COMUNICACIÓN CELULAR Judith García de Rodas Salón 207

Evidencias de aprendizaje: Al finalizar la actividad el estudiante podrá: Describir los mecanismos que permiten que ocurra la comunicación celular. Enumerar la variedad de moléculas que participan en la interacción ligando-receptor Explicar la importancia de la comunicación celular en el metabolismo.

Distintas formas de comunicarse las partes de nuestro cuerpo

Tipos de comunicación celular Endócrina: Parácrina: (sinapsis) Autócrina: Yuxtácrina (neurotransmisón): Gaseosa: (NO y CO) Celula-célula: por uniones tipo Gap

Tipos de señalización celular Paracrina: la señal actúa sobre células vecinas, Ej: sinápsis Endocrina: la señal viaja por el torrente sanguíneo y alcanza células lejanas;

Autocrina: la señal regresa la misma célula de la cual salió (así ocurre con la coagulación) Yuxtácrina(Neurotransmisión): la señal es liberada de la célula emisora al espacio sináptico, donde es captada por la célula receptora Mediante gaps: la señal se difunde desde la célula emisora a la receptora directamente, mediante uniones comunicantes citoplasma a citoplasma.

Complejo ligando receptor molécula que al ser reconocida por otra puede provocar una respuesta biológica Ligando, señal química Células secretoras Liberadoras de señales quimicas o ligandos R R Célula receptora (blanco, diana u objetivo) R Mensaje R RECEPTOR R R R R Receptor : molécula que al interactuar con un ligando específico, desencadena una respuesta biológica R

El reconocimiento de la señal Cada organismo libera distintos tipos de señales químicas denominadas ligandos. Los ligandos forman complejos con receptores específicos. Cada tipo celular responde a distintas señales y cada interacción ligando-receptor se socia a una función particular. El complejo ligando-receptor transmite el mensaje al interior de la célula, para obtener una respuesta biológica específica. Así se ransduce la señal.

Ciertas moléculas pequeñas y/o hidrófobas atraviesan la membrana celular y se unen a receptores internos y suelen unirse al DNA y actuar como factores de transcripción. Los receptores de membrana son variados, pueden formar parte de canales iónicos, presentar actividad enzimática o estar asociados con enzimas. Existen receptores que activan una proteina adaptadora, la proteína G, que transmite el mensaje al siguiente intermediario.

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, objetivo 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.

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

Ligandos y Receptores Los ligandos: (1ros. mensajeros o señales químicas), son moléculas de naturaleza proteica o lípidos, ponen en contacto células vecinas o distantes. Los receptores: Casi todos son proteicos, se localizan, en la membrana, citosol, ó núcleo. Las células de mamíferos poseen diversos tipos de receptores, por ejemplo: a. de factores de crecimiento , hormonas, b. acoplados a proteínas "G" o fosfolipasa C

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

Complejo ligando-receptor Señal hidrofílica: de respuesta rápida Señal lipofilica: de respuesta lenta Receptor extra celular Receptor intracelular Activación de segundos mensajeros Citoplasma

El reconocimiento de la señal Los ligandos variados, forman complejos con receptores específicos extra o intracelulares Cada célula responde a un conjunto de señales y es llamada célula 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).

LIGANDOS HIDROFÓBICOS Transporte por proteínas específicas, Atraviesan fácilmente la membrana, Receptores intra- celulares, No requieren 2dos. mensajeros, actuan Actúan generalmente en el núcleo. Proteína transportadora en la sangre Hormona Receptor citosólico Núcleo Complejo Hormona receptor Receptor nuclear Alteración de la transcripción de genes específicos

LIGANDOS HIDROFILICOS Interactúan con receptores de superficie, La señal no entra a la célula, Utilizan 2dos. mensajeros: (AMPc, GMPc, Ca++,IP3, Diacil glicerol u Oxido nitrico Complejo: ligando receptor membranal Señal protéica Receptor de superficie Alta concentración de 2dos. mensajeros Baja concentración de 2dos. mensajeros

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 nucleares) Los receptores son moléculas protéicas

Receptores acoplados a proteína G Llamados de superficie ó membranales Pueden estar apagados o encendidos Comunican con el citoplasma estimulando proteínas acopladoras “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 AMPc ó GMPc (2do. mensajero o mensajero intracelular)

