COMUNICACIÓN CELULAR Judith García de Rodas Salón 207, revisión 2016.

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1 COMUNICACIÓN CELULAR Judith García de Rodas Salón 207, revisión 2016

2 IMPORTANCIA DE LA COMUNICACIÓN ENTRE LAS CÉLULAS  La supervivencia de los organismos multicelulares, depende de la armonía como trabajan las células de los tejidos, para que estos cumplan con sus funciones específicas.  Los órganos y sistemas deben funcionar organizada y sincrónicamente para cumplir con sus actividades.  La comunicación celular es un proceso por el cual las células se comunican para transmitir o intercambiar información.  Las respuestas pueden ser excitatorias, inhibitorias, o moduladoras.

3 Transmisión del mensaje Directa célula a célula A través de sinapsis Por difusión en el fluido intersticial Por la circulación corporal Forma de difusiónLocal General Dependencia específica Localización anatómica Localización anato- mica y receptores Receptores ComunicanteSinapsis Paracrina y autócrina Endçocrina Las uniones en abertura cumplen una función importantísima en la comunicación entre célula a célula directamente.

4 COMUNICACIÓN CELULAR RECEPTOR Células secretoras Liberadoras de señales quimicas o ligandos Célula receptora (blanco, diana u objetivo) Mensaje R R R R R R R R Ligando: molécula que es reconocida por otra, provocando una respuesta biológica Ligando, señal química, estímulo, Molécula mensajera hormona Receptores membranales e intracelulares R Receptor : molécula protéica que puede localizarse en la superficie o en el interior de la célula Dra. Judith de Rodas R

5 Fases de la comunicación celular  Primer mensajero ó mensajero extracelular (ligando)  Receptor: proteína específica que recibe el mensaje del mensajero extracelular, se localiza en la membrana, en el citosol o en el núcleo celular. L  Segundo memsajero: molécula no protéica que se activa a partir de la interacción del primer mensajero hidrofílioco, con su receptor específico de superficie. Acoplados a proteína G  Tipos de receptores De apertura de canal ionico Ligado a enzimas  Los ligandos pueden ser protéicos o esteroides, pero los receptores sólo protéicos.

6 Las señales químicas pueden ser: HIDROFÍLICAS: de naturaleza protéica HIDROFÍLICAS: de naturaleza protéica  Son moléculas pequeñas de acción rápida, con receptores de superficie (en la membrana) receptores de superficie (en la membrana) a.Poliéptidos (insulina, glucagón= hormonas) b.Pequeños péptidos: adrenalina, histamina acetil colina, serotonina (neurotransmisores). HIDROFOBICAS: lípidos o sustancias lipofílicas  Son moléculas grandes de acción lenta, a.Con receptores intracelulares:  Esteroideas, acido retinoico, tiroxina. b. Con receptores de superficie:  Prostaglandinas, leucotrienos,tromboxanos, etc.

7 SECUENCIA DE EVENTOS EN LA COMUNICACIÓN ENTRE CÉLULAS  Síntesis de la señal química por la célula secretora (emisora),  Exocitosis de la señal,  Transporte de la señal hacia la célula blanco o diana (célula receptora),  Recepción del mensaje por proteínas receptoras específicas en las células objetivo,  Cambios del metabolismo en célula receptora,  Finalmente eliminación de la señal.

8 Respuestas celulares a actividad de las señales químicas  Modificación de la actividad enzimática: activándo o inhibiéndo procesos  Cambios de la organización del citoesqueleto: según necesidades Cambios en la permeabilidad al paso de iones por acción de neurotransmisores, iones por acción de neurotransmisores,  Activación de la síntesis de ADN y ARN  Activación o represión de los genes

9 Complejo ligando-receptor de superficie Señal lipofilica Receptor intracelular Señal hidrofílica Receptor extra celular Activación de segundos mensajeros Citoplasma Espacio Extracelular

10 El reconocimiento de la señal  Los ligandos proteicos o esteroideos, forman complejos con receptores específicos extra o intracelulares.  Las células que responden a las señales son llamadas objetivo (blanco, diana) o receptora de la señal.  El complejo ligando-receptor transmite el mensaje al interior de la célula para obtener una respuesta biológica específica (transducción de la señal).

