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Los mecanismos de transducción de
señales
Una introducción a...
Patricia V. Agostino – Laboratorio de Cronobiología - UNQ
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Para qué sirven?
Las señales intracelulares gobiernan el “comportamiento social” de cada célula, asegurando que se lleve a cabo una determinada acción sólo cuando la información emitida por el entorno así lo indica.
Ejemplos (y errores):
•Proliferación celular (Cáncer)•Diferenciación celular (Desórdenes del desarrollo)•Respuesta inmune (Desórdenes autoinmunes)
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Esquema de una
cascada de señalizació
n
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Tipos de señalización:
•Autócrina •Parácrina
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Tipos de señalización:
•Endócrina •Sináptica
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Tipos de señalización:
• Por contacto (GAP junctions)
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Quiénes actúan como señal?
•Iones (Ca+2)•Proteínas•Hormonas•Glicolípidos•Fosfolípidos •Aminoácidos•Gases (NO, CO)•Señales físicas (luz)
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Características de las señales
(1). Toda señal debe ser detectada, decodificada, amplificada, integrada y transformada por la célula blanco.
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La respuesta efectora está mediada por un proceso de
integración de señales
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Características de las señales
(2). Toda señal debe ser rápidamente destruida.
•Degradación enzimática.•Recaptación.
•Difusión al medio extracelular.
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Características de las señales(3). Una misma señal puede provocar respuestas diferentes en distintos tipos celulares.
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Interacción Ligando-Receptor
L + R LR k1
k2
•Especificidad•Afinidad
La unión LR es reversible
[L] [R] k1 = [RL] k2En el equilibrio
[RL]
[R] [L]= = KD
k2
k1
Por lo que
KD = constante de disociación en equilibrio (inversa: KA)
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Interacción Ligando-Receptor
[RL]
RT
1
1 + KD/[L]=Escrito de forma similar a la
ecuación de Michaelis-Menten
RT = [R] + [RL]
Ejemplos de Binding Assays (Lodish et al, Molecular Biology, chapter 20):
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Tipos de receptores
•De membrana
•Intracelulares
Nucleares
Citoplasmáticos
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Las moléculas hidrofóbica
s atraviesan
la membrana
celular
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Receptores de membrana e intracelulares
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Receptores IntracelularesNucleares
La interacción con su respectivo ligando permite la unión del receptor al DNA. Ej:
receptores de estrógenos, andrógenos, hormonas
tiroideas, ácido retinoico, vitamina D.
Citoplasmáticos
Al unirse al ligando, el complejo L-R translocaal núcleo y se une al DNA. Ej: receptor de
cortisol.
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Receptores de membrana
•Receptores asociados a canales iónicos
•Receptores asociados a enzimas
•Receptores asociados a proteína G
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Receptores asociados a canales
iónicos
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Familias de canales iónicosRegulados por
voltage (voltage-gated channels)
Requieren despolarización
(raramente hiperpolarización)
Regulados por ligando (ligand-gated channels)
Ligandos extracelulares
(neurotransmisores)
Ligandos intracelulares (Ca+2, cAMP)
Regulados mecánicamente
(mechanical stretch-gated
channels)
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Tipos de receptores asociados a enzimas
• Receptores serina/treonina kinasa
• Receptores tirosina fosfatasa
• Receptores tirosina kinasa
• Receptores guanilato ciclasa
ATP ADP
Pi
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Receptores Asociados a
Proteína G (GPCRs)La unión del ligando extracelular altera la
conformación del dominio citoplasmático del receptor,
posibilitando que éste se una a la proteína G, la cual a su vez activa (o inactiva) una enzima de la membrana plasmática (ej: adenilato
ciclasa).
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El efecto de varias señales está mediado por segundos
mensajeros
y por supuesto el Ca+2
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Proteinas kinasas y fosfatasas: importantes mediadores
ATP ADP
Pi
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Señalización clásica vía GPCR
Adenilato ciclasa
Gs
PKA
cAMP
Fosforilaciónde proteínas
Fosfolipasa C-
Gq
Fosfolípidos de inositol
Activación / Inhibición de la transcripción génica
DAG
PKC
Fosforilaciónde proteínas
IP3
Ca+2
Ca+2-CaM
CaMK Activación de otras proteínas (NOS, etc.)
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GPCRs: Amplificación de la señal
Biological functions:
• smell and taste• perception of light• neurotransmission
• function of endocrine and exocrine glands
• chemotaxis• exocytosis
• control of blood presure
• embryogenesis• development
• cell growth and differentiation
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Superfamilia de proteínas G (GTPasas)
Triméricas Monoméricas
•Ras
•Rho
•Rac
•Rab
Cell growth
Cellmorphology
Vesicular traffic
•Ran Nuclear transport
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Velocidad de los procesos de señalización
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Ejemplos de mecanismos en los que intervienen receptores acoplados a
proteína G
Olfación Visión
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Olfación
• We can smell between 4000 and 10000 different odors.
• Smell can influence mood, memory, emotions, mate choice, the immune system, and the endocrine system.
• Animals “smell” fear because a chemical signal is secreted in sweat which communicates the emotion
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Olfación
• One neuron – One receptor (one allele)• Each receptor expressed in thousands of neurons• Each odorant can bind to multiple receptors• Each receptor can bind to multiple odorants• Axons of neurons expressing same type of receptor converge
on the same glomeruli sites on the olfactory bulb.
![Page 32: Los mecanismos de transducción de señales Una introducción a... Patricia V. Agostino – Laboratorio de Cronobiología - UNQ](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022061612/5665b4391a28abb57c902079/html5/thumbnails/32.jpg)
Olfactory Signal Transduction• Odorant Olfactory Receptor• Receptor starts signal• Second messenger: cAMP• Neuron Olfactory Bulb (Glomerulus) Recognition
Golf
cAMP
![Page 33: Los mecanismos de transducción de señales Una introducción a... Patricia V. Agostino – Laboratorio de Cronobiología - UNQ](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022061612/5665b4391a28abb57c902079/html5/thumbnails/33.jpg)
VisiónInsect vision: A black-eyed Susan (Rudbeckia hirta) as humans see it and in ultraviolet light as visible to an insect
Hasta hoy se conocen diez especies de roedores que conservan la percepción UV, entre ellos, el Octodon degus.
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Visión
![Page 35: Los mecanismos de transducción de señales Una introducción a... Patricia V. Agostino – Laboratorio de Cronobiología - UNQ](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022061612/5665b4391a28abb57c902079/html5/thumbnails/35.jpg)
(mecanismos de adaptación)
Regulación de la señal
A nivel ligando/receptor:
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Regulación de la señal
Otros puntos de regulación
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Resúmen
Tipos de señalización
Tipos de moléculas señal
Características de las señales
Interacción ligando-receptor Tipos receptores
Señalización vía GPCRs
Regulación de la señal
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Bibliografía recomendada
•Alberts et al. Molecular Biology of the Cell. Cell Signaling, chapter 15, 3rd edition.
•Kazanietz MG (ed). Farmacología Molecular. Universidad Nacional de Quilmes, 2000.
•Lodish et al. Molecular Biology. Cell-to-Cell Signaling, chapter 20.
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Bibliografía recomendada
www. biocarta.com/genes/index.asp
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Ejemplos
www. biocarta.com
Señalización visual Síntesis de histidina