Concetti Chiave
- Le cellule comunicano tramite molecole segnale chiamate ligandi, che possono essere piccole molecole o gas come il monossido d'azoto.
- Esistono diversi tipi di segnalazione cellulare, tra cui segnalazione da contatto, paracrina, autocrina e sinaptica, ognuna con modalità specifiche di interazione.
- I recettori cellulari possiedono tre siti che permettono l'interazione con ligandi, DNA e attivazione trascrizionale di geni.
- Le risposte cellulari ai segnali possono essere veloci, attivando proteine esistenti, o lente, richiedendo la produzione di nuove proteine tramite la trascrizione genica.
- L'amplificazione del segnale consente a una sola molecola di segnale di attivare molte molecole di risposta, attraverso diversi livelli di attivazione di proteine e secondi messaggeri.
Comunicazione cellulare
Loro comunicano inviandosi molecole segnale, chiamate anche ligandi. Possono essere piccole molecole, oppure addirittura gas, come il monossido d’azoto (NO), che può diffondere facilmente e modificare direttamente l’attività di alcuni enzimi.
In base al modo con cui si scambiano i ligandi abbiamo:
1) Segnalazione da contatto:
Si usa molto nello sviluppo embrionale, quando una determinata cellula, toccando le altre cellule, capisce in che tessuto si trova e capisce quindi che specializzazione deve avere.
2) Segnalazione paracrina:
Il segnale viene rilasciato e viene recepito da una cellula nelle immediate vicinanze.
3) Segnalazione autocrina:
Una cellula può rilasciare un messaggio chimico che agisce su se stessa o su cellule dello stesso tipo.
4) Segnalazione sinaptica:
È un tipo speciale di segnalazione paracrina, tipico dei neuroni.
Recettori cellulari
Questi recettori hanno 3 siti, uno all’esterno della cellula, uno all’interno della cellula e uno che passa attraverso la membrana plasmatica della cellula stessa:
-Sito di legame con ligando
- Sito di legame al DNA, che permette al complesso ligando-recettore di interagire con sequenze specifiche del DNA.
- Sito di attivazione trascrizionale, ovvero dove si legano proteine coattivatrici che attivano un gene e gli fanno produrre una proteina.
Risposte cellulari
Il segnale nelle diverse cellule è eterogeneo. Infatti uno stesso messaggio causa reazioni chimiche diverse in ogni cellula.
Ciascuna cellula ha un proprio tempo di risposta:
- Risposte veloci: dipendono da modifiche post-traduzionali di proteine già presenti nella cellula, per cui la proteina deve solo essere attivata, e non prodotta da capo.
- Risposte lente: in questi casi la cellula quando riceve il segnale deve produrre una proteina da zero, infatti il ligando va ad attivare la trascrizione di un gene fino ad ottenere la proteina.
Le accensioni delle proteine può essere basato sulla fosforilazione o sul GTP.
Nel primo caso, intervengono proteine chinasi e fosfatasi. Le chinasi fosforilano l’altra proteina, aggiungendo fosfato e attivando la proteina.
Le fosfatasi invece rimuovono il gruppo fosfato con un processo detto defosforilazione, “spegnendo” la proteina.
Il secondo tipo di interruttore molecolare è rappresentato dalle proteine GTPasiche.
Amplificazione del segnale
Abbiamo quindi visto che da una solo molecola di segnale si producono tante molecole di risposta. Ed è proprio questo l’amplificazione del segnale.
Finché il recettore resta occupato dal ligando, può e attivare continuamente nuove proteine G. Questo è il primo livello di amplificazione.
Abbiamo anche visto che quindi si vanno ad attivare degli enizimi, i quali a loro volta attivano migliaia di secondi messaggeri. E questo è un altro livello di amplificazione.
I secondi messaggeri vanno poi ad attivare le kinasi, le quali vanno a fosforilare infinite molecole.
Domande da interrogazione
- Quali sono i principali tipi di segnalazione cellulare?
- Come sono strutturati i recettori cellulari?
- Qual è la differenza tra risposte cellulari veloci e lente?
- Cosa si intende per amplificazione del segnale?
I principali tipi di segnalazione cellulare includono la segnalazione da contatto, paracrina, autocrina e sinaptica, ognuna con modalità specifiche di interazione tra le cellule.
I recettori cellulari hanno tre siti: uno per il legame con il ligando, uno per il legame al DNA e uno per l'attivazione trascrizionale, permettendo così l'interazione con specifiche sequenze del DNA.
Le risposte veloci si basano su modifiche post-traduzionali di proteine già presenti, mentre le risposte lente richiedono la produzione di nuove proteine attivando la trascrizione di geni.
L'amplificazione del segnale si riferisce al processo in cui una singola molecola di segnale genera molteplici risposte cellulari, attivando proteine G e secondi messaggeri che amplificano ulteriormente la risposta.
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