Comunicazione cellulare

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  • E’ la più grande famiglia di recettori di superficie, presente in tutti gli eucarioti, media risposte ad una enorme varietà di molecole segnale
  • Anni 80 tentativi di clonare recettori 7tm. ‘86 clonato recettore b2adrenergico e scoperta omologia di seq e struttura con rodopsina.Emerge idea di famiglia di recettori strutturalmente simili .Si cercano ligandi fisiologici per i recettori orfani
  • B) Struttura tridimensionale rodopsina, che l’unico recettore fino ad ora cristallizzato e di cui è stata determinata la struttura 3D
  • Subunità alfa e gamma hanno molecole lipidiche attaccate covalentemente che le legano alla membrana plasmatica
  • Una molecola di recettore stimolato può attivare numerose G protein. (ampl). Un recettore interagisce in genere con una sola famiglia di G protein e gli effettori delle G protein sono diversamente espressi in cellule diverse (diversificazione)
  • Potrebbero esistere 1000 proteine eteromeriche, ma il numero di combinazioni non è noto
  • Azione contemporanea su 2 vie di segnalazione diverse. B-arrestina mette a contatto i vari componenti della via di trasduzione facilitando il passaggio di informazione e li sequestra nel citosol, contribuendo all’attivazione di pathway citoplasmatici e non nucleari
  • Residui di ser e thr del recettore, presenti nei domini intracellulari vanno incontro a fosforilazione. pKA epKC causano desens. eterologa, cioè queste chinasi sono attivate da secondi messaggeri generati per stimolazione di molti tipi di recettori, con conseguente desens. crociata
  • Le chinasi di recettori accoppiati a proteine G (GRK) fosforilano solo recettori occupati da ligando, realizzando desensibilizzazione omologa o agonista-specifica. Le GRK sono attivate dal dimero liberatosi in seguito a stimolazione del recettore
  • La b-arrestina porta il recettore su vescicole rivestite di clatrina, interagendo con clatrina stessa e adattina, molecola che fa parte del macchinario delle vescicole.La dinamina che è una GTPase determina il distacco delle vescicole dalla membrana ed il recettore o è rapidamente riciclato o passa in endosomi e viene lentamente riclicato, o viene degradato.
  • Ubiquitina ligasi di topo mouse double minute 2
  • Comunicazione cellulare

    1. 1. LA COMUNICAZIONE CELLULARE: SEGNALAZIONE CELLULARE E TRASDUZIONE DEL SEGNALE
    2. 2. La segnalazione cellulare può riguardare praticamente ogniLa segnalazione cellulare può riguardare praticamente ogni aspetto della struttura e della funzione cellulare. Inoltreaspetto della struttura e della funzione cellulare. Inoltre questo processo permette di regolare funzioni quali:questo processo permette di regolare funzioni quali: – SopravvivenzaSopravvivenza – DivisioneDivisione – DifferenziamentoDifferenziamento – ApoptosiApoptosi Alterazioni di questo sistema possono avere ripercussioni gravissime e dare origine ad un clone di cellule neoplastiche COMUNICAZIONE CELLULARE
    3. 3. L’ADATTAMENTO FUNZIONALE AD NUOVA SITUAZIONE AMBIENTALE E’ POSSIBILE PERCHE’ GLI ORGANISMI (COSTITUITI DA CELLULE) POSSIEDONO MECCANISMI MOLECOLARI IN GRADO DI “AVVERTIRE” IL CAMBIAMENTO E AVVIARE RISPOSTE CELLULARI ADEGUATE
    4. 4. Una risposta cellulare specifica può essere determinata dalla presenza di mediatori chimici (ormoni o altre molecole), dall’interazione con altre cellule (contatto cellula-cellula) o con strutture extracellulari (lamina basale o matrice extracellulare) Attivazione Enzimi Specifici Cambiamento nell’organizzazione del citoscheletro Cambiamento nella permeabilità agli ioni Attivazione sintesi del DNA e RNA Matrice Extracellulare Sito di contatto cellula-cellula Citoscheletro
    5. 5. Il controllo dell’attività cellulare tramite mediatori chimici può avvenire con meccanismo endocrino, paracrino o autocrino. Il controllo attraverso contatto cellula-cellula o cellula-lamina è dovuto alla presenza di proteine sulla membrana plasmatica o nelle strutture extracellulare
