2013-seÑales quÍmicas entre cÉlulas

Señales Químicas entre Células

Dra. María Mercedes Soberón Lozano

¿De qué manera las células reciben la

información procedente del medio

externo?

¿De qué manera las células

trasmiten la información a

otra célula?

Señales química entre células:- Tipos de señales. - Moléculas de señalización. - Tipos de moléculas.

Receptores - Intracitoplasmáticos. - Receptores de superficie: Receptores asociados a canales. Receptores ligados a proteína G.

Mecanismos de transducción

Puntos a tratar

Una célula animal depende de múltiples señales extracelulares

Señales (A, B, C) para sobrevivir.

Señales adicionales (F, G) para proliferar.

Otras señales (D, E) para diferenciarse.

Si se priva a las células de todas esas señales, inician un programa de muerte celular.

proliferar

supervivencia

FG

D E

En realidad la interrelación entre ambos es tan estrecha, que pueden considerarse como uno solo: el gran sistema neuroendocrino.

En organismos pluricelulares la comunicación se realiza y coordina por medio de dos sistemas: el nervioso y el

endocrino u hormonal

1) ENDOCRINA

Células animales pueden enviarse señales entre sí de diversas maneras:

Señales moleculares secretadas y

distribuidas por el torrente circulatorio hacia la totalidad del

organismo, para ejercer su acción reguladora sobre células blanco

localizadas habitualmente a

distancias considerables 

Célula endocrinaReceptor

Célula diana

Torrente sanguineo

Hormona

Célula diana

1) ENDOCRINA

Hormonas

Son transportadaspor la sangre

hasta las células diana.

2) PARACRINA Mediadores químicos locales

Comunicación entre células prácticamente cercanas sin que para ello exista una estructura especializada (como es el caso de la sinapsis).

Esta comunicación tiene un carácter netamente localEj: Inflamación local,

acción de óxido nítrico, alergenos, citoquinas.

Célula señalizadora

Mediador local

Célula diana

Papel del Óxido Nítrico (NO) en la Relajaciónde la Pared de un Vaso Sanguíneo

Terminal nerviosa activada

acetilcolina

NO sintasa activada

Rápida difusión

por membrana

NO unido a guanilato ciclasa

Rápida relajación de célula de músculo liso

Célula músculo lisoCélula endotelial

Mediadores químicos locales

Mediadores químicos locales

Factor de crecimiento epidérmico (EGF)

Lugar de origen: células diversas

Naturaleza química: proteína

Accion: Estimula la proliferación de las células epidérmicas y de muchos otros tipos celulares

En la neurotransmisión la célula presináptica libera al mensajero

para que actúe sobre la célula

postsináptica.

3) NEURONAL

Sinapsis colinérgica

(I), acetilcolina (AC). Esta puede almacenarse en vesículas (2) o liberarse directamente (3). Fuera del terminal sináptico, acetilcolina puede ocupar sitios receptores (R) en otra célula (4), en ella misma —autorreceptores, AR—(5), recaptarse (6)

Célula presináptica

Secreción química que afecta a la misma célula que secretó la sustancia.

Los receptores para la sustancia secretada están sobre la misma célula que la sintetizó.

Citoquinas suelen actuar, tanto sobre la misma célula que las produce (actividad autocrina) como sobre las células vecinas (actividad paracrina).

5) AUTOCRINA

En la neurotransmisión la célula presináptica libera al mensajero para que actúe sobre la célula postsináptica.

Este mismo mensajero va a actuar sobre la célula presináptica (o sea aquella que lo liberó) para "avisarle" que todavía hay neurotransmisor en el espacio sináptico y así evitar una nueva descarga de mensajero

5) AUTOCRINASinapsis colinérgica

Célula presináptica

Señalización dependiente de

contacto,

Requiere que sus células estén encontacto directo

membrana-membrana.

Requieren de receptores anclados

que no difunden en el medio

4) DEPENDIENTE DE CONTACTO

Célula señalizadora Célula diana

Molécula señalizadora unida a la

membrana

Recepción de señales

Transducción de señales

Respuesta de la célula

Transducción de la señal Conversión de una señal o estímulo exterior (A), en otra

señal o respuesta específica (B). Esa señal o respuesta es una secuencia de reacciones

bioquímicas dentro de la célula.