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

Transdución de señal hidrofílica Receptores Membranales Ligando Medio extracelular Proteína G α R GDP Citosol R γ β GTP Memb rana Fosforilación de glucosa Glucogenólisis P-G Núcleo ATP Adenil ciclasa Kinasas R AMPc R AMPc AMPc Efecto de la adrenalina o insulina para la formación de ATP R R

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

Transducción de la señal para ligandos acoplados a protéina G Efecto cascada disparado por la proteína G activa, que 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 para activar a la adenil ciclasa

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

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

2. Receptores de canal iónico Receptores que abren canales (acetil colina) LIGANDO Na+ Exterior Citosol Acetil Colina: Ligando hidrofilico con receptores de superficie, interactúa con proteína G y Adenil ciclasa para liberar segundos mensajeros AMPc ó GMPc. Na+ Respuesta: Apertura de canal

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.

Receptores acoplados a tirosina cinasa Ras: son moléculas adaptadoras que activan a las tirocina cinasas Son transductores de la señal, por varias vías al interior de la célula, Controlan la proliferación y diferenciación celular Pertenecen a la superfamilia ATPasas monoméricas entre las que se cuentan las Rho y Rab. Proteinas G: multimérica, se activa por receptor membranal y estimula a la Adenil o Guanilil ciclasas para la hidrólisis de nucléotidos de ATP ó GTP para la obtención de segundos memsajeros: AMPc y GMPc

Receptores asociados a tirosina cinasa (eritropoyetina, interferones)

Los receptores asociados a tirosina cinasas: Son activados por factores de crecimiento (ligandos, estímulos, señales químicas ) Desencadenan cascadas de señalización intracelular, similares a la proteína G (fosforilaciones de treonina y serina) Regulan eventos transcripcionales esenciales para la proliferación y diferenciación celular (en primeras fases del desarrollo embrionario)

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, IP3 o DAG.

Receptores de actividad intrínseca

Segundos mensajeros Son moléculas que transmiten señales desde ligandos extracelulares, al interior de la celula. Variedad de segundos mensajeros (o mensajeros intracelulares): AMPC activa variedad de kinasas IONES CALCIO Necesario para la actividad del múscular Inositol fosfato (IP3) Libera calcio Diacil glecerol Activa proteinas kinasasc

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 (PIP2) y las vías calcio-dependientes de la señalización celular relacionados con lípidos Cataliza la reacción hidrolizando al fosfatidil inositos en IP3 y DAGproductos de la reacción son el inositol 1,4,5-trifosfato (IP3) 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.

Función de la fosfolipasa C La PLC participa en mecanismos catalíticos que generan inositol trifosfatos (IP3) y diacilglicerol (DAG). Estas moléculas modulan la actividad de proteínas hacia abajo en la cascada de señalización celular. el IP3 es soluble y difunde a través del citoplasma e interactúa con receptores específicos IP3 del retículo endoplásmico, causando la liberación de calcio, elevando así las concentraciones de calcio intracelular.

Síntesis de 2dos. mensajeros AMPc: por acción de la adenil ciclasa, a partir de ATP. GMPc: por la guanil ciclasa a partir de GTP. CA++: liberado del retículo endoplásmico o entra al citosol del espacio extra celular al abrirse canales específicos. IP3 y Diacil glicerol: por hidrólisis del fosfatidil inositol, por acción de la fosfolipasa C.

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

Algunas proteinas G usan como segundos mensajeros Trifosfato de inositol (IP3) Diacil glicerol (DAG)s Síntesis a partir del fosfatidil inositol por la fosfolipasa C (fosfolípido de la membrana) Fosfato de inositol Fosfo lipasa Cb Proteína Gp

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

Actividad de los antidepresivos (señales) para estimular la actividad neuronal Síntesis de NO

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

TAREA intraaula, individual Elabore un diagrama de flujo de la interacción ligando-receptor que explique cómo ocurre la señalización celular Explique ¿porque los ligandos hidrofílicos requieren de segundos mensajeros y los hidrofóbicos no? Cuál es la diferencia entre 1ros. Y 2dos. Mensajeros? Qué relación existe entre proteínas G, adenil ciclasa y segundos mensajeros? Los receptores de ligandos lipofílicos se localizan sólo intracelularmente? (razone su respuesta) Elabore un mapa conceptual que resuma la cascada de eventos en respuesta a la acción de la adrenalina o insulina, Existen enfermedades asociadas a interrupción de señalización por proteínas G en humanos? Cuáles son y que función tienen los mensajeros intracelulares?

Gracias por su atención dudas???