comunicación intercelular: señalización comunicación intercelular

Enrique Castro, 2003

1© 2010 Enrique Castro

Comunicación intercelular: SeñalizaciónComunicación intercelular: Señalización

➢Señalización extracelularModos de comunicaciónReceptores y hormonas

➢Receptores nuclearesEstructura de hormonas y receptores

Mecanismos de acción

➢Receptores de membranaTransducción y Segundos mensajerosTipos y mecanismos generales

➢Señalización extracelularModos de comunicaciónReceptores y hormonas

➢Receptores nuclearesEstructura de hormonas y receptoresMecanismos de acción

➢Receptores de membranaTransducción y Segundos mensajerosTipos y mecanismos generales

➢Receptores acoplados a proteínas GTransducción por proteínas Gruta de AC/cAMP

ruta dePLC/IP3/Ca2+

Ruta NO/cGMP

➢Receptores Tirosina-quinasasMecanismos generales Receptor de EGF

Receptor de insulina

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Modos de comunicación intercelularModos de comunicación intercelular

Comunicación por molécula secretada

(extracelular, difusible)

mensajero,molécula señal

emisor

dianas

receptor

diana

Receptor Nuclear

Comunicación citosólica directa

(intracelular, difusible, via gap junctions)

Comunicación por contacto celular

(extracelular, no difusible)

ReceptorMol. señal

Receptor

Mol. señalhidrofílica

Receptor

Mol. señalhidrofóbica Proteína

transportadora

Receptor de membrana



Ciclo de las señales intercelularesCiclo de las señales intercelulares

➢1. Síntesis de la molécula señal por la célula emisora

➢2. liberación al medio de la molécula señal

➢3. Transporte de la señal hasta la célula diana

➢4. Detección por una proteína receptora específica

➢5. Accción (respuesta): cambio en el metabolismo intracelular, función o programa de desarrollo por el complejo señalreceptor

➢6. Eliminación de la señal y terminación de la respuesta celular



Señalización: Regulación de la actividad celularSeñalización: Regulación de la actividad celular Señalización por

receptores de membrana

• Segundo mensajero intracelular• Regulación de la actividad enzimática

• Factores de transcripción controlados por hormonas

• Regulación de la expresión génica

Señalización por receptores nucleares

Quinasas / fosfatasasProteínas GcAMP / Ca2+

Co-activadoresCo-represoresHAC/HDAC

AB

CDE

F

G

H

Nuevas proteínas



Tipos de señalización intercelularTipos de señalización intercelular

S. autocrina

S. paracrina

Coordinación intratisular

S. endocrina S. neurocrina

Acción local Acción a distancia

glándula endocrina

neurona emisora

vasosaxón

Tejido diana

célula diana

Coordinación intertisular

• Lenta

• Baja [M]

• Rápida

• Alta [M]

Cooperación intercelular

axón• Lenta

• Baja [M]

• Rápida

• Alta [M]



Mecanismos de especificidadMecanismos de especificidad

➢ Esp. de unión➢ Esp. de efector

Varios mensajeros

Células endocrinas

Células diana

Receptores específicos de hormona

Com. hormonal

Com. neurocrina

Proyección topográfica

neuro-transmisor

nAchR

Músculo esquelético contracción

nAchR

Médula suprarrenal secreción

Músculo cardíaco relajación

Glándula salivar secreción

mAchR mAchR

Acetilcolina (Ach)



Señalización combinatoriaSeñalización combinatoria

Cóctel combinado• No hay señales únicas(master commander)

• Graduación• Cooperación / integración

Cóctel combinado• No hay señales únicas(master commander)

• Graduación• Cooperación / integración



Propiedad Esteroides Tiroideas Péptidos yproteínas

Neuro-transmisores

Regulación de lasíntesis

Si Si Si Si

Almacenamiento No Como proteína Gránulos desecreción

Vesículas desecreción

Mecanismo desecreción

Difusión pasiva através de membrana

Proteolisis ydifusión

Exocitosis Exocitosis

Unión a proteínasplasmáticas

Si Si Muy raro No

Vida mediaextracelular

Horas Dias minutos segundos

Mecanismo deeliminación

Metabolizaciónenzimáticaintracelular

Metabolizaciónenzimáticaintracelular

Hidrólisisextracelular

Recaptación,inactivaciónextracelular

Duración de laacción

Horas a días Días Minutos-segundos

Segundos-milisegundos

Tipo de receptor intracelular nuclear De membrana De membrana

Mecanismo deacción

Control directo de latranscripción

Control directode latranscripción

2º mensajerocitosólico

2º mensajerocitosólico ocorrientes iónicas

Características de las señales extracelularesCaracterísticas de las señales extracelulares

Receptores Nucleares Receptores de membrana



Clase Síntesis Alcance Acción Estructura

Hormonas Glándulaendocrina

Circula ensangre

Variablerápida (Adr)lenta (tiroideas)

Aminas (Adr)Esteroides (cortisol)Proteínas (FSH, LH) Péptidos (MSH, ACTH)

Neurotransmisores Terminalespresinápticos

Hendidurasináptica

Muy rápida,transitoriams-min

Aminas (NA, Ach, 5-HT)aa (Glutamato, GABA)péptidos (opioides)

Neuromoduladores Neuronas,sinapsis

paracrino Sostenida, varios minutos

Adenosinapéptidos (NPY, endorfinas)

Factores decrecimiento

Célulasinespecíficas

Autocrina/paracrina

Sostenidahoras-diasMitogénesis,diferenciación

Proteínas(EGF, IGF, NGF, TGF)

Citoquinas Célulasinespecíficasleucocitos

Autocrina/paracrina

Sostenida horas-diasproliferación,diferenciación

Proteínas, (Interferones,interleuquinas, IL, TNF)

Autacoides diversas Autocrina/paracrina

variable Aminas,péptidos

Nombres, clases y tipos de mensajerosNombres, clases y tipos de mensajeros



Señalización ultrarápida: transmisión sinápticaSeñalización ultrarápida: transmisión sináptica

Neurona motora

Fibra muscular

Placa motora

Transmisión nerviosa: eléctrica intracelular

Transmisión sináptica y neuromuscular• Permeabilidades iónicas de la membrana• Receptores ionotrópicos

Escala de tiempo ultra-rápida

Transmisión sináptica y neuromuscular• Permeabilidades iónicas de la membrana• Receptores ionotrópicos



Respuestas rápidas: control de la glucemiaRespuestas rápidas: control de la glucemiaIngestión de azúcar

Curva de tolerancia a la glucosa

Hiperglucemia:hígado toma glucosa de la sangre

Hipoglucemia:hígado vierte glucosa a la sangre

Mecanismo hormonal:Regulación de la actividad enzimática



Respuestas lentas: ciclo menstrualRespuestas lentas: ciclo menstrual



Receptores de membranaReceptores de membrana

➢Cascadas de transducción Organización funcional Motivos comunes

➢Mecanismos de transducción R. ionotrópicos R. acoplados a proteínas G (7TM)

R. RTK y similares (1TM) Actividad en zimática intrínseca- Guanilato ciclasas / fosfatasas- S/T-quinasas- Y-quinasas

Reclutan enzimas- SF R. de citoquinas- SF R. de TNF

➢Cascadas de transducción Organización funcional Motivos comunes

➢Mecanismos de transducción R. ionotrópicos R. acoplados a proteínas G (7TM) R. RTK y similares (1TM) Actividad en zimática intrínseca- Guanilato ciclasas / fosfatasas- S/T-quinasas- Y-quinasas