    6. 6. 1.1. RiconoscimentoRiconoscimento dello stimolo sulla superficie esterna della membrana plasmatica 2.2. TrasferimentoTrasferimento dell’informazione attraverso la membrana plasmatica 3.3. TrasmissioneTrasmissione del segnale a molecole specifiche che lo interpretano e trasducono 4.4. CessazioneCessazione della risposta in seguito all’eliminazione delle molecole segnale SEQUENZA DI EVENTI
    7. 7. • RecettoriRecettori – Proteine che ricevono il segnale sulla superficie cellulare o all’interno della cellula • LigandiLigandi – Molecole segnale che legano il recettore • SegnaliSegnali – Secreti all’esterno della cellula – Esposti sulla superficie cellulare LIGANDI E RECETTORI
    8. 8. • L’informazione recepita dai recettori viene tradotta e trasferita • Cellule specializzate in grado di produrre molecole che vengono identificate dalle cellule bersaglio per mezzo dei recettori TRASDUZIONE DEL SEGNALE
    9. 9. • Una volta che la cascata di segnali è attivata – Il segnale viene trasferito all’appropriato comparto cellulare – Trasdotto in forma riconoscibile – Amplificato – Distribuito a più di un bersaglio intra- cellulare – Modulato, se necessario CASCATA DI SEGNALI
    10. 10. Amplificazione
    11. 11. Cascata di segnali Ligando Recettore Regolazione del metabolismo Modulazione Regolazione dell’espressione genica Riorganizzazione del citoscheletro Amplificazione Divergenza
    12. 12. • Segnali AutocriniSegnali Autocrini • Si legano ai recettori sulla cellula che li secernecellula che li secerne • Segnali ParacriniSegnali Paracrini • Si legano ai recettori e stimolano le cellule adiacenticellule adiacenti • Segnali EndocriniSegnali Endocrini • Le cellule secernono molecole segnale nel sangue. Stimolano cellulecellule lontanelontane • Segnali sinapticiSegnali sinaptici • Simili ai paracrini ma vi è una speciale struttura : la sinapsi; avvengono solo fra cellule con sinapsi (Neurone e il muscolo controllato dall'attività neuronale) • Segnali per contatto cellulareSegnali per contatto cellulare • Avvengono fra cellule che hanno membrane plasmatiche adiacenti. Le cellule sono influenzate dal loro ambiente più prossimo TIPI DI SEGNALI
    13. 13. • La stessa cellulastessa cellula li produce e ne è bersaglio • Cellule del sistema immunitarioCellule del sistema immunitario – Anticorpi estranei e fattori di crescita • Innescano il differenziamento e/o la proliferazione • Una sregolata produzione di segnali autocrini può portare allo sviluppo di tumori SEGNALI AUTOCRINI
    14. 14. • Molecole segnale agiscono localmenteMolecole segnale agiscono localmente • Regolano il comportamento delle cellule vicineRegolano il comportamento delle cellule vicine • Durante i fenomeni di infiammazione e cicatrizzazione, ma anche nel pancreas – Glucagone e somatostatina agiscono sulle cellule secernenti insulina Mediatore locale Cellule bersaglio Cellula Segnalatrice SEGNALI PARACRINI
    15. 15. • Coinvolge un ormoneCoinvolge un ormone • Secreto da una cellula endocrina • Trasportato dal sistema circolatorio • Agisce su cellule bersaglio distantiAgisce su cellule bersaglio distanti Cellula Endocrina Recettore Ormone Flusso sanguigno Cellula bersaglio SEGNALI ENDOCRINI
    16. 16. • NeurotrasmettitoreNeurotrasmettitore – Tipo specifico di segnalesegnale paracrinoparacrino – Sinapsi nervo-cellula • NeuroendocrinoNeuroendocrino – Tipo specifico di segnalesegnale endocrinoendocrino – Ipofisi PosterioreIpofisi Posteriore • Ossitocina – SurreneSurrene • Norepinefrina Sinapsi Neurone Soma Assone Cellula bersaglioNeurotrasmettitore SEGNALI NEURONALI
    17. 17. Segnali da contatto • Interazione fisica tra cellule adiacenti • Svolgono un ruolo fondamentale durante lo sviluppo embrionale Cellula segnale Cellula bersaglio Molecola segnale legata alla membrana
    18. 18. • Proteine • Peptidi • Amminoacidi • Nucleotidi • Steroidi • Derivati degli Acidi Grassi • Gas disciolti DI COSA SONO FATTI I SEGNALI
