Receptores celulares y vías de señalización

Dra. María Victoria Aguirre Prof. Titular Química Biológica II FaCENA- UNNE

Objetivos • Definir y clasificar a los receptores • Caracterizar a los receptores intracelulares • Clasificar receptores de membrana • Definir el concepto de segundo mensajero y describir los diferentes mecanismos de señalización • Comprender el fenómeno de “cross talk” de señalizaciones

Características de la unión ligandoreceptor • • • • •

Adaptación inducida Saturabilidad Reversibilidad Afinidad Mecanismos reguladores

Clasificación de receptores Hormona

H

R

R

H H H

H H

R

Receptores nucleares

Tipos de ligandos con receptores nucleares

• Hormonas ( esteroides, tiroideas) • Vitaminas A y D • Metabolitos intermedios (PPAR, receptores activados para la proliferación de peroxisomas) • (?) Ligandos desconocidos de receptores huérfanos

Receptores de membrana Medio extracelular 1 - Recepción

citoplasma 2 - Transducción

Amplificación 3 - Respuesta EFECTOS O RESPUESTAS CELULARES

TRANSDUCCIÓN DE LA SEÑAL

Ligando (Hormona)

Membrana plasmática

Receptores de membrana celular • Canales iónicos asociados al ligando (ej. Receptor de acetilcolina).

• Receptores acoplados a Proteínas G. • Receptores con capacidad intrínseca tirosin kinasa. • Receptores acoplados a tirosin kinasas extrínsecas. • Receptores con actividad serin-treonin kinasas.

Receptores de tipo 1MT

Receptores de Tipo 7MT Asociados a proteínas G Ej: R de LH, FSH, TSH, a y b adrenérgicos , rodopsina, dopamina, etc

Receptores de membrana Dominios característicos Extracelular de unión a la hormona Transmembrana de anclaje Intracelular responsable de la señalización

Familia de las proteínas G Afinidad por nucleótido de guanina Nexo molecular entre el 1ºM y el 2ºM Estructura trimérica : a, b y g Ubicadas en la cara interna de la membrana plasmática Se clasifican según la naturaleza de la subunidad a ( existen más de 20 isoformas, 40-45 kDa)

CICLO DE LA PROTEÍNA G

Segundos mensajeros • Nucleótidos cíclicos AMPc (adenilciclasa) GMPc (guanilatociclasa) • Derivados del Fosfatidilinositol 4,5 diP (PLC b y PLCg) IP3 DAG • Calcio • Lípidos Fosfatidilcolina (PLD) Ceramida (esfingomielinasa) Fosfatidil inositol 3,4,5 triP (PI3K)

VÍAS DE SEÑALIZACIÒN y AMPLIFICACION POST-RECEPTOR • Sistema Proteína-Quinasa A • Sistema Proteína-Quinasa G

• Sistema Proteína-Quinasa C • Sistema Ras Quinasa y MAP Quinasa • Sistema JAK- STAT

AMPc (3’,5’ AMP) • Activador de la PKA (Señalización por Ser-Treo K citoplásmatica) • Descripto por Sutherland en 1958 • Inactivado por acción de la fosfodiesterasa 3’ 5’AMP + H2O  5’ AMP

AMPc y la amplificación de la señal extracelular

AMPc y PKA en el metabolismo del glucógeno

Algunas particularidades del AMPc.....

GMPc como segundo mensajero: la guanilatociclasa Presente en dos isoformas: • Unida al dominio extracelular del receptor (ej: PNA) • Enzima citoplasmática unida a HEM (ej: NO- acetilcolinacalcio)

GMPc como segundo mensajero

GMPc : su rol en la visión

GTP GMPc

Proteína G = Transducina

5’ GMP

Derivados del fosfatidilinositol 4,5 diP •

Acetilcolina, ADH, GH-RH, TRH se asocian a Gq y provocan la activación de la PLC

El Calcio como segundo mensajero

Ej ligandos Ca /CM dependientes: • Angiotensina II

• Antidiurética o vasopresina • TRHR, PDGF, CKK, gastrina, Gn RH • Agentes alfa 1- adrenérgicos • Acetilcolina (R muscarínico)

Receptores con actividad tirosin quinasa (TK)  La unión H-R conduce a autofosforilación del RTK y activación de la unión de proteínas Proteinas adaptadoras (SH2) Grb (growth factor R binding protein) Anclaje de Sos  Activación de proteínas Ras e inicio de cascada de PK  Ej : insulina, EGF, NGF

SISTEMA RAS-QUINASA Y MAP-QUINASA

Receptores sin actividad TK: Cascada JAK-STAT • Señalizacion utilizada por GH, citoquinas, Epo, etc. • La interacción H-R activa tirosinquinasas citoplasmáticas (ej: JAK1)

• Las TK fosforilan a proteínas que acoplan otras a través de dominios SH2 (unión a fosfotirosinas) • STAT se une al receptor fosforilado, se autofosforila, dimeriza y se trasloca al núcleo • Efecto final: regulación transcripcional

[A]

GH

GH GH

GH GHGH

GH

GH P

P P [B]

Unión de GH  dimerizacion; [C] activación JAK2/ TYK2

Fosforilación JAK2 [D]

P Fosforilación de TYK2 y del R por JAK2

Leyenda: = R monomérico JAK =Janus-associated kinase

= TYK2 = JAK

[B]

[A] GH P P

STAT STAT P STAT

GH

GH

GH

P

P STAT

P

STAT STAT

Leyendas: = R monomérico = TYK2 = JAK = STAT

STAT = Signal transducer & activator of transcription

P

STAT

P

P STAT

P P P P STAT P P P P P STAT PP STAT P STAT PP STAT P STAT [C] Dimerización STAT STAT P STAT P P Dímero STAT STAT P NUCLEO [D] Translocación

[E] Bioefectos P P

IGF-1 (hígado) lipólisis (adipocito) Captación de AA (músculo)

ESTRUCTURA DEL RECEPTOR SERINA/TREONINA-QUINASA (ej R TGF b)

Receptores con actividad tirosin fosfatasa (CD45)

Efectos convergentes • Una misma respuesta celular puede ser inducida por múltiples señalizaciones • Muchos RTKs and GCPRs activan múltiples vías de señalización y a veces diferentes segundos mensajeros median la misma respuesta celular

“Crosstalk” de señalizaciones

Bibliografía recomendada

 Murray R., Granner D., Mayes P., Rodwell V. (2002) Bioquímica de Harper. Ed. El Manual Moderno 17° Ed  Voet, Voet y Pratt (2007) Bioquímica. Ed. Médica Interamericana  Blanco A. (2000). Química Biológica. El Ateneo.  Rawn J. (1989).Bioquímica. Tomo II .Interamericana Mc Graw- Hill  Receptores y Segundos mensajeros. Apuntes de Bioquimica