Reclutan enzimas- SF R. de citoquinas- SF R. de TNF



Cascadas de transducción de señalesCascadas de transducción de señalesseñal

Transducción

Respuestas

Receptor

Especificidad• Receptor-ligando

Amplificación• Enzimático

Terminación• Constitutiva, esencial• GTPasa de proteínas G

Regulación• Desensibilización/adaptación• Integración:

Sensibilidad• graduada/sigmoidal

agonista

antagonista

A

A*

⊕B

B*

⊕C

C*

⊕10

100

1000

x10señal

receptor⊕

⊗

respuesta

señal

T

convergencia

T

divergencia

estímulo

Res

pues

ta

Sigmoidalinterruptor (switch-like)

hiperbólicagraduada

Especificidad• Receptor-ligando

Amplificación• Enzimático

Terminación• Constitutiva, esencial• GTPasa de proteínas G

Regulación• Desensibilización/adaptación• Integración:

Sensibilidad• graduada/sigmoidal



Niveles de señalizaciónNiveles de señalización

Hormona(1er Mensajero)


Segundo mensajero

Quinasas efectoras

IP3/Ca2+

PKA PKC PKGCaMPK

cAMP cGMPDAG

MAPK p38 SAPK

MEK

Src

Acciones

Transducción de señal

AC PLC

NO

MEKMEK

IRS

JakGrb, SHC

G pequeñasras

Proteínas G

MEKKs

S/T-quinasasS/T-quinasas

cross-talk

Y-quinasas

Y-quinasas

Interacciones proteína-proteína

GPCR



Segundos mensajerosSegundos mensajeros

Característicos • Intracelulares• Moléculas pequeñas (bajo Mr, no proteínas)• Difusibles• Unen a S/T-quinasas (u otros efectores)

Especiales (indirectos)• IP3: activa IP3R• NO: intra/extracelular, activa GC

Característicos • Intracelulares• Moléculas pequeñas (bajo Mr, no proteínas)• Difusibles• Unen a S/T-quinasas (u otros efectores)

Especiales (indirectos)• IP3: activa IP3R• NO: intra/extracelular, activa GC



Esquemas comunes en vías de señalización (1)Esquemas comunes en vías de señalización (1)

Proteínas G: GTPasas controladoras• Interruptor molecular• Amplificación (ganancia)

Formaactiva

Formainactiva

hidrólisis(endógeno)

Intercambio GDP/GTP(catalizado por receptor)

actividad GTPasa intrínseca(reloj molecular)

terminación de la señal

• Heterotriméricas (GPCR)• GTPasa constitutiva

• Pequeñas (bajo Mr)• GTPasa activable• Multifunción• Multiples familias

Factores GEF

Factores GAP

Proteínas G: GTPasas controladoras• Interruptor molecular• Amplificación (ganancia)

• Heterotriméricas (GPCR)• GTPasa constitutiva

• Pequeñas (bajo Mr)• GTPasa activable• Multifunción• Multiples familias




Fosforilación de proteínas• quinasas/fosfatasas• actividad/unión

Formadesfosforilada

Formafosforilada

Proteína quinasa

Proteína fosfatasaterminación de la señal

• Actividad enzimática• Capacidad de unión

•Reclutamiento•Translocación

• S/T: quinasas efectoras• Y: transducción• H: quinasas efectoras

Fosforilación de proteínas• quinasas/fosfatasas• actividad/unión

• Actividad enzimática• Capacidad de unión

•Reclutamiento•Translocación




Proteínas adpatadoras• Dominios proteína-proteína• Complejos de señalización• Andamiajes moleculares

acción

acción

Complejo de señalización

(Signalosometransductiosome)

enzimasefectoras

Cambio conformacional(inducido por ligando)

ligando

receptor

Proteína adaptadora

• Dos dominios P/P• Andamio molecular

Proteínas adpatadoras• Dominios proteína-proteína• Complejos de señalización• Andamiajes moleculares

• Dos dominios P/P• Andamio molecular



Clasificación de receptores de membranaClasificación de receptores de membrana

Canales activados por transmisor• Varios TM (2-6)• Oligómeros constitutivos (3-5)• Canales iónicos transmembrana

R. acoplados a proteínas G (GPCR)• 7 TM• Monómeros/dímeros constitutivos• Sin actividad enzimática (GEF)

R. de segmento transmembrana único (1TM)• 1 TM• Oligomerización inducida por ligando

• SF Receptores ionotrópicos• SF Receptores metabotrópicosCon actividad enzimática intrínseca• F. Rec. guanilato-ciclasas (membrana)• F. Rec. Tyr-fosfatasas (CD45)• SF Receptor de TGF (S/T-quinasa)• SF Receptores Tyr-quinasas (RTK)

Sin actividad, Reclutan enzimas• SF Receptor de citoquinas• SF Receptor de TNF (dominios de muerte)• SF Integrinas (contacto intercelular)

Tyr-quinasas solublesJakSrcLck

Canales activados por transmisor• Varios TM (2-6)• Oligómeros constitutivos (3-5)• Canales iónicos transmembrana

R. acoplados a proteínas G (GPCR)• 7 TM• Monómeros/dímeros constitutivos• Sin actividad enzimática (GEF)

R. de segmento transmembrana único (1TM)• 1 TM• Oligomerización inducida por ligando

• SF Receptores ionotrópicos

• SF Receptores metabotrópicos

Con actividad enzimática intrínseca• F. Rec. guanilato-ciclasas (membrana)• F. Rec. Tyr-fosfatasas (CD45)• SF Receptor de TGF (S/T-quinasa)• SF Receptores Tyr-quinasas (RTK)

Sin actividad, Reclutan enzimas• SF Receptor de citoquinas• SF Receptor de TNF (dominios de muerte)• SF Integrinas (contacto intercelular)



Receptores ionotrópicosReceptores ionotrópicos

Estructura• Varios TM (2-6)• Oligómeros constitutivos (3-5)• Tres familias principales

Función• Unión cooperativa de 2 ligandos• Canales iónicos transmembrana• Corrientes/potenciales eléctricos transmembrana

6,5 nm

Bicapa lipídica

nAchRpentámeros

iGluRpentámeros ?

P2X (ATP)trimeros ?

4 TM

3+2 TM

2 TM

AchNa+,K+

Corriente eléctrica

• Transmisión sináptica rápida• Transmisión neuromuscular

Estructura• Varios TM (2-6)• Oligómeros constitutivos (3-5)• Tres familias principales

Función• Unión cooperativa de 2 ligandos• Canales iónicos transmembrana• Corrientes/potenciales eléctricos transmembrana

• Transmisión sináptica rápida• Transmisión neuromuscular

I=nº iones / sN av

⋅F



γβ

α GDPE

γβ

α GDPE

γβ

α GTPE

γβ

αGTPEγ

βα GDP

E

Acción

Intercambio GDP/GTPDisociación

Unión al efectoractivación

Hidrólisis GTPreasociación

GTP

GDP

Pi

extracelular

intracelular

N

C

extracelular

7TM

Unión de ligando

Unión a G

i1 i2 i3

e1e2 e3 R

H

RH*

RH*RH*

Receptores acoplados a proteínas GReceptores acoplados a proteínas G

Unión de ligandointeracción con proteína G

➢ Estructura➢ Mecanismo• 7TM• N extracelular (unión ligando)• C intracelular

➢ Ligandos• Aminas DA, NA, Adr, 5HT• Péptidos SP, BK, ACTH, glucagón• H. Polipeptídicas FSH, LH• Prostaglandinas

➢ Estructura ➢ Mecanismo• 7TM• N extracelular (unión ligando)• C intracelular

➢ Ligandos• Aminas DA, NA, Adr, 5HT• Péptidos SP, BK, ACTH, glucagón• H. Polipeptídicas FSH, LH• Prostaglandinas



Receptores GuanilatociclasaReceptores Guanilatociclasa

A B C

Estructura• 1 TM• N extracelular

Función• Guanilato ciclasa de membrana• Receptores de: ANP (péptido atrial natriurético) (pérdida de Na+ por riñon) F. quimiotácticos de esperma Guanilina (enteropéptido) (secreción de fluidos, intestino)

D. similar a Y-quinasa(no funcional)

D. ciclasa(catalítico)

ANP

PPi

GTP cGMP

Oligomerización?