    19. 19. • Ormoni SteroideiOrmoni Steroidei – Derivati dal colesterolo – Legano recettori intra- cellulari – Molecole non-polari – Non accumulati nelle cellule endocrine – Si possono somministrare per via orale • Ormoni PeptidiciOrmoni Peptidici – Accumulati in vescicole con membrane – Solubili in H2O – Legano recettori di membrana – Di norma non somministrabili per via orale ORMONI
    20. 20. • Passano attraverso la membrana plasmatica per interagire con un recettore nel citosol o nel nucleo – Cortisolo – Estradiolo – Testosterone – Ormoni tiroidei PICCOLI ORMONI STEROIDEI IDROFOBICI
    21. 21. • Necessitano di un recettore sulla superficie cellulare • Legame ligando-recettore causa cambiamento nel recettore • Il segnale viene trasmesso all’interno della cellula senza che la molecola segnale vi penetri MOLECOLE GRANDI O IDROFILICHE
    22. 22. Molti mediatori interagiscono con recettori posti sulla membrana cellulare e innescano una serie di reazioni chimiche (trasduzione del segnale) che portano alla formazione di un mediatore citoplasmatico (secondo messaggero) in grado di attivare la risposta cellulare specifica.
    23. 23. Famiglie di recettori
    24. 24. Le tre classi più grandi di recettori di superficie sono recettori collegati a canali ionici, a proteine G e a enzimi Sono coinvolti nella segnalazione Sinaptica rapida fra cellule eccitabili elettricamente Agiscono indirettamente nella regolazione dell’attività di una proteina bersaglio separata legata alla membrana (enzima o canale ionico) Quando sono attivati, o agiscono direttamente come enzimi o sono Direttamente associati ad enzimi che attivano
    25. 25. • Presenti in cellule eccitabilicellule eccitabili elettricamenteelettricamente • Neuroni, cellule muscolari, celluleNeuroni, cellule muscolari, cellule sensorialisensoriali • Normalmente coinvolto un neurotrasmettitore che apre transientemente il canale Canali Ionici
    26. 26. Altri recettori di membrana possiedono direttamente una funzione enzimatica in grado di formare il messaggero intracellulare, come il recettore per l’insulina
    27. 27. Alcuni recettori di membrana non attivano direttamente la risposta cellulare, ma un’altra proteina di membrana, denominata proteina G, la quale attiva un effettore, direttamente legato alla formazione del secondo messaggero (es. adenilato ciclasi)
    28. 28. RECETTORI ASSOCIATI A PROTEINE G
    29. 29. La subunità alfa viene liberata col suo GTP legato, e si muove lungo la membrana finché trova l'enzima adenilil ciclasi. La piccola catena alfa si lega all'enzima e lo attiva. L'adenilil ciclasi attivato produce molto AMP ciclico che diffonde il segnale all'interno della cellula. Infine, il GTP nella subunità alfa attiva si rompe formando GDP, così la proteina G si può ricostruire per unione dei due frammenti che producono la forma trimera inattiva, pronta per eseguire un altro ciclo.
    30. 30. LE VIE DI TRASDUZIONE DEL SEGNALE SI BASANO SU PROTEIN-CHINASI E FOSFATASI CHE ATTIVANO PROTEINE TRAMITE L’AGGIUNTA O ELIMINAZIONE DI GRUPPI FOSFATO LA RISPOSTA CELLULARE INIZIA GENERALMENTE CON L’ATTIVAZIONE DI PROTEINE CHIAVE. UNO DEI MECCANISMI PRINCIPALI DI ATTIVAZIONE/INIBIZIONE PROTEICA NELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE È BASATO SUL GRADO DI FOSFORILAZIONE O DEFOSFORILAZIONE DELLA PROTEINA STESSA GLI ENZIMI CHE AGGIUNGONO GRUPPI FOSFATO SONO CHIAMATI PROTEIN-CHINASI, MENTRE GLI ENZIMI CHE ELIMINANO GRUPPI FOSFATO SONO DETTI FOSFORILASI
    31. 31. recettore tsqi G proteina cAMPCa2+ messaggero intracellulare enzimacanale effettore Signalling mediante recettori accoppiati a proteine G
    32. 32. Recettori 7TM • 7 tratti transmembrana • > 2000 recettori • Presenti in tutti gli eucarioti • Funzioni biologiche diverse • Molecole segnale: proteine, peptidi, lipidi e altre piccole molecole • Struttura simile
    33. 33. Recettori 7TM Il 50% dei farmaci sono attivi su questi recettori (di questi il 25% dei 200 farmaci più usati) Sono state identificate 6 famiglie di questi recettori e di queste le prime 3 sono ben studiate.
