transducción de señales-2015 · pdf fileno plc sino pld y dgpp ... proteinas g...
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Receptores acoplados a proteinas G
(GPCR)
Son proteínas transmembranales.
Conocidas como receptores 7TM.
Regiones inmersas en la membrana son conservadas.
Reconocen una amplia variedad de ligandos y proteínas G.
Superfamilia +700 Figura 1. Ilustración de un receptor de
membrana acoplado a una proteína G.
www.cnsforum.com
GPCR en plantas
GPCR in plants
Do Plants Contain G Protein-Coupled
Receptors?1
Bruck Taddese2, Graham J.G. Upton, Gregory
R. Bailey, Siân R.D. Jordan, Nuradin Y. Abdulla,
Philip J. Reeves, and Christopher A. Reynolds*
Plant Physiol. Vol. 164, 2014
56 posibles secuencias
GCR1: estructura similar pero no demostrado
aún!
2. Proteínas G heterotriméricas
Compuesta de tres subunidades: α subunidad: 39 - 46 kD
Actividad GTPasa hidroliza al GTP
Interactúa con receptores de membrana
β subunidad: 35 - 39 kD
γ subunidad: ~ 8 kD, la más variable
Se requieren para el buen funcionamiento de la proteína.
Gran diversidad Figura 2. Estructura terciaria de una
proteína G. http://www.web-
books.com/MoBio/Free/Ch6D2.htm
En plantas?
Genes codificantes para receptores 7TM han sido aislados en: Arabidopsis, pino, trigo y álamo.
Genes codificantes de proteínas G triméricas también se han encontrado
Proteínas G se han relacionado con la señalización del AIA, inducción de las giberelinas sobre genes α amilasa, respuesta a distintos tipos de luz y patógenos,
Cierre estomático (regula canales de K y Ca) Plant Signaling & Behavior 6:7, 986-990; July 2011
3. Efectores
Efectores 2 tipos: canales iónicos y enzimas (adenyl ciclasas).
Regulan cn de cAMP, cGMP, DAG, IP3, Ca (mensajeros secundarios) y estos regulan Kinasas y PPasas
Canales iónicos: especificidad variable
Canales de potasio en células guarda
Enzimas: regulan la concentración de mensajeros secundariosinositol trifosfato (IP3).
Fosfodiesterasas y ciclasas cAMP, cGMP
Enzimas guanilato cGMP
Ruta del fosfoinositol DAG y Ca respuesta ante estrés
Estos a su vez regulan la actividad de kinasas y fosfatasas dependientes de mensajeros secundarios.
Fosforilación de proteínas
Mecanismo de respuesta ante distintos estímulos.
Proteínas kinasas: transferencia de grupo P a uno o
más aminoácidos en una determinada proteína.
Clasificadas en: serina/treonina kinasas y tirosina kinasas.
Algunas kinasas pueden ser de los 2 tipos.
Proteínas fosfatasas: desfosforilan los mismos
aminoácidos.
Ambas proteínas regulan enzimas de manera
específica.
Fosforilación de proteínas
Regulan:
Actividad de kinasas dependientes de ciclinas
división celular, factores de transcripción y enzimas.
Pueden ocurrir eventos múltiples o cascadas de
fosforilaciones o desfosforilaciones
Aprox 300 aa: dominio catalítico y dom regulatorio
Kinasas son muy variables y muestran gran
especificidad por distintos sustratos
Separadas por familias según su estructura,
especificidad, ligando al que regulan y función celular
4. Proteínas kinasas
Proteínas kinasas del grupo AGC
Son activadas por mensajeros secundarios:
cAMP y cGMP activan kinasa A y G respectivamente.
Fosfatidilserina y Ca + DAG activan la kinasa C.
Han sido encontradas en plantas de manera esporádica.
Proteínas calmodulina/Ca2+
Ca2+ se une al calmodulina y la activa, CaM luego activa kinasas generando un cambio conformacional (o fosfatasas) formación de complejo proteico.
En plantas en respuesta a luz, presión, GA, ABA
En animales activan kinasas CaMPKs
Principales grupos de proteínas
kinasas (cont.)
Kinasas dependientes del calcio:
Gran diversidad en plantas, no se han identificado en
animales.
Ca2+ reprime el mecanismo de autoinhibición del sitio
activo de la proteína permitiendo su activación.
Pueden estar adheridas a la membrana o contenidas
dentro del citoplasma.