D. extracelular distintivo

AC

EGF

GC soluble

GC

enterotoxinasdiarreas

Estructura• 1 TM• N extracelular

Función• Guanilato ciclasa de membrana• Receptores de: ANP (péptido atrial natriurético) (pérdida de Na+ por riñon) F. quimiotácticos de esperma Guanilina (enteropéptido) (secreción de fluidos, intestino)



Receptores S/Tquinasas: SF Receptor de TGFβReceptores S/Tquinasas: SF Receptor de TGFβ

Estructura• 2 tipos de subunidades• 1 TM• N extracelular• dominios S/T-quinasa• transfosforilación

Función• Proteína S/T-quinasa• Vía Smads (R, Co, I)• Activador transcripcional• Diferenciación, antimitótico (p21)

TTSGSGSGLPMotivo GS

D. S/T-quinasa(activo) D. S/T-quinasa

(inactivo)

activador

Tipo ITipo IIligando

Transfosforilaciónactivadora

Tipo IITipo I

4. II fosforila I5. I activado fosforila Smads

6. heterodimerización

7. translocación

8. heterotrímero

Fast-1

3. oligomerización

R-Smad

Co-Smad

Gen diana

Tipo III (-glicano)presentación

tetrámeroactivo

9. transcripción

TGFBMPGDFActivinas

morfogenéticos

Estructura• 2 tipos de subunidades• 1 TM• N extracelular• dominios S/T-quinasa• transfosforilación

Función• Proteína S/T-quinasa• Vía Smads (R, Co, I)• Activador transcripcional• Diferenciación, antimitótico (p21)



Y Y

transfosforilación y activación

dimerización inducida por ligando

ss

ss ss

D. similar a Ig

D. rico en Cys

EGF-R

R. insulinaIGF-R

NGF-R FGF-RPDGF-RCSF-R

VEGF-R

N

C

extracelular

1TM

Clase I

Clase II Clase III

Y Y -PP-SH2

reclutamientovia SH2

fosforilación de sustratos

P-Y

extracelular

MAPK

Superfamilia de receptores TyrquinasaSuperfamilia de receptores Tyrquinasa

R. Factores de crecimientomitógenos

RTK• Un único segmento transmembrana• Oligomerización inducida por ligando• Dominio conservado Y-quinasa intracelular (transfosforilación)

• Dominios extracelulares variables (clasificación)• Señalización vía dominios SH2 y MAPKs

RTK• Un único segmento transmembrana• Oligomerización inducida por ligando• Dominio conservado Y-quinasa intracelular (transfosforilación)

• Dominios extracelulares variables (clasificación)• Señalización vía dominios SH2 y MAPKs



Receptor de citoquinas: γIFNReceptor de citoquinas: γIFN

1

228

252

472

LPKS

YDKPH

221 aa

1

226

251

316

66 aaPPIPLQIEEYL

23 aa 24 aa

Estructura• 2 tipos de subunidades• 1 TM• N extracelular• Sin actividad enzimática• Motivos de reclutamiento NRTK

1 TM

Unión deJak1 Unión de

Jak2

reclutamientode Stat

(fosfo-Y/SH2)

uniónseñalización

señalización

Transfosforilación de STATs reclutadas

Estructura• 2 tipos de subunidades• 1 TM• N extracelular• Sin actividad enzimática• Motivos de reclutamiento NRTK



Señalización por citoquinas: Ruta Jak/STATsSeñalización por citoquinas: Ruta Jak/STATsBasal: / disociadas

Jaks unidas (Jak1,2, Tyk2)

Ensamblaje del tetrámero activo• dimerización -L-• reclutamiento

Activación de Jaks y transfosforilación• Activación Jak2• Transfosforilación• Sitio de unión STAT

Reclutamiento y activación de STATS• Unión vía SH2/fosfo-Y• Fosforilación en Y

Jak2 → Jak1Jak1 → Stat

Dimerización de STATs• Unión vía SH2/fosfo-Y

Translocación nuclear

GAS

ISRE

p48

Activación de transcripción

STATs= factores de transcripción

Especificidad: uso de Jak/Tykisoformas STATn

Ensamblaje del tetrámero activo• dimerización -L-• reclutamiento

Activación de Jaks y transfosforilación• Activación Jak2• Transfosforilación• Sitio de unión STAT

Reclutamiento y activación de STATS• Unión vía SH2/fosfo-Y• Fosforilación en Y

Dimerización de STATs• Unión vía SH2/fosfo-Y



TNFα y dominios de muerte (DD)TNFα y dominios de muerte (DD)



GPCR y proteínas GGPCR y proteínas G

➢ Receptores 7TM (GPCR) Estructura ClasificaciónInteracciones con Proteínas GRegulación

➢ Proteínas G heterotriméricas Estructura Ciclo vital de las proteínas G Regulación de la transducción



Estructura de los GPCREstructura de los GPCR

Homo/heterodímeros funcionales

1 2 3 4 5 6 7

NH2

COOH

S-S

S|S

e1 e2 e3

i3i1 i2

P

N-terminal:• Variable 6-400• Glicosilado• Puentes SS• Unión de ligando

MotivoDRY / ERW

Fosforilación GRKdesensibilización

Fosforilación PKAdesensibilización

Buclevariable

i3: InteracciónProteína G

C-terminal:• Variable 100-200• fosforilación/regulación• Ancla palmitoilo

>1000 genes



Familias de receptores GPCR (homología)Familias de receptores GPCR (homología) Familia A: Rodospsina/βAR

• R. de aminas biógenas: DA, NA, 5-HT, HA, mAchR)• R. de péptidos

(CCK, endotelinas, taquiquininas,NPY, TRH, bombesina y opsinas)• R. de bradiquinina• R. de glicoproteínas y similares

(FSH, LH, TSH, GnRH, fMLP, ADH, oxitocina, somatostatina, opioides)(Nucleótidos, eicosanoides, opioides)(Activados por proteasa)

• R. olfativos y similares (odorantes, adenosina, cannabinoides,melanocortina)

• R. de melatonina

Familia B: péptidos tipo glucagón• R. de Calcitonina, CGRP, CRF• R. de PTH y PTHrP• R. de Glucagón y similares