    34. 34. Famiglie di recettori 7TM • A: include recettori della visione ed olfattivi • B: include solo 25 membri (recettori per glucagone, ormoni gastrointestinali, secretina ecc) • C: piccola famiglia che include recettori del gusto e il recettore metabotropico del glutammato • Circa 200 recettori “orfani”
    35. 35. 7TM receptors • Il recettore lega una molecola segnale extracellulare, subendo un cambiamento conformazionale che consente l’interazione con “effettori a valle” –spesso proteine G-
    36. 36. Proteine G
    37. 37. Il genoma umano contiene: 20 geni che codificano per subunità α 5 geni per subunità β 6 geni per subunità γ In teoria almeno 1000 combinazioni diverse. Amplificazione e diversificazione del segnale Proteine G
    38. 38. Famiglie di proteine G
    39. 39. I bersagli dei componenti dissociati delle proteina G sono enzimi (adenilato ciclasi, fosfolipasi ) o canali ionici che trasmettono in avanti il segnale
    40. 40. Attivazione proteine G
    41. 41. Disassemblaggio di una proteina G attivata in 2 componenti di segnalazione
    42. 42. Un solo tipo di segnale extracellulare (adrenalina) può attivare vie multiple di segnalazione e quindi influenzare più aspetti del comportamento cellulare. 1) tipo di recettore 2) tipo di proteine G (Gs o Gi) a cui è accoppiato il recettore 3) bersagli enzimatici attivati nella cellula
    43. 43. Gs vs. Gi Regolazione dell’attività dell’adenilato ciclasi Gs stimola adenilato ciclasi Gi inibisce adenilato ciclasi L’adrenalina causa aumento o riduzione dei livelli intracellulari di cAMP, In funzione del recettore al quale si lega recettori β adrenergici sono accoppiati a Gs, mentre recettori α2 adrenergici sono accoppiati a Gi
    44. 44. Amplificazione del segnale • Signal transduction cascades amplify a signal • ligand-receptor complex can activate many Gα • each Gα can activate adenyl cyclase such that many cAMP are produced • each cAMP activates cAPK which can phosphorylate multiple proteins • each protein can then affect multiple downstream effectors
    45. 45. I bersagli dei componenti dissociati delle proteina G sono enzimi (adenilato ciclasi, fosfolipasi ) o canali ionici che trasmettono in avanti il segnale
    46. 46. La subunità alfa viene liberata col suo GTP legato, e si muove lungo la membrana finché trova l'enzima adenilil ciclasi. La piccola catena alfa si lega all'enzima e lo attiva. L'adenilil ciclasi attivato produce molto AMP ciclico che diffonde il segnale all'interno della cellula. Infine, il GTP nella subunità alfa attiva si rompe formando GDP, così la proteina G si può ricostruire per unione dei due frammenti che producono la forma trimera inattiva, pronta per eseguire un altro ciclo.
    47. 47. AMP CICLICO CALCIO La fosfolipasi attivata taglia PI(4,5)P2 generando due prodotti: inositolo 1,4,5-trifosfato (IP3) e diacilglicerolo.
