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Aula 6 – Sinalização CelularParte 1
Prof. Edu
Objetivos da aula
• Entender como e por que as células se comunicam
• Reconhecer os principais tipos de sinalização ntrecélulas
• Conceituar ligante e receptor• Entender como moléculas hidrofóbicas atuam na
sinalização• Entender como moléculas que não atravessam a
membrana podem transmitir informação para o ambiente intracelular
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• Em organismos multicelulares
– Importante que as células se comuniquem
– Ações coordenadas
• Como ocorre a comunicação?
– Moléculas produzidas por determinada célula
– Meio extracelular
– Percebidas � outras células
• Analogia– Comunicação entre pessoas
• Ouvir � receptores• Entender o idioma � decodificação da mensagem
– Célula que lançou a molécula• CÉLULA SINALIZADORA
– Molécula que leva a informação• LIGANTE
– Célula que percebeu a presença do ligante• CÉLULA-ALVO
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Tipos de sinalização
• Classificação � 5 tipos– Meia-vida da molécula sinalizadora
– Quais células possuem receptores para o sinal
1) Sinalização parácrina
2) Sinalização autócrina
3) Sinalização dependente de contato
4) Sinalização endócrina
5) Sinalização neuronal
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Tipos de sinalização
• Sinalização parácrina
– A molécula sinalizadora tem vida curta e os receptores estão nas cpelulas próximas
– Molécula sinalizadora � MEDIADOR LOCAL
Tipos de sinalização
• Sinalização autócrina
– A molécula sinalizadora tem vida curta e os receptores estão própria célula que emitiu o sinal
• Analogias
– Colocar um bilhete para nós mesmos
– Anotar um compromisso na agenda
– Programar um despertador
• Somos tanto emissores como alvos do sinal �autócrinos
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Tipos de sinalização
• Sinalização dependente de contato
– A molécula sinalizadora não é secretada
– Fica exposta na superfície da célula sinalizadora
– Célula-alvo precisa fazer contato para que o receptor possa se ligar
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Tipos de sinalização
• Sinalização endócrina
– A molécula sinalizadora tem vida longa
– Lançada na corrente sanguínea
– Atinge células-alvo em locais distantes
– Molécula sinalizadora é chamada � HORMÔNIO
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Tipos de sinalização
• Sinalização neuronal– A molécula sinalizadora é chamada
neurotransmissor
– Viaja grandes distâncias � dentro de prolongamentos celulares dos neurônios
• AXÔNIOS
– Atinge células-alvo em locais distantes do corpo celular do neurônio que emitiu o sinal, mas próximo do axônio onde a molécula sinalizadora foi secretada
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Os receptores
• Liberação de um ligante (molécula sinalizadora) no meio extracelular
– Contato com várias células
– No entanto, só algumas � responderão ao sinal
• Só algumas � receptor para este sinal específico
Os receptores
• Ainda � reações podem ser diferentes
– Ex: neurotransmissor acetilcolina
• Sinalizador para células-alvo diversas
• Reagem diferentemente ao mesmo sinal
• CÉLULA MUSCULAR � contração muscular
• MÚSCULO CARDÍACO � redução da frequência de contração
• GLÂNDULA SALIVAR � secreção de saliva
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Os receptores
• A célula recebe vários sinais
– Diferentes células sinalizadoras
– Reconhecimento se dá pela existência de diferentes tipos de receptores em sua superfície
• Ainda, mudanças de comportamento celular
– Pode depender da interação de vários sinais
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Os receptores
• Exemplos:
– Se não receber sinal � célula morre
Os receptores
• Exemplos:
– Para sobreviver � precisa receber vários sinais
• Disponibilidade de nutrientes
• Número total de células do órgão ao qual ela faz parte
• Etc.