(GIP, GHRH, PACAP, VIP, secretina)• R. de latrotoxina

Familia C: glutamato/Ca2+

• R. metabotrópicos de glutamato mGluR• R. metabotrópicos de GABA, GABAB

• R. gustativos• R. de feromonas• R. de Ca2+ extracelular

DRY /ERW

N extra largo

N largo

SS

No DRY

Ancla C

No ancla

e3 extra corto

Dímeros obligatorios

C extra largo

Sitio de unión interno DRY

N presenta el ligando.ERW

auto-ligando

>1000 tipos



Proteínas G heterotriméricas: EstructuraProteínas G heterotriméricas: Estructura

C=O|NHG

|SC-OMe

Anclaje a la membrana(esencial)

N-terminal miristoilado

C-terminal isoprenilado

C15: farnesiloC20: geranil-geranilo

Subunidad Dímero

20 isoformasmayor, 39-52 Kda2 subdominios

1-5 isoformasmediana, 35-37 KDamotivos WD, molinillo

1-12 isoformaspequeña, 7-9 KDahélice enrollada

•Unión GDP/GTP•Actividad GTPasa•Interacción con receptor•Interacción con efector

•Secuestro de G •desensibilización•Interacción con receptor•Interacción con efector

D. GTPasa

D. helicoidal



Acción

Unión de ligando,interacción proteína G Intercambio GDP/GTP,

Disociación

extracelular

βα

GDP

γβ

αGTP

γβ

α GTPE

E

E

βα

GDP

baja afinidad

Alta afinidad

Pi

anclaje a membrana

varios efectores

- reloj molecular- amplificación

Ciclo de acción de proteínas G heterotriméricas Ciclo de acción de proteínas G heterotriméricas

Unión al efector,activación

Hidrólisis GTPreasociación

Estado basal, en reposo

Estado activo

Amplificación: 1 R → varias G 1 G → varios E

GTP

GDP

extracelular

Gα activa Gβγ activa



Efectores: Dianas de proteínas GEfectores: Dianas de proteínas G

Proteína G

G

G t

o i

q

s ↑ AC (cAMP)

↑ PLC (IP3/DAG)

↑ cGMP-PDE

↑ IK↓ ICa

↓ AC (I,V,VI)

↑ PLC (IP3/DAG)

↑ IK↓ ICa

↑ PLA2 (AA)

↓ AC (I)



Mutiplicidad de proteínas G y efectoresMutiplicidad de proteínas G y efectores



Hélice switch IIUnión al efector

Activación de proteínas G heterotriméricasActivación de proteínas G heterotriméricas

D. helicoidal

D. GTPasa

Motivos WDUnión al efector reclutamiento GRKs

s

AC (adenilil-ciclasa)



Ciclo de las proteínas G: herramientasCiclo de las proteínas G: herramientas

GDP

GTP

+

GTPGDP

Intercambio,receptor

Hidrólisis, GTPasa intrínseca

disociación

Pi

inactivo

activo

X

X

Toxina pertussis(ADP-ribosilación G)Gi,Go

Toxina colérica(ADP-ribosilación G)Gs

Análogos GTP no hidrolizables(GTPS, GDPNHP)todas G

Activación permanente

Inhibición permanente

NAD+

nicotinamida



Papeles de las proteínas GPapeles de las proteínas G

Amplificación• R → G • G → E

Control temporal• Reloj molecular

Control espacial• Difusión en la membrana

Integración• Convergencia / divergencia

Modulación• Sitios de regulación• Proteínas RGS• Desesibilización

AR Gs s ↑AC ↑cAMP

Gi i ↓AC

Go ↑ IK

Gq q ↑PLC

mAchR

R. promiscuos

R. exclusivos

GE

1E2

E3

Difusión a efectores distantes

Difusión a otros receptores

Ciclos deamplificación



Desensibilización de receptoresDesensibilización de receptores

receptor

⊕⊗

respuesta

señal

receptor 2

⊕

señal 2

respuesta 2

⊗

Pérdida de respuesta: adaptación• Exposición repetida• Alta intensidad• Retroalimentación negativa

(seguridad)

D. Heteróloga: Perdida respuesta a otras señales

D. Homóloga: Perdida a si mismo

Internalización(secuestro)

Internalización y degradación

(down-regulation)

desacoplamiento Inactivación del transductor

Inhibidor /antagonista

endosoma

lisosoma

transductor

Inhibidor

Mecanismos



Desensibilización heterólogaDesensibilización heteróloga

Pérdida de respuesta: adaptación• Específico de vía (efector final)• Retroalimentación negativa por efector final• Desacoplamiento del Receptor• Inactivación de G?

1 2 3 4 5 6 7

NH2

COOH

S-S

S|S

i3

AR

Gs

s

AC

cAMP

PKA

R1

R2⊗

⊗ ⊗

PKA(PKC)

Fosforilación i3 (S/T) desacoplamiento

fosforilación G?

GX

Cambio de función• Específico de vía

R RPKA

Gs Gi Gs Gi— —



Desensibilización homólogaDesensibilización homóloga Pérdida de respuesta: adaptación

• Específico de agonista• Desacoplamiento por GRKs• Internalización

Basal, desocupadoUnión deligando

GRK

Exposición de i3

β

α

Gcompetencia GRK

Reclutamientode GRK

i3, (WD)

FosforilaciónC-terminal

Vía de acción

Vía de desensibilización

Reclutamientode arrestina

P-C-term.Sitio de uniónde arrestina

arrestina

Bloqueadainteracción con G

Unión Src

MAPKsCambio de señal

Src

Cambio de función• Específico de vía

internalización

GRK• Constitutivamente activas• Actividad por disponibilidad de sustrato• Fosforilación C-terminal



Desensibilización homóloga: internalizaciónDesensibilización homóloga: internalizaciónReceptor unido a

p-arrestina

Desfosforilaciónde p-arrestina

Reclutamiento de clatrina

Endocitosismediada

por clatrina

denudaciónacidificación

Desfosforilación del receptor fosfatasa PP2A membranaLiberación del ligando acidificación

resensibilización

lisosomaproteasasdegradación

Regulación negativa(down-regulation)

dinamina

arrestina adaptador

endosoma

Vesículaendocítica

Inserción enmembrana

reciclaje

Receptor internalizado



Vías de 2º mensajerosVías de 2º mensajeros

➢ Receptores 7TM (GPCR) Estructura Clasificación

Interacciones con Proteínas GRegulación

➢ Proteínas G heterotriméricas Estructura Ciclo vital de las proteínas G

Regulación de la transducción

➢ Vía Gs-cAMP-PKA Estructura Clasificación Acciones de la PKA Regulación

➢Vía Gq -IP3/Ca2+-PKC/CaMPK

PLCβ y fosfoinosítidos DAG y PKC

Acciones PKC

Homeostasis del Ca2+

Receptores de IP3 y RyR

Calmodulina y sus acciones CaMPK: regulación y acciones

➢ Otros mensajeros NO y vía cCMP-PKG A. Araquidónico, Pgs y LTs






Segundo mensajero

Quinasas efectoras

IP3/Ca2+

PKA PKC PKGCaMPK

cAMP cGMPDAG

MAPK p38 SAPK

MEK

Src

Acciones


AC PLC

NO

MEKMEK

IRS

JakGrb, SHC

G pequeñasras

Proteínas G

MEKKs


cross-talk

Y-quinasas

Y-quinasas


GPCR



cAMP como 2º mensajerocAMP como 2º mensajero

βα AC PPi 2Pi

ΔGº=-33 KJ/mol

ATP

3',5'-cAMP

5'-AMP

ACAdenilil-CiclasaΔGº=+6.7 KJ/mol

PDEfosfodiesterasaΔGº=-50 KJ/mol

PKA

otrasaccionesMetabolismo

síntesis

degradación

Inicio de la señal

Terminaciónde la señal

Acciones

Complejo H-R-G-E



Cinética de Segundos MensajerosCinética de Segundos Mensajeros

↑AC

↓PDE ↓PDE

↑AC

[cAMP]