    48. 48. L’adenosin mono- fosfato ciclico (cAMP), che viene formato a partire dall’ATP, è un esempio di secondo messaggero molto utilizzato nelle cellule. Il cAMP attiva diverse chinasi in grado di iniziare processi cellulari differenti
    49. 49. La formazione di cAMP a partire dall’ATP è catalizzata dall’enzima adenilato ciclasi, presente nella membrana plasmatica. Questo enzima viene attivato solo dopo il legame del recettore con un mediatore chimico spacifico
    50. 50. REAZIONE CATALIZZATA DALL’ADENILATO CICLASI SECONDO MESSAGGERO cAMP SECONDO MESSAGGERO cGMP REAZIONE CATALIZZATA DALLA GUANILATO CICLASI
    51. 51. IP3 è una piccola molecola solubile in acqua che lascia la membrana plasmatica e diffonde rapidamente nel citosol, dirigendosi verso il ER dove si lega a recettori per IP3. Questo recettore è un canale tetramerico del Ca++ Diacilglicerolo resta immerso nella membrana e va ad attivare una proteina chinasi C (PKC), Calcio-dipendente. L’aumento di Ca++ citosolico indotto da IP3 è essenziale per l’attivazione di PKC. PKC attivata fosforila proteine bersaglio tesuto-specifiche.La PKC svolge ruoli importanti nella crescita, differenziamento,metabolismo, attivazione della trascrizione.
    52. 52. PIP2: PHOSPHATIDYLINOSITOL 4,5-BIPHOSPHATE Hydrolysis of PIP2 is activated by different PLC, stimulated either by G-protein or protein tyrosine kinase. DAG: Diacylglycerol activates the protein kinase C family, that play a crucial role in cell growth and differentiation.
    53. 53. QUAL’E’ LA FUNZIONE DELL’AMP CICLICO E DEL CALCIO?  SECONDI MESSAGGERI  attivazione della proteina chinasi dipendente da AMP ciclico (PKA) . PKA fosforila un grande numero di fosforilasi chinasi……….
    54. 54. Amplificazione
    55. 55. TRASLOCAZIONE DELLA PKA NEL NUCLEO
    56. 56. Calcio – il messaggero universaleCalcio – il messaggero universale Il Ca2+ è mantenuto ad una concentrazione estremamente bassa nel citosol (a causa della sua tossicità), tuttavia la concentrazione del Ca2+ è alta fuori dalla cellula e all’interno di alcuni organelli L’apertura rapida e transitoria di canali permette al Ca2+ di fluire nel citosol seguendo il suo gradiente di concentrazione e costituisce la base di un sistema di signalling ubiquitario Un’ipotesi suggerisce che la frequenza di ‘spikes’ di Ca2+ rapidamente oscillanti codifica informazioni segnale- specifiche
    57. 57. PLC DAG PKC Calcio – il messaggero universaleCalcio – il messaggero universale kinasi L’IP3 si lega al recettore per l’IP3 sul reticolo endoplasmatico e apre un canale del Ca2+ (che fa parte del recettore) L’attivazione della PLC porta alla formazione di IP3 solubile in acqua Il Ca2+ rilasciato dal RE si lega alle Calmoduline permettendole di interagire con altre proteine e attivarle La Calmodulina può attivare pompe del Ca2+ del reticolo endoplasmatico abbassando la [Ca2+ ] citosolico La Calmodulina può attivare pompe del Ca2+ sulla membrana plasmatica abbassando la [Ca2+ ] citosolico La Calmodulina attiva una vasta gamma di proteine p.es chinasi calmodulina-dipendenti
    58. 58. Ca+2 ha la funzione di messaggero intracellulare ubiquitario. • nella cellula uovo, un improvviso aumento della concentrazione di calcio citosolico si verifica in seguito alla fecondazione da parte di uno spermatozoo ed è responsabile dell’inizio dello sviluppo dell’embrione. • nelle cellule muscolari innesca la contrazione. • in molte cellule secretorie scatena la secrezione. MOLTE AZIONI DEL CALCIO NELLE CELLULE ANIMALI SONO MEDIATE DA PROTEINE CHINASI DIPENDENTI DA CA+2/ CALMODULINA Ogni molecola di calmodulina ha 4 siti di legame con il calcio, il cui legame ne induce un cambio conformazionale che aumenta la affinità per diversi effettori: Protein chinasi, fosfodiesterasi, Canali ionici, una delle chinasi fosforila CREB
    59. 59. Le proteine G sono bersagli di alcune tossine importanti dal punto di vista medico. La tossina colerica, prodotta dal batterio che causa il colera. IPERSTIMOLAZIONE DELLE PROTEINE G O INIBIZIONE DELLE PROTEINE G La tossina della pertosse, prodotta dal batterio che causa la pertosse.