11 Tipos de receptores

12 Receptores acoplados a proteína G o a Tirosina kinasa Proteina G unida al receptor Factor de crecimiento Factor de crecimiento MAPK señalizando hacia el núcleo

13 LIGANDOS HIDROFILICOS  Interactúan con receptores de superficie,  La señal no entra a la célula, entra a la célula,  Utilizan 2dos. mensajeros: (AMPc, GMPc, Ca ++,IP 3, Diacil glicerol (AMPc, GMPc, Ca ++,IP 3, Diacil glicerol Señal protéica Receptor de superficie Complejo ligando receptor membralal Baja concentración de 2dos. mensajeros Alta concentración de 2dos. mensajeros

14 LIGANDOS HIDROFÓBICOS  Transporte por proteínas específicas,  Atraviesan fácilmente la membrana,  Receptores intra- celulares, celulares,  Generalmente no requieren segundos mensajeros,  Producen activación de genes en el núcleo Proteína transportadora en la sangre Receptor citosólico Complejo Hormona receptor Alteración de la transcripción de genes específicos Receptor nuclear Núcleo Hormona

15 Variedad de Receptores a. Extracelulares (ransductores de señales hidrofílicas) son 3 grupos:  Los que abren canales iónicos por efecto del ligando (ionotrópicos)  Acoplados a proteína G  Receptores con actividad enzimática (de tirosina cinasa) b. Intracelulares: para señales hidrofóbicas (citosólicos o hidrofóbicas (citosólicos o nucleares) nucleares) Todos los receptores son proteinas

16 Receptores de ligandos hidrofóbicos  Son protéicos  Su localización es citosólica es citosólica o intranuclear, o intranuclear,  La interacción hormona-receptor hormona-receptor desencadena desencadena eventos de acción eventos de acción lenta. lenta. R R R R R R R Ligando esteroideo Receptores intracelulares

17 Receptores acoplados a proteína G  Llamados de superficie ó membranales  Pueden estar apagados o encendidos  Comunican con el citoplasma estimulando proteínas G,  Proteínas G por efecto del ligando unido al receptor, se auto activan o desactivan.  Proteína G, activada envía señales a enzimas adenil ó guanil ciclasas que actúan sobre ATP ó GTP AMP c ó GMP c (2do. mensajero o mensajero intracelular)

18 RECEPTORES DE MEMBRANA (extracelulares o de superficie)  Son proteínas que recocen moléculas con señales, Ej: recocen moléculas con señales, Ej: hormonas protéicas, o péptidos. hormonas protéicas, o péptidos.  La unión receptor- señal, produce respuestas señal, produce respuestas específicas intra específicas intra celulares: señales de transducción. celulares: señales de transducción. Señales químicas Receptores

19 Transdución de señal hidrofílica Núcleo R R R R R R Receptores Membranales Proteína G Citosol α β γ GDP GTP Ligando Adenil ciclasa P-G ATP AMPc Kinasas Glucogenólisis Fosforilación de glucosa Medio extracelular MembranaMembrana

20 Receptores hidrofílicos  Forman canales iónicos Ligando Receptor de membrana Señal de transducción Guanilil ciclasa GTP GMP c = 2do. mensajero (1er. Mensajero)

21 Transducción de la señal para ligandos acoplados a protéina G  El efecto cascada que es disparado por la proteína G activa,  La proteína G posee 3 subunidades proteicas alfa, beta y gamma.  En su forma inactiva las 3 subunidades se encuentran unidas, la alfa tiene el GDP.  El receptor activa la proteína G, la subunidad alfa libera el GDP, pega GTP y se separa de las subunidades beta y gamma

22 Ejemplos de acción de la proteína G Apertura de canal de K Prot. G Ad. C Canal de potasio dependiente de proteina G

23 Receptores acoplados a proteína G (para adrenalina, glucagón, serotonina))

24 Tirosina cinasas y Ras Tirosina cinasas y Ras  Ras son familias de proteínas adaptadoras para la transducción de señales de la membrana al citosol, para control de la proliferación y diferenciación celular,  Interactúan con proteínas G y desencadenan la activación de segundos mensajeros que pueden ser AMP, GMP, IP 3 o DAG.