10 µM

1 µM

Actividad AC basal baja

↑AC↓PDE ↓PDE

↑AC

[cAMP]

10 µM

1 µM

Actividad AC basal alta

Bajo recambio Alto recambio

Balance síntesis ↔ degradación[cAMP]

sintesis degradación

forskolinaT. cólera

IBMXcafeínateofilina



Dianas del cAMP: PKA y otrosDianas del cAMP: PKA y otros

PKA• Heterotetrámero R2C2

• 4 sitios cAMP, cooperativos• S/T-quinasa• Diana RRpS/T

Otras dianas• Canales iónicos activados por cAMP (epitelio olfatorio)• Rap1-GEF (proteínas G pequeñas)

4 cAMP

Kd2

<Kd1

Unióncooperativa

+

inactivo

activo

[cAMP]i

100%-

50%-

Act

ivid

ad q

uinas

a

≈10 µM

Activación cooperativa

sigmoidal

Bucleinhibitorio

-RRpS/T-

OH

proteína

-RRpS/T-

O-

proteína

PiATP ADP

Fosforilación de proteínas diana (secuencia específica)

Umbral de activación



Estructura de la holoPKAEstructura de la holoPKA

N C

Dimerización R-R Unión cAMP

Unión a C Bucle pseudosustrato

Subunidadcatalítica

Subunidades reguladoras

Estructura de R• homodimerización• R-I citosólica / R-II membrana

Estructura de C• Bilobar con surco

Bucle inhibidorpseudosustrato

-R-R-G-A-I

R inhibe constitutivamente a C por bloqueo del centro catalítico

Lóbulo dereconocimiento

Lóbulocatalítico

N

C

Unión ATPTransferencia Pi

D. quinasaconservado

Surco de unión

ATP

Secuencia diana

Unión de sustrato



Dianas de la PKA: efectos del cAMPDianas de la PKA: efectos del cAMP

βα AC

Complejo H-R-G-E

CFTR

Fosforilasaquinasa

TG-lipasa

ICa

↑ Glucogenolisis hepatocitos, músculo esquelético

↑ Lipolisis adipocitos

↑ Fuerza contráctil corazón

↑ Secreción de electrolitos intestino, bronquios

ATPcAMP

CREB

Efectoscitosólicos

Translocaciónnuclear de C

Activacióntranscripcional

CBP/p300

pCAFmediator

RNApol II

HAT

5' TGACGTCA 3'



Terminación de la señal: fosfodiesterasas (PDEs)Terminación de la señal: fosfodiesterasas (PDEs)

βα AC

PPiATP3',5'-cAMP

5'-AMP

PDEfosfodiesterasaΔGº=-50 KJ/mol

Complejo H-R-G-E

PDE 1 CaM/Ca2+ ↑ (muy abundante)PDE 2 cGMP ↑ PDE 3 cGMP ↓ PDE 10 cAMP ↓

PDE 4PDE 7,8 no inhibida IBMX

PDE 5,9 5 inhibida SildenafiloPDE 6 Gt ↑ (fotoreceptores)

XInhibida por

xantinasIBMX, cafeínateofilina (asma)

reguladoresInespecíficascAMP y cGMP

EspecíficascAMP

EspecíficascGMP

N

C

D. localización membrana, citosol citoesqueleto

D. regulador unión reguladores

D. catalítico conservado

D. regulador unión PDE1



Terminación de la señal: fosfatasasTerminación de la señal: fosfatasas Fam. PPP

• PP1: dimérica, espectro ≈ PKA• PP2A: trimérica, amplio espectro• PP2B: dimérica, CaM/Ca2+

Fam. PPM• PP2C: monomérica

Fam. PTP• Específicas Y-P (>30)

ProtProtP

H2O Pi

Función esencial:desfosforilación

AB

Estructura• diméricas

Regulación • por localización (B)

Por proteínas inhibidoras• reguladas por fosforilación

G: glucógenoM: músculoPNUTS: núcleoPR55: somaPR55: dendritas

PP1BPP1

B P+

PKA

B

PPI

A

PPIB A

PPIP

P

PKA

reguladora

catalítica

N C

Unión Bcalcineurina

Autoinhibitorio

CaM



Adenilil ciclasa (AC)Adenilil ciclasa (AC) Estructura

• Duplicación interna: 2 x (6 TM+ catalitico)• N y C citosólicos

Regulacion• 9 isoformas de membrana• Gs estimula todas• 4 reguladores: s, i, Ca2+ • fosforilable

1er clúster TM 2º clúster TMSitio principal de glicosilación

C1

C2

ATP·Mgs

Unión de forskolina

i: ↓1,5,6,8

o: ↓1

Regulación por CaM/Ca2+

↑4,7 ↓1Regulación

por ↑1,8 ↓5,6 i

PKC↑1-3,7 ↓4

PKA↓5,6

CaMPK-II↓3

AC = integrador de señalesdetector de coincidencias



Integración en la ruta del cAMPIntegración en la ruta del cAMP

AC

Prot ProtP

Pi

ATP

3',5'-cAMP5'-cAMP PDE

PP

s⊕

⊕ ⊕⊕

PKC

⊖

⊖⊖

⊖

⊖

⊖ i

⊕cGMP

Ca2+

Adrenalina (AR)DA (D1,D2)5-HT (5HT1, 5HT2)HA (H-2)PGEAdenosina (A2)glucagónopioidesACTH, CRHFSH, LH, TSH, PTHodorantesgusto (amargo,dulce)

Estimulantes Inhibidores noradrenalina (2AR)

Acetilcolina (mAchR)Adenosina (A1)Dopamina5-HTopioides Glutamato (mGluR)somatostatina

⊖




➢ Receptores 7TM (GPCR) Estructura

ClasificaciónInteracciones con Proteínas G

Regulación

➢ Proteínas G heterotriméricas Estructura

Ciclo vital de las proteínas G Regulación de la transducción

➢ Vía Gs-cAMP-PKA

Estructura

Clasificación

Acciones de la PKA

Regulación


PLCβ y fosfoinosítidos

DAG y PKC Acciones PKC



Calmodulina y sus acciones CaMPK: regulación y acciones

➢ Otros mensajeros

NO y vía cCMP-PKG

A. Araquidónico, Pgs y LTs



Señalización por Fosfolipasa CSeñalización por Fosfolipasa C

Ruta• Gq, Go, G• Dos segundos mensajeros

Estructura• Dominios PH, C2 y catalítico

PH C2cat cat CN

PH C2cat cat CN P HSH3SH2 SH2

PH C2cat cat CN

PLC DAG(membrana)

IP3

citosol

PIP2

Sustratolipídico

(membrana)

Dobleacción

Unión de 1er mensajero

extracelular

GqGo

Dos 2º mensajeros

noradrenalina (1AR)

Acetilcolina (mAchR)5-HT (5HT-1c)HA (H1)ATP (P2Y)Glutamato (mGluR)quininas: BK, ATCRH, TRH, oxitocina