    60. 60. Come una singola cellula riesce a mostrare risposte specifiche a segnali multipli? Proteine di supporto: -facilitano l’interazione dei recettori con i propri effettori -assicurano la specificità nella attivazione delle vie di trasduzione del segnale -confinano il processo di segnalazione in una specifica regione della cellula. Adaptor/scaffolding proteins
    61. 61. Adaptor/scaffolding proteins • AKAPs (A-Kinase anchoring proteins). • Esistono più di 50 AKAPs: differenti tipi cellulari possiedono diversi tipi di AKAP. • Interazione con pKA/ strutture subcellulari specifiche (microtubuli, filamenti di actina
    62. 62. β-arrestina. Disaccoppia il recettore a serpentina dalla sua proteina G . Lega enzimi della cascata delle MAP-chinasi, facilitando alcuni processi di segnalazione
    63. 63. La possibilità di spegnere le vie di trasduzione del segnale è per la cellula una funzione tanto cruciale quanto la capacità di accenderle
    64. 64. Originariamente inteso come specifico dei neuroni, ora si sa che è generalizzabile • Permette alla cellula di rispondere a cambiamenti nella concentrazione del ligando invece che nel valore assoluto. • Avviene o nella diminuzione del numero di recettori, che richiede ore, o nella loro inattivazione, che richiede minuti. • Inoltre, intervengono cambiamenti nelle proteine coinvolte nella trasduzione del segnale a valle, es prot G Adattamento della cellula bersaglioAdattamento della cellula bersaglio viene anche chiamato desensitizzazione
    65. 65. Il legame recettore-ormone spesso provoca la rapida attenuazione della responsività recettoriale (DESENSITIZZAZIONE) 3. down-regulation dei recettori totali a seguito della ridotta sintesi di mRNA e di proteina, o della degradazione lisosomiale 2. internalizzazione del recettore 1. disaccoppiamento recettore-proteine G in risposta alla fosforilazione del recettore Desensitizzazione recettoriale
    66. 66. PKC PKAPKA α γ β α γ β ACAC PLCβP P 1. Il sistema più rapido di desensibilizzazione: il disaccoppiamento recettore-proteine G in risposta alla fosforilazione del recettore tramite PKA e/o PKC (desensibilizzazione eterologa)
    67. 67. GRK α β γ P PP -arrestinaβ La fosforilazione tramite GRK spesso non è sufficiente per inattivare completamente i recettori; la completa inattivazione richiede un componente addizionale, l’arrestina α β γ 1. disaccoppiamento recettore-proteine G in risposta alla fosforilazione del recettore tramite le GRK (G protein-coupled receptor Kinase) (desensibilizzazione omologa)
    68. 68. 7 geni codificano per GRK (G protein-coupled receptor Kinase): GRK1 è nota come rodopsina chinasi GRK2 è la chinasi del recettore β-adrenergico 4 geni codificano per arrestine: 2 arrestine sono espresse esclusivamente nella retina 2 arrestine sono pressocchè ubiquitarie
    69. 69. Funzioni della β-arrestina -Disaccoppia il recettore da proteina G -Interazione con numerose proteine segnale: c-Src enzimi della cascata delle MAP-chinasi, facilitando alcuni processi di segnalazione -Internalizzazione del recettore mediante endocitosi dipendente da clatrina -Ubiquitinazione del recettore
    70. 70. Biochem.J. (2003) 375, 503-51 La β-arrestina interagendo con proteine diverse guida il destino del recettore, favorendo l’intenalizzazione, il riciclo o la degradazione
    71. 71. Spegnimento della subunità α della proteina G La subunita αα è dotata di una attività GTPasicaè dotata di una attività GTPasica intrinseca: idrolizza GTP a GDP e Pi e siintrinseca: idrolizza GTP a GDP e Pi e si riassocia alle subunitàriassocia alle subunità βγβγ per riformare laper riformare la proteina G inattivaproteina G inattiva
    72. 72. Spegnimento della subunità α della proteina G
    73. 73. Le proteine RGSLe proteine RGS (regolatrici della segnalazione della proteina G)(regolatrici della segnalazione della proteina G) • Sono proteine che attivano la GTPasi • Ruolo cruciale nello spegnimento di risposte mediate da proteine G • Circa 25 proteine codificate nel genoma umano: ognuna interagisce con una serie di proteine G
    74. 74. Recettori accoppiati ad enzimi Tirosin kinasi
    75. 75. Un esempio di recettori enzimatici è rappresentato dai recettori tirosin chinasici (RTK), presenti sulla membrana nella forma monomerica inattiva. Il legame del recettore con almeno due RTK permette la formazione del dimero attivo, in grado di aggiungere gruppi fosfato ai residui di tirosina presenti nel segmento citoplasmatico dei RTK. Le tirosine fosforilate vengono riconosciute da molecole citoplasmatiche specifiche, che vengono a loro volta attivate
    76. 76. Un esempio molto importante di recettori RTK è rappresentato dai recettori di molti fattori di crescita, come EGF e PDGF. In questo caso, la fosforilazione dei residui tirosinici determina l’attivazione della proteina RAS, una proteina estremamente importante nel controllo della proliferazione cellulare.