25 Receptores acoplados a tirosina Kinasa  MAP kinasas: son proteínas activadas por mitógenos (inductores de proliferación y diferenciación celular, inflamación, apoptosis, cáncer,  Reguladas por señales extracelulares como: insulina, factores de crecimiento,  Se activan por receptores acoplados a tirosin cinasas que activan proteínas G o RAS.

26 Receptores asociados a tirosina cinasa (eritropoyetina, interferones)

27 Segundos mensajeros  Son moléculas que transmiten señales de ligandos con receptores membranales (extracelulares, de superficie) al interior de la celula. Variedad de segundos mensajeros (o mensajeros intracelulares): AMP C Activa variedad de kinasas AMP C Activa variedad de kinasas IONES CALCIO Necesario para la contracción múscular IONES CALCIO Necesario para la contracción múscular Inositol fosfato (IP 3 ) Inositol fosfato (IP 3 ) Libera calcio Diacil glecerol Activa proteinas Diacil glecerol Activa proteinas kinasas kinasas

28 Fosfolipasa C familia de enzimas intracelulares y de membrana en organismos eucariotas que participa en los procesos de transducción de señales Las fosfolipasas C participan en el metabolismo de los fosfatidilinositol bifosfato (PIP 2 ) y las vías calcio-dependientes de la señalización celular relacionados con lípidosenzimaseucariotastransducción de señalesmetabolismofosfatidilinositol bifosfatocalciolípidos Cataliza la reacción hidrolizando al fosfatidil inositos en IP3 y DAGproductos de la reacción son el inositol 1,4,5-trifosfato (IP 3 ) y el diacilglicerol (DAG). Tanto el IP3 como el DAG tienen funciones individuales, participando en el movimiento de calcio dentro del citosol y estimulando la fosforilación de las cadenas ligeras de miosina, respectivamente.inositol 1,4,5-trifosfatodiacilglicerolcalciocitosolmiosina

29 Función de la fosfolipasa C  La PLC participa en mecanismos catalíticos que generan inositol trifosfatos (IP 3 ) y diacilglicerol (DAG). Estas moléculas modulan la actividad de proteínas hacia abajo en la cascada de señalización celular. el IP 3 es soluble y difunde a través del citoplasma e interactúa con receptores específicos IP 3 del retículo endoplásmico, causando la liberación de calcio, elevando así las concentraciones de calcio intracelular. inositol trifosfatosdiacilglicerolretículo endoplásmicocalcioinositol trifosfatosdiacilglicerolretículo endoplásmicocalcio

30 Síntesis de 2dos. mensajeros  AMPc: por acción de la adenil ciclasa, a partir de ATP. de ATP.  GMPc: por la guanil ciclasa a partir de GTP.  CA++: liberado del retículo endoplásmico o entra al citosol del espacio extra celular entra al citosol del espacio extra celular al abrirse canales específicos. al abrirse canales específicos.  IP 3 y Diacil glicerol: por hidrólisis del fosfatidil inositol, por acción de la fosfolipasa C. inositol, por acción de la fosfolipasa C.

31 Algunas proteinas G usan como segundos mensajeros  Trifosfato de inositol (IP3)  Diacil glicerol (DAG)s Fosfo lipasa C b Fosfato de inositol Proteína G p Obtenidos de la hidrólisis del fasfatidil inositol (fosfolípido de membrana) por la fosfolipasa C.

32  El óxido nítrico (NO):  Gas hidrofóbico sintetizado en distintas células del organismo por la oxido nitrico sintetasa a partir del aminoácido arginina,  Esencial como molécula de señalización celular, actúa como 1ro. Y 2do. Mensajero,  Tiene un papel relevante en el cerebro y en el sistema cardiovascular.  Implicado en varias enfermedades debido a déficit de producción o biodisponibilidad, Ej: hipercoleresterolemia, diabetes, hipertensión, envejecimiento, tabaquismo, disfunción eréctil e insuficiencia cardiaca

33 Eliminación de la señal  Por difusión hacia el espacio extracelualr  Por inactivación enzimática: colinesterasas, monoaminoxidasas (MAO) entre otras.  Por recaptación y degradación lisosómica.

34 Gracias por su atención  udas??? Próxima semana corto sobre uniones y MEC