Secuencia de REACCIONES que actúan en cadena para la transducción de señales

señal

membrana

receptor

1. Reconocimiento de estímulo en superficie externa de

membrana mediante receptor específico integrado a

membrana

2. Transferencia de señal desde membrana hacia citoplasma

3. Transmisión de la señal a moléculas efectoras específicas que

están sobre superficie interna de membrana o en citoplasma

Respuestas desencadenadas en interior de la célula por proceso de transducción

Regulación de la expresión genética

(activación o inhibición de

genes)

Regulación de una vía metabólica

Cambios organización citoesqueleto

Cambios en permeabilidad

de iones a través de la membrana plasmática

Activación de muerte celular

Transducción de la señal

Mensaje es recibido a través de moléculas de señalización intracelulares que origina frecuentemente reacciones de fosforilación y defosforilación

Estas moléculas actúan como neurotransmisores y hormonas

Aminoácidos y derivados de aminoácidos

Glutamato

GlicinaAcetilcolina

AdrenalinaDopamina

H. tiroidea

Señales extracelulares

Gases

Óxido nítrico CO

Hormonas esteroideas

Aldosterona:

Estradiol

Testosterona:

Cortisol

Señales extracelulares

Péptidos, proteínas:

-Factores reguladores del hipotálamo, - Hormona antidiurética (ADH) - Oxitocina- Hormona adrenocorticotropa (ACTH) - Hormonas estimulante de melanocitos (MSH).- Glucagón, insulina- Gastrina, Secretina (Tracto gastrointestinal). - Calcitonina (G. tiroides).- Parathormona. (G. paratiroides)- Prolactina, FSH, LH, TSH.

Tipos de Hormonas

Eicosanoides presentes cuando hay dolor, inflamación, cambios en la presión sanguínea y la coagulación de la sangre. Existen fármacos que son empleados para tratar cefaleas e inflamación, éstos inhiben la síntesis de eicosanoides

Eicosanoides

Tromboxanos

Prostaglandinas

Leucotrienos

Señales extracelulares

De naturaleza proteica localizados en membrana.

Se unen a señal externa.

Como consecuencia de tal unión, inicia una serie de procesos a nivel celular que, en última instancia, determinan la respuesta fisiológica.

Receptor

Receptores ubicados en las

membranas.

Son específicos para hormonas tipo proteicas,

peptídicas y para adrenalina y

noradrenalina.

Tipos de Receptores

a) Receptores de superficie

Receptores ubicados en citoplasma.

Son específicos para hormonas

esteroideas casi en su totalidad.

Tipos de Receptores

b) Receptor intracelular

Receptores de superficie

1. Receptores que tienen actividad enzimática intrínseca

- R.Tirosina quinasa: fosforilan a proteínas en residuos de tirosina

- R. Insulina- R. Factor de crecimiento epidérmico

(EGF)

- R. con actividad de serina/treonina cinasa, es decir que fosforilan a las proteínas en estos aminoácidos

Representación esquemática de varios miembros del receptor tirosina quinasa (RTK)

Receptores de superficie

Receptores de superficie

El glutamato induce la apertura del canal iónico del receptor

NMDA y el ingreso de iones Ca++

al interior de la neuronaReceptor NMDA

2. Receptor canal iónico

Son canales iónicos regulados por un ligando desde el exterior de la célula.

- R. NMDA (N-metil D-aspartato)

- R. acetilcolina

Receptores de superficie

2. Receptor canal iónico

R. Nicotínico de acetilcolina

Na+

K+

Receptores nicotínico de acetilcolina en Sinapsis

(Acetilcolina)

Receptor GABA A(ác. gamma aminobutírico)

Al ser ocupado receptor GABA por las moléculas GABA, las columnas del receptor interactúan a su vez con el canal de Cl-

para abrirlo un poco.

Ello origina una hiperpolarización de la membrana, disminuyendo la excitabilidad de la misma.

Receptor canal iónico

Denominados receptores en serpentina.