    77. 77. LA PROTEINA RAS E’ UNA PROTEINA G MONOMERICA CHE TRASDUCE IL SEGNALE DI MOLTI RTK PER ORMONI DI CRESCITA (egf, pdgf)
    78. 78. L’ATTIVAZIONE DI RAS PORTA ALL’ATTIVAZIONE DELLA VIA MAP CHINASICA (Mitogen Activated Protein Kinases)
    79. 79. Chinasi a cascataChinasi a cascata ras raf raf Mek1 Erk1 ras Mek1 ATP Erk1 GTP GDP Nucleo P P ATP ADP Erk1ATP ADP ADP P P P Il legame del fattore di crescita epidermico al suo recettore attiva ras Ras attiva la chinasi serina/treonina raf Raf fosforila e attiva lqa chinasi Mek-1 Mek-1 fosforila la chinasi serina/treonina Erk-1 che migra nel nucleo Erk-1 fosforila il fattore di trascrizione myc e attiva la trascrizione di cicline D ed A
    80. 80. Chinasi a cascataChinasi a cascata La cascata raf Mek-1 Erk-1 è un esempio di MAP chinasi a cascata. È stato descritto un certo numero di queste cascate, e sebbene utilizzino chinasi specifiche, le catene di trasduzione sono molto simili… raf Erk1 Mek1 ATP ADP ATP ADP Mekk1 Jnk1 MKK4 ATP ADP ATP ADP MLK3 Jnk2 MKK7 ATP ADP ATP ADP MAP chinasi chinasi chinasi MAP chinasi chinasi MAP chinasi Fattore di Crescita Stress Citochine Chinasi Serina/treonina Chinasi Serina/treonina N.B. La modalità di attivazione della prima chinasi della cascata varia e dipende dal segnale
    81. 81. Oltre a Grb2 altre proteine come PI3K e fosfolipasi C presentano i domini SH e possono legarsi a recettori tirosin chinasici
    82. 82. Un singolo segnale può attivare diverse vieUn singolo segnale può attivare diverse vie ras rafras GTP PLCγ DAG PKC Effetti multipli p.es. Differenziamento Proliferazione Cascata delle MAP chinasi Il legame del fattore di crescita epidermica al suo recettore attiva la via delle MAP chinasi attraverso ras Il legame del fattore di crescita epidermica al suo recettore attiva la fosfolipasi C γ (PLCγ) portando alla produzione di diacilglicerolo (DAG) e all’attivazione della protein chinasi C (PKC)
    83. 83. SEGNALAZIONE DEL RECETTORE PER L’INSULINA Oltre agli effetti sul metabolismo del glucosio, l’insulina è anche un potente stimolatore della sintesi dei lipidi (negli adipociti), della sintesi proteica e della crescita e proliferazione cellulare.
    84. 84. L’interazione fra recettore e proteine IRS -1 o IRS-2 fosforilate, determina l’interazione con proteine diverse aventi in comune una sequenza simile di aminoacidi, detta dominio SH2 come le proteine chinasi PI(3)K, Grb2, attivando le vie di segnalazione. Il recettore per l’insulina è costituito una catena α e da una catena β, legate da ponti disolfuro. Il legame con il ligando attiva la fosforilazione del recettore e dei Substrati Recettori per l’Insulina (IRS).