Genes muestran especificidad de tejido y etapa de
desarrollo
5. Proteínas fosfatasas
Se clasifican en dos tipos: PP1
PP2: se dividen en tres subgrupos basados en la especificidad por el sustrato, sensibilidad a inhibidores y regulación por cationes: PP2A, PP2B y PP2C
Pueden formar holoenzimas
Moléculas inhibitorias: ácido okadaico, caliculina A (espongas marinas)
Todos los tipos han sido identificados en plantas. ABI1 y ABI2 asociados a respuesta a ABA
Regulación de proteínas kinasas cascadas de MAPK, CDK y CaMPK.
6. ENZIMAS RECEPTORAS TRANSMEMBRANALES
• Receptores transmembrana combinan:
-percepción de señales y
-actividad enzimática en un solo péptido (Dominios
extra e intra-celular y transmembrana de paso simple)
• Animales = Receptores Tirosina Kinasas. Ocurre
transautofosforilación (dimerizan y se autoP)
• Plantas = son receptores kinasas serinas/treoninas y
una poco común receptor kinasa histidina (ej. ETR1 y
CKI1)
KINASAS TIPO RECEPTORES (RLKs) EN PLANTAS
Arabidopsis= 300 secuencias codificantes p/ receptores kinasas Ser/Tre.
Receptores más comunes en plantas
No se conoce mucho de ellos
RLKs = 20 familias y muchas subfamilias. 2 tipos comunes: S y LRR - S: motivo de 10 S, asociado autoincompatibilidad polen-pistilo - molécula de LRR (motivo de leucinas) = interacciones proteina-proteina.
-Kinasas varían en especificidad de sustrato
PROTEÍNAS RELACIONADAS A RLKs
Son proteínas truncadas
• SLG (similar al SRK de Brassica)
• Cf-9 (resist. a hongo en tomate)
• PTO (resist. a Pseudomonas sp. en tomate)
7. PEQUEÑAS PROTEÍNAS DE UNIÓN A GTP animales
Señal Receptor tirosina kinasa autofosforilan por ATP traducción de señal por peq. Proteinas G (GTP-asas) cascadas de fosforilación/moleculas efectoras/mensajeros secundarios.
• proliferación celular*,
• transporte de vesículas y secreción,
• establecimiento de la polaridad
• Familias en mamíferos RAS*, RHO, RAB, RAN y ARF
En plantas,
Ortólogos de Rho y Rab son conocidas en Arabidopsis , maíz y tomate.
Subfamilia Rop GTPasas (Rho) única en plantas, muchos genes:
• Localizado en PM, reg. perinuclear y citosol
• No ortólogo de RAS
• Si se detectan muchas Proteínas G pequeñas,
• Vías de señalización: crecimiento del tubo polínico, defensa, síntesis de la pared celular en algodón, desarrollo vacuolar y en señalización por el receptor kinasa CLAVATA (CLV1,2,3).
• Mutantes de Rop: respuestas pleiotrópicas (involucrado muchos procesos)
- CLVs regulan a WUCHSEL (tamaño de los meristemos)
CLAVATA (RLK) – Rop GTPasa (peg. Prot. G) – WUCHSEL (cascada o regulación) – tamaño de meristemos (fenotipo).
PEQUEÑAS PROTEÍNAS DE UNIÓN A GTP
8. CASCADA POR PROTEÍNAS KINASAS
ACTIVADAS POR MITOGENOS (MAPK)
• Solo en eucariotes
• Células quiescentes de mamíferos son activadas para dividirse por “agentes inductores de la mitosis” (mitógenos) a través de una proteína kinasa conocida como MAPK (mitogen-activated protein kinase) que aumenta en células en Go activadas.
• MAPK activa FT que se unen a DNA
• MAPK fosforilada en 2 residuos, así se controla su actividad
• Fosforilación (activación):
• MAPK MAPKK MAPKKK P (Kinasas específicas)
• Una solo célula eucariótica puede tener docenas de cascadas MAPK para funciones diferentes.
http://www.youtube.com/watch?v=r7GoZ9vFC
Y8
En Plantas,
MAPKns presentes en plantas, poca a muchas similitud
Son activadas por auxinas (división celular), heridas (WIPK, en minutos no requiere protein synthesis), ácido salicílico (SIPK) y también por estrés abiótico (frio, calor, salinidad): específicas para cada estímulo
Esta señalización MAPK aparentemente proviene de los los receptores histidina kinasa
No ha sido posible unir las cascadas de MAPK a proteínas G específicas y kinasas Ser/Thr.
