del receptor, posibilitando que éste se una a la proteína G, la cual a su vez activa (o inactiva) una enzima de la membrana plasmática (ej: adenilato ciclasa).

23. El efecto de varias señales está mediado por segundos mensajeros y por supuesto el Ca+2

24. Proteinas kinasas y fosfatasas: importantes mediadores ATP ADP Pi

25. Gs Gq Adenilato ciclasa Fosfolipasa C-b Fosfolípidos de inositol cAMP IP3 PKA DAG Ca+2 g b PKC Ca+2-CaM a CaMK Activación de otras proteínas (NOS, etc.) Fosforilación de proteínas Fosforilación de proteínas Activación / Inhibición de la transcripcióngénica Señalización clásica vía GPCR

26. GPCRs: Amplificación de la señal • Biological functions: • smell and taste • perception of light • neurotransmission • function of endocrine and exocrine glands • chemotaxis • exocytosis • control of blood presure • embryogenesis • development • cell growth and differentiation

27. Superfamilia de proteínas G (GTPasas) Triméricas Monoméricas Cell growth • Ras • Rho Cell morphology • Rac • Rab Vesicular traffic • Ran Nuclear transport

28. Velocidad de los procesos de señalización

29. Olfación Visión Ejemplos de mecanismos en los que intervienen receptores acoplados a proteína G

30. Olfación • We can smell between 4000 and 10000 different odors. • Smell can influence mood, memory, emotions, mate choice, the immune system, and the endocrine system. • Animals “smell” fear because a chemical signal is secreted in sweat which communicates the emotion

31. Olfación • One neuron – One receptor (one allele) • Each receptor expressed in thousands of neurons • Each odorant can bind to multiple receptors • Each receptor can bind to multiple odorants • Axons of neurons expressing same type of receptor converge on the same glomeruli sites on the olfactory bulb.

32. Olfactory Signal Transduction • Odorant  Olfactory Receptor • Receptor starts signal • Second messenger: cAMP • Neuron Olfactory Bulb (Glomerulus) Recognition Golf cAMP

33. Hasta hoy se conocen diez especies de roedores que conservan la percepción UV, entre ellos, el Octodon degus. Visión Insect vision: A black-eyed Susan (Rudbeckia hirta) as humans see it and in ultraviolet light as visible to an insect

34. Visión

35. Regulación de la señal (mecanismos de adaptación) A nivel ligando/receptor:

36. Regulación de la señal Otros puntos de regulación

37. Resúmen • Tipos de señalización • Tipos de moléculas señal • Características de las señales • Interacción ligando-receptor • Tipos receptores • Señalización vía GPCRs • Regulación de la señal

38. Bibliografía recomendada • Alberts et al. Molecular Biology of the Cell. Cell Signaling, chapter 15, 3rd edition. • Lodish et al. Molecular Biology. Cell-to-Cell Signaling, chapter 20. • Kazanietz MG (ed). Farmacología Molecular. Universidad Nacional de Quilmes, 2000.

39. Bibliografía recomendada www. biocarta.com/genes/index.asp

40. Ejemplos www. biocarta.com Síntesis de histidina Señalización visual

41. Preguntas? pagostino@unq.edu.ar