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Os receptores
• Exemplos:
– Para se dividir
• Sinais de sobrevivência (slide anterior)
• Sinais de proliferação
Os receptores
• Exemplos:
– Para se diferenciar em célula especializada
• Ausência dos sinais de proliferação, ou
• Não reconhecimento dos receptores para estes sinais
• Presença de sinais de diferenciação
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Os receptores
• Muitos destes sinais
– Moléculas conhecidas
– Muitos � desconhecidas
• Células mantidas in vitro
– Recebem soro que contém os sinais de proliferação conhecidos e desconhecidos
• Base � cultivo de células-tronco
Os Tipos de Receptores
• Tipo de receptor para determinado sinal
– Depende do tipo de molécula sinalizadora
• Se a molécula for pequena e/ou hidrofóbica
suficiente para atravessar a membrana
– Receptor deve ser intracelular
• Se a molécula for grande e/ou hidrofílica
– Receptor deve estar obrigatoriamente exposto na membrana plasmática
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Sinalização por ligantes hidrofóbicos
• Ex: Óxido nítrico (NO)
– Age sobre as células musculares lisas que envolvem os vasos sanguíneos
– Provoca vasodilatação local
– Princípio:
• Relaxamento das células musculares destes vasos
• Deixa o sangue fluir mais facilmente
Sinalização por ligantes hidrofóbicos
• Ex: Óxido nítrico (NO)
– Produzido por células endoteliais (próximas)
– Age sobre as células musculares lisas que envolvem os vasos sanguíneos
– Provoca vasodilatação local
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Sinalização por ligantes hidrofóbicos
• Ex: Óxido nítrico (NO)
• Como se inicia a liberação do óxido nítrico?– Impulso nervoso � células endoteliais
– Ativação da enzima óxido nítrico sintase (NOS)
– Produção de óxido nítrico a partir do aminoácido arginina
– Como é gás, atravessa as membranas por difusão simples
– Nas células musculares lisas � ativa outras enzimas que leval à vasodilatação
• NO e o VIAGRA– Liberação de óxido nítrico pela inervação autônoma local
do pênis– Age sobre a musculatura lisa– Ativa enzimas e os produtos destas enzimas dilatam os
vasos, que se enchem de sangue• EREÇÃO
– Essa sinalização mediada por óxido nítrico sura pouco• NO é rapidamente degradado, virando nitrito• Os produtos das enzimas também é rapidamente degradado
– VIAGRA: Impede a degradação do produto das enzimas ativadas pelo NO, fazendo a vasodilatação durar mais tempo
Sinalização por ligantes hidrofóbicos
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Sinalização por ligantes hidrofóbicos
• Hormônios
– Também são moléculas sinalizadoras hidrofóbicas
• Capazes de atravessar as membranas
– Porém, muito mais duradouras e estáveis
• Meia-vida mais longa
– Secretadas por células glandulares
– Viajam grandes distâncias pela corrente sanguínea até encontrar as células-alvo
Sinalização por ligantes hidrofóbicos
• Hormônios
– No entanto, por serem hidrofóbicas
• Têm problemas para viajar pela corrente sanguínea e meio extracelular � MEIOS AQUOSOS
– Para isso � associam-se a moléculas hidrofílicas que tenham um sítio capaz de acomodá-las
• MOLÉCULA CARREADORA
• Geralmente � ALBUMINA SÉRICA
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• Ao chegar perto da membrana da célula, o ligante se solta da molécula carreadora e se difunde pela bicamada lipídica, entrando na célula
• O receptor para este ligante está no citoplasma e é ativado, desempenhando suas funções
• IMPORTANTE: com frequência, o receptor é um fator de transcrição de um gene.
• Ao chegar perto da membrana da célula, o ligante se solta da molécula carreadora e se difunde pela bicamada lipídica, entrando na célula
• O receptor para este ligante está no citoplasma e é ativado, desempenhando suas funções
• Formação do complexo receptor-ligante
• IMPORTANTE: com frequência, o receptor é um fator de transcrição de um gene.