PLC

PLC

PLCPIP3/PIP2/IP3BP

PIP3

Unión PIP2 Manos EF Unión PS/Ca2+ Unión G

Actividad GAP

No funcional

Ca

Ca

Ca

X YGq

Fosforilación Tyr

Ca2+/CaM

Activadores



Reciclaje de 2º mensajeros en la ruta PLCReciclaje de 2º mensajeros en la ruta PLC

DAGquinasa

PLC

DAGquinasa

ATP ADPDAG

PA

IP3 IP3

quinasaIns-P

5-fosfatasa

Ins-P4-fosfatasa

Ins-P4-fosfatasa

Ins-P1-fosfatasa

inositol-1,4,5-trisfosfato

Ins-1,3,4,5-tetrakisfosfato

PI-4-quinasa

PIP-5-quinasa

Ins-1,4-bisP

Ins-4-P

Ins-3,4-P2

Ins-1,3,4-P3

Ins-3-isP

XX

X

X

Inhibidor Li+

CDP-DAG

CTP

Terminación de la señal

reciclaje



Efectores en la ruta PLC: DAG/PKC y Ca2+/CaMPKEfectores en la ruta PLC: DAG/PKC y Ca2+/CaMPK

G

R

PLC

PKC

CaMPK

[Ca2+] ≈ 500 µM

Ca2+

DAG

IP3

⊕

IP3R

Canal de Ca2+

Retículo endoplásmico

[Ca2+]i ≈ 100 nM

Membrana plasmática

Respuestacelular

Respuestacelular

Acción dualDos sistemas efectores



cPKC, convencional

nPKC, nueva

uniónATP catalítico

C1 C1 C2 C4C3

aPKC, atípicas

UniónDAG

unión Ca2+

PS

PS, no Ca2+

pseudosustratoautoinhibidor

forbol

α, β, γ

δ, ε, η, θ

ξ, ι, λ, ζ

PS, DAG, Ca2+ / AA

PS, DAG,

PS, AA, PI3K?

nPKC, nuevas

Estructura y tipos de PKCEstructura y tipos de PKC Familias de PKC



Regulación de la PKCRegulación de la PKC

PKC en reposo (citosol, citoesqueleto)

inactiva

activa

Translocación

PKC quinasa autofosforilación

alinea D. catalíticocoloca autohibidor N-pseudosustrato

Unión DAG, activación

desfosforilación inactiva

membrana

Regulación

Fosforilaciones constitutivas

•Translocación•Activación



Acciones de la PKCAcciones de la PKC

Genes de respuesta tempranamitogénesis

Genes pro-inflamatorios

IL-2COX-2NOS-2

FosJun

P PP

SRF

MAPKpp90rsk

SRF Elk-1(TCF)

βα DAG

Ca2+

PKC

GSK3 ↓Glucógeno-sintasa

-quinasa

raf1

Canales iónicostransportadores

IKK

GLUT

↑↓ corrientes sinápticas neuronas

↓ Glucogeno-síntesis Hepatocitos, músculo

↑ captura de glucosa intestino, músculo

pp90rsk

Calponina ↑ contracción músculo liso

MAPK

PKC TFRegulación expresión génica

Tranlocaciónnuclear

DegradaciónIB

IB

NF-IB

↑ resp. inmune linfocitos

atípicas



Producción sostenida de DAGProducción sostenida de DAG

DAG

PA

PC

PLD

PC-PLC

PAPH

PIP2

IP3

PI-PLC

colinaPi

Colina + Pifosforil-colina

•20-50% PL•memb. Plasmática•memb. RE•otras memb.

•<0.1% PL•memb. Plasmática

PKC, inducción⊕

PKC, Tyr-quinasas

⊕

0 s m htiempo

0

[señal]

cPKC nPKC

IP3

PA DAGPI-PLC

PLDPC-PLC

metabolismo

Recambio temporal

►Localización DAG• plasmalema• RE• núcleo

►Isoforma PKC• Ca2++ DAG → cPKC• DAG → nPKC



Ca2+

100 nM

VOCCs

ROCCsSMOCs GPCR

SERCA

Ca2+

IP3

Ca2+

SERCAIP3R

cADPR

Ca2+

Ca2+

Ca2+

Ca2+

Ca2+

Ca2+

Ca2+

Ca2+

Ca2+Na+

Ca2+

PMCAIntercambiador

Na+/Ca2+

Ca2+

uniportador Ca2+

mitocondrial

RyR

PLC

Tampones Ca2+calbindina,

parvalbúmina

acciones

entrada por membrana plamática

liberación de reservorios

intracelulares

Ca2+

1-2 mM

Retículo endoplásmico

Homeostasis intracelular del Ca2+Homeostasis intracelular del Ca2+

Mecanismos de subida de [Ca2+]i

Mecanismos de bajada de [Ca2+]i

Ca2+

0.5 mM



Tipos de señales de Ca2+Tipos de señales de Ca2+



Señales de Ca2+: IP3, RyR y CICRSeñales de Ca2+: IP3, RyR y CICR

➢CICR ● amplificación● extensión ● oscilaciones

IP3R

controlado por IP3

RyRcontrolado por Ca2+

Ca2+ IP3 Ca2+ cADPR

alta afinidad(sat. a [Ca2+]r)

inhibitorio

alta afinidad(saturado en reposo)

baja afinidad

baja afinidad

Moduladores múltiples



Mano EFHélice E

Hélice F

Bolsillos hidrófobos, Met ocultas

Met expuestas

4 Ca2+

Ca2+

Ca2+

Sitio de uniónde Ca2+

Met expuestas

región bisagra

nuevos sitios de unión por “parches” hidrófóbicos

Kd

0.5-1 µM

N

N

C

C

parcialmente expuesto

Unión cooperativaE

D

DN

H2O

carbonilo

Estructura de la CalmodulinaEstructura de la Calmodulina

Sitio de unión de Ca2+

apo-Calmodulina Ca2+-Calmodulina

N C4 repeticiones

Bisagra (x2)



Dianas de calmodulina: baahDianas de calmodulina: baah Motivos de unión a calmodulina

• Baah: basic amphipatic alpha helix

Unión de calmodulina a baah• Interacciones hidrofóbicas

bisagra

péptido MLCK (diana)

Ca2+-calmodulina,conformación extendida

Zonahidrofóbica

MLCK

Motivobaah

CaMPK-I

R HK

T

T

L

S

FMV

A

A

W

V Baah de espectrina

Cara básica

Cara hidrófóbica(unión a calmodulina)



Dianas y acciones del Ca2+ citosólicoDianas y acciones del Ca2+ citosólico

Calcineurina ↑fosfatasa

↑ Respuesta inmune linfocitos

S100 Proliferación celularCáncer y metástasis

TnC ↑ Contracción músculo estriadoSinaptotagminaExocitosis,

liberación NTneuronas

Canales iónicosIK

Integración sináptica neuronas

MLCK ↑ ↑ Contracción músculo liso

Fosforilasa↑quinasa

↑ glucogenolisis músculo

↑ Ca-ATPasa↓ IP

3R

↑ Homeostasis del Ca2+

AC PDE

Modulación cAMP

↑ NOS↑ NO/cGMP

↑ Pyk2↑ MAPK Proteína-quinasasdependientes

de CaMCaMPK-IICaMPK-IV

Aprendizaje y memoria (neuronas)

motilidad celular (fibroblastos, macrófagos)

proliferación/apoptosis

Ca2+

CaM

Interacciones con otras rutas

Accionesdirectas

Acciones mediadaspor CaM

citosólica

nuclear



Acciones nucleares del Ca2+: expresión génicaAcciones nucleares del Ca2+: expresión génica