Ca regula fenómenos de crecimiento y desarrollo
en las plantas.
Ca:
Señalización de hormonas.
Crecimiento del tubo polínico.
Tigmotropismo.
Mov. Estomáticos.
Niveles intracelulares de Ca.
En citosol calcio se encuentra Ca+2.
En vacuola fijado como cristales de Oxalato de Ca
o fijado a las paredes celulares.
Ca Cn`s provoca necrosis y muerte celular.
Control de Cn de Ca en el citisol es importante.
Estado de la célula Estado de Cn de Ca Cantidad de Cn de Ca
Inactiva
aprox. 10-100 nM
Activa
1-5 μM
Cuadro 1. Dinámica de la concentración del Calcio, según el estado de la célula.
Lugares de almacenamiento
Vacuola almacena la mayor cantidad de Ca.
Retículo endoplásmatico (RE).
Plastidios y mitocontria almacenan Ca con límite.
Ca extracelular, la mayor parte se almacena en pared celular.
Tomado de:
http://www.biologia.edu.ar/plantas/
cell_vegetal.htm
Canales y bombas de Ca.
Cn Ca+2 en citosol regulado por:
- Canales.
- Bombas.
Canales son de origen proteínico.
Tipo de Canal Ligandos
activadores
Proceso que
interviene.
Canales activados
por voltaje
---
- Entrada de Ca
desde fuentes
externas.
- Entrada de Ca
desde fuentes
internas.
Canales activados
por una
estimulación
externa
---
- Entrada de Ca
desde fuentes
externas.
Canales activados
por un ligando
- Inositol trifosfato
(IP3 ).
- adenosina cíclica
5 difosforibosa
(cADPR).
- Entrada de Ca
desde fuentes
internas.
Cuadro 2. Características de los canales de Ca en las células
Figura 1. Esquema de los canales y bombas de Calcio presentes
en una célula vegetal (Srivastava 2002).
Elementos de la señalización del Calcio
La señalización del Ca: se
da a través de una
liberación transitoria de
Ca2+ (señal primaria),
luego conduce a una serie
de oscilaciones lo que
conlleva a un gradiente de
Ca.
Frecuencia de oscilaciones:
especificidad de la señal
Figura 2. Esquema hipotético de la dinámica de la
señalización del calcio dentro de una célula
(Srivastava 2002)
Señalización del Ca en plantas
Respuestas de plantas mediadas por hormonas.
Estrés biótico y abiótico.
Factores ambientales (Viento, luz, etc).
Inductores de aumento Niveles de Ca2+cyt.
En las células
guarda, ABA induce
un incremento en la
cn de Ca2+cyt lo que
conduce a la
pérdida de
Turgencia y al cierre
del poro estomático. Tomado de:
http://www.botanica.cnba.uba.ar/Pakete
/6to/membr-casos/Fisiol-estomas.html
Plantas expuestas a niveles de ozono, dispara una
respuesta de estrés y la expresión del gen
Glutationa S- transferasa (GST), el cual está
relacionado con un incremento en Ca2+cyt .
Plantas sensibles a estímulos mecánicos y elicitores
fúngicos se correlacionan con un incremento del Ca.
http://www.youtube.com/watch?v=8_YsRPcyDMY
Algunos videos de interés
http://www.youtube.com/watch?v=pH_ibPHK0
y0
http://www.youtube.com/watch?v=D-usAds_-lU
http://www.youtube.com/watch?v=3I2bSMm06
IA
Plant Signal Transduction
http://www.youtube.com/watch?v=xT0mAQ47
26s
De-etiolación
Trimeric G-prot
ST amplificación
Activación de
Proteína G
https://www.youtube.com/watch?v=z-
32M043rfI
https://www.youtube.com/watch?v=JJuMyPjvVk
Y
https://www.youtube.com/watch?v=MkUgkDLp2iE Factores de
transcripción
Traducción
Videos
https://www.youtube.com/watch?v=gG7uCskUOrA
De ADN a proteína
https://www.youtube.com/watch?v=M568QP1K3sM
https://www.youtube.com/watch?v=r7GoZ9vFCY8
The MAP-Kinase (MAPK) signalling pathway