Transducción de señales

Sistema de pasos múltiples

1. Receptores

I. RECEPTORES ACOPLADOS A

PROTEINAS G Y PROTEÍNAS

G HETEROTRIMÉRICAS

Receptores acoplados a proteinas G

Son proteínas transmembranales.

Conocidas como receptores 7TM.

Regiones inmersas en la membrana son conservadas.

Reconocen una amplia variedad de ligandos y proteínas G.

Figura 1. Ilustración de un receptor de

membrana acoplado a una proteína G.

www.cnsforum.com

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

2. Proteínas G

heterotriméricas

Transducción de señales

Figura 3. Ciclo catalítico de un proteína G.

Fuente: Purich 2001

1. Unión del ligando induce

cambio conformacional en

receptor 7TM activación de

proteína G.

2. Desprendimiento del GDP y

acople de GTP.

3. Disociación de la proteína

heterotrimérica

4. Regulación de moléculas ruta

abajo transducción de las

señales.

5. Regulación de mensajeros

secundarios a través de

efectores.

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.

3. Efectores

Efectores 2 tipos: canales iónicos y enzimas.

Regulan cn de cAMP, cGMP, DAG, IP3, Ca y esto de Kin 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.

4a. 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

Unión fosfodiester

Principales grupos de 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

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

4b. 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.

http://www.youtube.com/watch?v=pH_ibPHK0

y0

II. ENZIMAS RECEPTORAS TRANSMEMBRANA,

PEQUEÑAS PROTEINAS G Y CASCADAS MAPK

• 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)

1. Las enzimas receptores transmembrana son proteínas especiales

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)

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

Regulación del tamaño del meristema

III. 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 activas 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.