CaMCaMPK-II

Ca2+citosol

inmunosupresores




➢ Receptores 7TM (GPCR) Estructura Clasificación

Interacciones con Proteínas GRegulación

➢ Proteínas G heterotriméricas Estructura Ciclo vital de las proteínas G

Regulación de la transducción

➢ Vía Gs-cAMP-PKA

Estructura

Clasificación

Acciones de la PKA

Regulación


PLCβ y fosfoinosítidos

DAG y PKC

Acciones PKC



Calmodulina y sus acciones

CaMPK: regulación y acciones

➢ Otros mensajeros NO y vía cCMP-PKG A. Araquidónico, Pgs y LTs



NO: Acción paracrinaNO: Acción paracrina

endotelio

músculo liso vascular

Ach (mAchR)BKSP

NO: mensajero intercelular (transitorio, local)dianas: GC → cGMP

nitrosilación de proteínas (Hb, NF-B)



cGMP cGMPcGMP cGMP

La ruta cGMP / PKGLa ruta cGMP / PKG

fosfolambano ↑ Relajación músculo liso

Activaciónplaquetaria

Expresión génicanúcleo

IP3R

PLC?

cG2cG1N C

D. dimerización unión cGMPD. catalítico

Thr-P

Cooperativasigmoidal

NLS(I)

B. pseudosustratoLeuzip

Localización (I: acetil, II: miristoil)

TF

cGMP

cGMP cGMPcGMP cGMP

Guanilato ciclasa

Guanilato ciclasa

GTPPKG-II

(membrana)

↑ Secreción de fluidos intestino, bronquios

GMP

GC soluble

GC membrana

hemo

NO PDE

PKG-I(citosol)



Comunicación intercelular: vías de TyrquinasasComunicación intercelular: vías de Tyrquinasas

➢Mecanismos generalesTipos de Tyr-quinasasReceptores y transfosforilación

Proteínas adaptadoras: dominiós de interacción P-P

Proteínas G pequeñas

➢Receptores RTKEstructura de hormonas y receptoresMecanismos de activación

➢Las rutas de MAPKsTipos y mecanismos generales

La ruta ras-raf-erk. Papel de ras.Regulaciones en la ruta raf-ras-erkEfectores y acciones de las MAPKsOtras rutas de MAPKs

➢La ruta de PI3K y relacionadasPI3K y PIPn de membrana

Activación y efectos de PKBMecanismos de acción de la insulina

Otras enzimas reclutadas por RTK

➢Receptores de citoquinasTipos de receptoresTyr-Quinasas solubles

➢Mecanismos generalesTipos de Tyr-quinasasReceptores y transfosforilación

Proteínas adaptadoras: dominiós de interacción P-P

Proteínas G pequeñas

➢Receptores RTKEstructura de hormonas y receptoresMecanismos de activación

➢Las rutas de MAPKsTipos y mecanismos generales

La ruta ras-raf-erk. Papel de ras.Regulaciones en la ruta raf-ras-erk

Efectores y acciones de las MAPKsOtras rutas de MAPKs






Segundo mensajero

Quinasas efectoras

IP3/Ca2+

PKA PKC PKGCaMPK

cAMP cGMPDAG

MAPK p38 SAPK

MEK

Src

Acciones


AC PLC

NO

MEKMEK

IRS

JakGrb, SHC

G pequeñasras

Proteínas G

MEKKs


cross-talk

Y-quinasas

Y-quinasas


GPCR



Señalización por fosforilación en TyrSeñalización por fosforilación en Tyr

➢ Fosforilación en Tyr es rara• Abundancia de proteínas fosfo-Y ~1% respecto a fosfo-Ser/Thr

➢ Mediada por Tyr-quinasas y Tyr-fosfatasas• Balance de actividades

➢ Múltiples y diversas acciones fisiológicas• Regulación de enzimas citosólicas• Regulación de citoesquelo• Regulación de tráfico de vesículas• Regulación de la expresión génica

Fosforilación de proteínas en Tyr es un mecanismo primario de

transducción de señales

Proliferación celularApoptosisDiferenciación celular

Cáncer

Respuesta inmune

quinasa

fosfatasa

➢ Fosforilación en Tyr es rara• Abundancia de proteínas fosfo-Y ~1% respecto a fosfo-Ser/Thr

➢ Mediada por Tyr-quinasas y Tyr-fosfatasas• Balance de actividades

➢ Múltiples y diversas acciones fisiológicas• Regulación de enzimas citosólicas• Regulación de citoesquelo• Regulación de tráfico de vesículas• Regulación de la expresión génica



Mensajeros y señalización Tyrquinasas Mensajeros y señalización Tyrquinasas

● [Ca2+]i

● Reorganización citoesqueleto

● Síntesis de proteínas

● Expresión génica

vía PLC

vía MAPKs

Vía Rho/Rac Crecimiento celularSíntesis DNADivisión celularProliferaciónDiferenciaciónVía PI3K

Tyr-proteína-quinasasy

fosfoproteínas

Mitógenos(factores de crecimiento)

EGFFGF

PDGF

Factores de supervivencia(factores de crecimiento)

InsulinaIGFs

CitoquinasIL-2,3,4,5,6

F. HematopoyéticosGH, PRL, Lep

R. de antígenosTCRBCR

● [Ca2+]i

● Reorganización citoesqueleto

● Síntesis de proteínas

● Expresión génica



Mecanismos GF/ras/MAPKs: proliferaciónMecanismos GF/ras/MAPKs: proliferación

Grb2Sos

raf

MEK

ERKs

EGFFGFPDGF Factores de crecimiento

Síntesis nucleótidos/DNAFactores de transcripción(respuesta temprana)

ProliferaciónDiferenciación celular

ras



Cascada MAPKS

Quinasas efectoras




SH2

Transducción de señales por RTKTransducción de señales por RTK

YP-

extracelular

Y -P

MAPK

MAPKKK

MAPKK

G

SH2

1. Transfosforilación RTK• Inducido por ligando

2. Reclutamiento de adaptadores• Unión D. SH2/SH3 etc.• Asociación con proteínas G pequeñas

4. Cascada 3 quinasas• Fosforilación secuencial• Activación quinasas efectoras (MAPKs)

3. Activación G pequeña• Interruptor molecular• Activación de quinasas iniciadoras

5. Activación otras rutas

• Múltiples acciones

Andamiajes moleculares• Reclutamiento/Localización• Regulación

PLC

PI3K

1. Transfosforilación RTK• Inducido por ligando

2. Reclutamiento de adaptadores• Unión D. SH2/SH3 etc.• Asociación con proteínas G pequeñas

4. Cascada 3 quinasas• Fosforilación secuencial• Activación quinasas efectoras (MAPKs)

3. Activación G pequeña• Interruptor molecular• Activación de quinasas iniciadoras

5. Activación otras rutas

• Múltiples acciones

Andamiajes moleculares• Reclutamiento/Localización• Regulación



Activación de proteína G rasActivación de proteína G ras

P P Grb2

ras

GDP

ras

GTP actividad GEF de sos• Intercambio GDP/GTP• Activación de ras

efector de ras: raf• Ser/Thr quinasa• Activación cascada MAPKs

actividad GAP• Reguladora (terminación)• RasGAP (reclutable, fosforilable)