• Ex: CORTISOL, produzido pelas glândulas supra-renais
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Sinalização por ligantes hidrofóbicos
• Hormônios– A resposta para a sinalização com hormônios demora
mais para aparecer• Depende da síntese de uma molécula
– Por outro lado, permanece mais tempo, pois a proteína produzida não será degradada rapidamente
– Exemplos � Hormônios esteróides• Testosterona
• Estrogênio
• Cortisol
• Também os hormônios tireoidianos
Sinalização por ligantes hidrofílicos
• E se o ligante não consegue atravessar a membrana?
• O que você faria para passar uma informação a alguém que está num lugar onde você não pode entrar?
• Molécula sinalizadora hidrofílica e/ou grande– O receptor vai ter que funcionar como um garoto de
recados
– Mas sem deixar a membrana, onde precisa ficar exposto ao meio extracelular
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• Ao receber a molécula sinalizadora, o receptor muda sua conformação
• Essa mudança passa a informação adiante atarvés da mudança de comportamento do receptor
• Existem três tipos de receptor de sinalização na membrana plasmática
a) Receptores do tipo canal
b) Receptores associados à proteína G
c) Receptores enzimáticos
Sinalização por ligantes hidrofílicos
• Os 3 tipos de receptores para ligantes hidrofílicos tem as seguintes características
– São proteínas transmembrana
– Não entram na célula
• A não ser quando devem ser degradados
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Receptores do tipo canal
• São canais controlados por ligante
– são os próprios canais
– Podem estar associados a um canal iônico
• A mudança conformacional do receptor ativa um canal associado e este se abre
Ex: ACETILCOLINA, em células musculares esqueléticas
Receptores ligados à proteína G
• São proteínas transmembrana multipasso
• Atravessam a membrana 7 vezes
• Mudam sua conformação ao receberem o ligante e ativam uma segunda proteína que também muda sua conformação e passa o sinal adiante
• Estes receptores são bastante variados, mas a segunda proteína não varia muito, chamada proteína G
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Receptores ligados à proteína G
• A proteína G
– Pertence à família das proteínas que ligam GTP
• Ligação ao GTP
• Ativação da proteína G
• Hidrólise do GTP a GDP + Pi
• Retorno ao estado inativo
• Funcionam como interruptores:
– Com GTP, ligadas
– Com GDP estão desligadas
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Receptores ligados à proteína G
• A proteína G
– Vários tamanhos
• Apenas 1 cadeia protéica � monoméricas
• Duas cadeias protéicas � heterodiméricas– Ex: tubulina, que formam os microtúbulos
• Três cadeias protéicas � heterotriméricas– Ex: usadas em sinalização celular
Receptores ligados à proteína G
• A proteína G heterotrimérica
– Muito usada em sinalização celular
– Três subunidades: α, β e γ
– Subunidade α
• Liga e hidrolisa GTP
– Subunidades β e γ
• Ancoramento à face citoplasmática da membrana
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Receptores ligados à proteína G
• São classificadas quanto a ação que exercem em:
– Proteínas G estimulatórias (Gs)
• Quando atuam ativando enzimas
– Proteínas G inibitórias (Gi)
• Quando atuam inibindo enzimas
A proteína G Estimulatória
• As enzimas ativadas � passam o sinal adiante
• As principais enzimas envolvidas nessa cascata de sinalização são:
– Adenilato cicla
– se e fosfolipase C
• A ação destas enzimas gera produtos pequenos e de curta duração, chamados mensageiros secundários.
• Veremos mais a respeito na próxima aula...
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RESUMO DA AULA DE HOJE:
• Receptores para ligantes hidrofóbicos ou muito pequenos estão no citoplasma ou no núcleo.
• Ligantes que entram na célula podem ter vida muito curta e provocar respostas rápidas, como o óxido nítrico, ou ter vida longa e provocar resposta lenta e duradoura, como os hormônios esteróides.
• Receptores de ligantes hidrofílicos estão na membrana plasmática. Ligantes hidrofílicos não entram na célula, mas passam a informação para o ambiente intracelular.
• Receptores de ligantes hidrofílicos podem ser de três tipos: canal, associados à proteína G ou enzimáticos.
• Receptores mudam de conformação com a chegada do ligante.