    85. 85. Gli ISR fosforilati sono a loro volta in grado di legarsi a proteine diverse aventi in comune una sequenza simile di aminoacidi, detta dominio SH2 Motivo fosfotirosinico Dominio SH2 di una proteina che si lega al recettore ISR
    86. 86. • Gas disciolto • Prodotto secondario dall’aminoacido arginina • Passa facilmente attraverso le membrane • Cellule endoteliali dei vasi lo rilasciano come messaggero per le cellule muscolari lisce. Si rilassano ed aumenta il flusso sanguigno Ossido Nitrico (NO)
    87. 87. Impiego di composti che si degradano in ossido nitrico per il trattamento dell’angina
    88. 88. • Molecole segnale contenenti lipidi • Legano recettori sulla superficie cellulare • Effetto AutocrinoAutocrino e ParacrinoParacrino • Prostaglandine, prostacicline, trombossani eProstaglandine, prostacicline, trombossani e leucotrienileucotrieni – Stimolano l’aggregazione delle piastrine – Infiammazione – Contrazione muscolo liscio – Aspirina ed anti-infiammatori inibiscono la formazione di queste molecole Eicosanoidi e Leucotrieni
    89. 89. • ProteoglicaniProteoglicani: Grosse molecole costituite da un nucleo proteico a cui sono attaccate molecole di glicosaminglicani (GAG) costiuiti da disaccarid (A-B-A-B-A-B..... ). I proteoglicani possono essere assemblati in complessi giganti, mediante il legame dei loro nuclei proteici con acido ialuronico. A causa della loro natura sono in grado di legare una grande quantità di molecole di acqua. • Proteine fibroseProteine fibrose – CollageneCollagene – ed ElastinaElastina • Glicoproteine adesiveGlicoproteine adesive – FibronectinaFibronectina Interazioni cellula-ECM
    90. 90. Per capire come un segnale cellulare possa essere trasmesso attraverso l’interazione cellula-cellula o cellula-matrice extracellulare, basta ricordare che tali rapporti richiedono sempre la partecipazione di specifiche proteine di membrana, in grado di sostenere l’organizzazione della connessione tra cellule o della matrice extracellulare. Le integrine sono una famiglia di proteine di membrana che si legano a componenti della matrice extracellulare come la fibronectina ed il collagene, trasmettendo il segnale dall’esterno all’interno della cellula.
    91. 91. La proteina integrina, è in grado di modificare la propria struttura tridimensionale nei punti in cui la matrice extracellulare o le connessioni tra cellule subiscono alterazione, attivando un segnale intracelluare che influenza molti aspetti del comportamento cellulare come il differenziamento, la mobilità, la crescita, la sopravvivenza stessa.
    92. 92. Le modificazioni conformazionali successive al legame della integrina a collagene o fibronectina, determinano l’interazione con molecole quali Talina e α –Actinina che determinano il collegamento con componenti del citoscheletro. I domini citoplasmatici delle integrine sono associati anche a protein chinasi come FAK (chinasi delle adesioni Focali) e Src. La loro attivazione, conseguente all’interazione fra integrine e ligandi extracellulari, attiva la cascata di reazioni che trasmettono i segnali attraverso la cellula.
    93. 93. Analogamente, una modificazione della struttura tridimensionale della proteina integrina può determinare l’attivazione di un secondo messaggero in grado di iniziare la sintesi di nuove proteine, come miosina ed actina.
    94. 94. Anche le caderine (Ca++ -aderine) (recettori adesivi che mediano il riconoscimento e l’adesione cellula-cellula, insieme alle CAM Cell Adhesion Molecules) generano segnali intracellulari in risposta all’adesione fra cellule. In questo caso è la B catenina e svolgere un ruolo fondamentale. La B catenina è una proteina ponte che collega l’actina del citoscheletro alla caderina, ma può anche legarsi un fattore di trascrizione (LEF1) e traslocare nel nucleo. La formazione di legami fra cellule favorisce l’associazione B catenina alla caderina, inibendo l’interazione con LEF1.
    95. 95. • Periodo di vita determinato • Manifestazione di una funzionalità alterata – Selezione clonale dei linfociti autoimmuni • Sviluppo embrionale – Spazi inter-digitali • Cellule infettate da virus oppure con mutazioni • Le cellule morte vengono fagocitate dai macrofagi Apoptosi dipende dai segnali
    96. 96. Le varie vie di trasmissione del segnale interagiscono reciprocamente, mettendo in grado le cellule di produrre una risposta adatta a una combinazione di segnali complessa. Alcune combinazioni significano per la cellula che deve continuare a vivere, altri che deve riprodursi; in presenza di segnali apoptotici le cellule si suicidano

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