Ras controla:• Duración• Amplificación• Localización

PH GAP CN SH3 SH3SH2

P

PPi

GTP GDP

actividad GEF de sos• Intercambio GDP/GTP• Activación de ras

raf

MEK

ERKs

efector de ras: raf• Ser/Thr quinasa• Activación cascada MAPKs

GAP

actividad GAP• Reguladora (terminación)• RasGAP (reclutable, fosforilable)

Ras controla:• Duración• Amplificación• Localización

Anclaje a membrana

CascadaMAPKs

p130 GAP

ras

GDP

ras

GTP

PH GAP CN SH3 SH3SH2

Sos Grb2 P

P



La cascada MAPK de ERKLa cascada MAPK de ERK

T-E-Y

ERK

T-E-Y

ERK

P P

raf raf

ras

GTPP

P Módulo MAPK• Cascada 3 quinasas sucesivas• Fosforilación múltiple• Fosforilación dual: S/T - Y

Acciones delas ERKFosforilación

proteínas diana

ATP ADP

ATP ADP

ATP ADP

Inductorproteína G pequeña

MAPKKKquinasa S/T

MAPKKDSK: doble especificidadfosforila S/T y también Y

MAPKquinasa S/T

ras GTP

Activación complejaMuy regulada

raf

MEK

ERKs

Activación secuencialen

complejo multiproteico

Estequiometría 1:1no amplificación

cinética “interruptor”

Bucle de activación

(AL)

MP1

Módulo MAPK• Cascada 3 quinasas sucesivas• Fosforilación múltiple• Fosforilación dual: S/T - Y

ras GTP

raf raf

ras

GTPP

P

S-xxxx-S/T

MEK

S-xxxx-S/T

MEK

P P



Mecanismos IR/PI3K/PKB: crecimientoMecanismos IR/PI3K/PKB: crecimiento

IRS

PDK

PKB

InsulinaIGF

Crecimiento celularSupervivencia/antiapoptosis

Efectos metabólicos (GLUT, GSK)



Cascada MAPKS

Quinasas efectoras


Segundo mensajero

SHC PI3K

3'-PIP3

rho PLD

DAG

PKC



La ruta Insulina/PI3K/PKBLa ruta Insulina/PI3K/PKB

Basal Complejo de señalización Acciones•

1. Reclutamientoadaptadores

2. Reclutamientoefector primario:

PI3K3. Síntesis mediador

lipídico Reclutamiento de Q. efectora

4.Translocación

de PKB 5.Activación

de PKB

Basal Complejo de señalización

Acciones•

3. Síntesis mediador

lipídico

Reclutamiento de Q. efectora

2. Reclutamientoefector primario:

PI3K



El complejo de señalización de InsREl complejo de señalización de InsR

PI(4,5)P2

pY-SHC

PH

-pY -pY

pY-

pY-

pY

PI3K

SHP2

Otros adaptadores Gab1-SHP2 Cbl/APS/Crk

Acciones principalesMetabólicasSupervivenciaCrecimiento

Grb2 Grb

2

rasAcciónmitogénica(pobre)

Acciones en membrana

PH

-pY

-pY

pY-

pY-

PI3K

Otros adaptadores Gab1-SHP2 Cbl/APS/Crk



Pras

Vías de acción de InsulinaVías de acción de Insulina

insulina

InsR

Supervivenciaantiapoptosis

Efectos metabólicos

Expresión génicaSupervivenciaciclo celular

Síntesis de proteínasCrecimiento celular

rab

rho/rac

PKB

??

Proliferación

Translocación GluT

Membraneruffling

● Insensible a wortmaninaactivación PDH

● Parcialmente sensibleactivación ras/MAPKsproliferación

● Bloqueado por wortmaninaactivación Rho/rac (membrane ruffling)translocación GluTActivación PKB (todo lo demás)

● Insensible a wortmaninaactivación PDH

● Parcialmente sensibleactivación ras/MAPKsproliferación

● Bloqueado por wortmaninaactivación Rho/rac (membrane ruffling)translocación GluTActivación PKB (todo lo demás)



mTOR y crecimiento celularmTOR y crecimiento celular

mTORGL raptor

mTORGL rictor

rheb GTP

TSC1

TSC2

PKB

eIF-4APAB

eIF-4E

eIF-4A

Mnk1eIF-4E

eIF-4E

4E-BP

p70 S6K

eEF2-K

eEF2Subunidad

40S

rpS6P

4E-BPP P P

P

P PP

P

PActividadGAP

estimulación

actividadquinasa

Desfosfo-eEF2 activo elongación de

proteínas

X

Traducción 5'TOP mRNAsBiogénesis de ribosomas

raptor/rictor:Especificidad de sustratos

Otrasacciones

Complejo de iniciación (eIF3/mRNA) Ensamblaje de ribosoma funcional Traducción de 5'cap-mRNAs(genes estructurales: proteínas )

mRNA

ERKs

Regulaciónactividad PDK2

Desfosfo-eEF2 activo elongación de

proteínas Traducción 5'TOP mRNAsBiogénesis de ribosomas

Complejo de iniciación (eIF3/mRNA) Ensamblaje de ribosoma funcional Traducción de 5'cap-mRNAs(genes estructurales: proteínas )

rheb GTP



IB

InsR/PKB : supervivenciaInsR/PKB : supervivencia

BAD

X

Bad (proapoptótico) FoxO (FasL, Bim, proapoptóticos) p53 (proapoptóticos)

CREB (Bcl-2, antiapoptótico) NF-B (Bcl-xL, IAPs, antiapoptótico)

Bcl-2CREBCREBP P

CRE

Fas-LBim

Bcl-xLIAPsp50

p65

B

PKB

tBid

Bax

Cit C

Caspasa 9

Apoptosis

14-3-3

BADPP

X

FoxO

14-3-3PP

X

IKK

p50 p65

P P

Genesanti-apoptóticos Genespro-apoptóticos

p53

X

Bad (proapoptótico) FoxO (FasL, Bim, proapoptóticos) p53 (proapoptóticos)

CREB (Bcl-2, antiapoptótico) NF-B (Bcl-xL, IAPs, antiapoptótico)

Genesanti-apoptóticos



Efectos metabólicos de InsREfectos metabólicos de InsRglucosa

Pyr

Acetil-coA

OAA

Citrato

Citrato

malonil-coA

FFA

TAG(grasa)

Acetil-coA

glucosa

G6P

Pyr

G6P Glucógeno

OAA

Translocación GluT4

Trasporte Glu HK/GK PFK-2

PKB

rab

PP1 fosforilasa GS GSK3

PKB

ATP:citrato liasa GSK3

PKB

acetil-coA carboxilasa Captura de glucosa Síntesis de glucógeno PDE3 cAMP FFA sintetasa TG Lipasa Síntesis de triglicéridos Utilización de glucosa inducción

enzimasglucolíticas

PDH

???

FFA

-oxidación

6PGA

G6PDH

Trasporte Glu

HK/GK

PFK-2

ATP:citrato liasa

acetil-coA carboxilasa

Captura de glucosa

Síntesis de glucógeno

PDE3 cAMP

FFA sintetasa

TG Lipasa Síntesis de triglicéridos

Utilización de glucosa

inducciónenzimasglucolíticas

-oxidación

PP1

fosforilasa

GS

GSK3

GSK3

G6PDH

comunicación intercelular: señalización comunicación intercelular

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