Asociados, dentro de la célula, a proteínas G.

Trasfieren la señal de hormona o del trasmisor con ayuda de la proteína G a proteínas efectoras.

Receptores de superficie3. Receptor asociado a

proteína G

3. Receptor asociado a proteína G

Ejemplos :-Receptores adrenérgicos,- Receptores del olor.

Receptores de hormonas: - Glucagón- angiotensina- vasopresina - bradicinina.

Sus actividades están reguladas por la unión e hidrólisis de GTP.

Heterotrímero: subunidades , , .

Subunidad puede unirse a GTP o a GDP

Proteína G

2. Unión de hormona a receptor (R) de membrana.

3. Esto produce un cambio conformacional en receptor que deja expuesto un sitio para la fijación de proteína G

4. (R) interacciona con la subunidad de (G) permitiendo que la subunidad intercambie el GDP unido, por GTP.

GTPGDP

GDP

GDP

Mecanismo de acción

5. Salida de GDP provoca separación de subunidad de subunidades de (G). En subunidad se origina un sitio de unión para interacción con adenilato ciclasa (enzima que sintetiza segundos mensajeros: cAMP), o con un canal Iónico.

GTP

GTP

6. Subunidad se une a adenilato ciclasa y la activa, de modo que el ATP es convertido en AMPc.

ATP cAMP

7. GTP se hidroliza a GDP por actividad GTPasa de subunidad , devolviéndola a su conformación original y permitiendo de nuevo su interacción con subunidades .

GDP

Adenilato ciclasa inactiva

Adenilato ciclasa activa

ATP AMPc

Proteinquinasa inactiva

Proteinquinasa activa

TAG Lipasa inactiva

Control de la Actividad de la TAG lipasa en Células

Adiposas por un Sistema de Cascada mediado por AMP

cíclico (AMPc)

OH P

ATP

TAG Lipasa activa

Fosfatasa

GLUCAGON

Acción de la Proteína G en transducción de señales

Ruta de Fosfatidil Inositol

Fosfolipasa C activada

Fosfatidil inositol di P

Molécula señalizadora

Receptor unido a Proteína-G

Lumen del retículo

endoplásmico

Proteinquinasa C activadaSubunidad -Prot-G activada

Proteína fosforilada

IP3 como liberador de Ca++ Inositol 1,4,5-trifosfato (IP3) es el mecanismo

primario para liberar Ca++ de los depósitos intracelulares.

Fosfolípido de membrana fosfatidilinositol 4,5-difosfato (PIP2) es catalizado por fosfolipasa C en dos componentes, IP3 y diacilglicerol (DAG).

IP3 abre canales de Ca++ del RE, DAG (junto con Ca++) activa la proteína cinasa C, que a su vez activa a una proteína.

Unión del Ca2+ a calmodulina (cinasas CaM)

Receptores que están dentro de la célula y que luego de su unión con respectivo ligando migran al núcleo en donde el complejo ligante-receptor afectan directamente la transcripción de genes

Receptores intracelulares

Receptor androgénico de Hs. testosterona, dihidrotestosteronaReceptor de estrógenos, Receptor de glucocorticoides Receptor de progesterona

Receptor hormona tiroidea

Unión de la hormona al receptor nuclear (RN) produce:1. disociación de

proteínas de choque térmico (HSP),

2. la dimerización y traslado de RN al núcleo donde el RN se unirá a una secuencia específica del DNA, elemento de respuesta a hormonas (HRE).

3. El complejo RN-DNA recluta otras proteínas implicadas en la transcripción de genes diana, que expresarán proteínas que darán lugar a cambios en la función celular.

Receptor Nuclear intracelular

Receptor de Hormona tiroideaReceptor de hormona tiroidea (TR) formando heterodímero con receptor X retinoide.

En ausencia de ligando, TR se une a proteína correpresora.

Cuando el ligando unido a TR, se produce disociación de correpresor y reclutamiento de prot. coactivadora, que a su vez, recluta a RNA polimerasa, implicada en transcripción de genes diana y su traducción a proteínas que resultará en cambios de la función celular.

¡Fin de la

clase!