Biologia dello sviluppo

EPH-EPHRINI Recettori Eph

I recettori Eph sono un gruppo di recettori che sono attivati in risposta al legame con proteine recettoriali Ephrin. Le Eph formano la più grande sottofamiglia di recettori tirosina chinasi (RTK). Come tutti gli RTK, anche i recettori Eph sono proteine integrali di membrana costituiti da una regione extracellulare in grado di riconoscere il ligando, una regione transmembrana ed una citosolica in grado di trasdurre il segnale.

Le Eph sono proteine singolo passo con dominio chinasico e si distinguono in recettore di tipo A e B così come le efrine: il ligando può essere una proteina transmembrana (B) o una molecola legata alla membrana con un GPI (A). In genere i recettori A interagiscono con il ligando di tipo A ma ci sono delle eccezioni.

Hanno una segnalazione bidirezionale: segnalazione forward quello che attiva il recettore Eph che ha attività chinasica oppure segnalazione reverse sulla cellula che esprime le efrine. Abbiamo un'interazione tra cellule.

Sono a diretto contatto, tra quella che esprime il recettore e quella che esprime leephrine (trans), ci sarà poi fosforilazione e segnalazione bidirezionale sia in una direzione sia nell'altro.

Come notch se questa interazione avviene in cis non c'è fosforilazione della parte chinasica e non trasduce il segnale.

Queste interazioni efrine-eph sono importanti nei fenomeni della crescita assonale e il raggiungimento del bersaglio.

Ma se il neurone nella sua crescita assonale si è perso per strada nel senso che si è allontanato dalla cell bersaglio andrà incontro a morte cell e non riceverà più il fattore di sopravvivenza. Gli assoni quindi devono farsi strada e trovare il modo di raggiungere il bersaglio -> ci devono essere dei sistemi intermedi che guidano la crescita assonale:

1. Molecole che diffondono -> sono sistemi a corto raggio che coinvolgono molecole solubili chemio-attrattive o repulsive, molecole che diffondono seguendo

Il gradiente di concentrazione, cioè sono in grado di percepire la direzionalità seguendo una maggiore quantità di segnale: se il recettore è attivato in modo polarizzato specialmente su un lato, il recettore viene inibito sugli altri lati e organizza il citoscheletro per proseguire in quella direzione.

Dovuto dalle fonti di rilascio di fattori chemioattrattivi o chemiorepulsivi.

Oppure attraverso contatto diretto: interazione con molecole della matrice extracell o molecole espresse da cell vicine (es. caderine che favoriscono l'aggregazione delle cell tra loro in modo omofilico tra cell dello stesso tipo).

Le efrine mediano la repulsione cellulare e siccome si tratta di una repulsione justacrina la cell prima deve legare con l'altra cell per capire che non ha affinità per questa e quindi devi andare da un'altra parte -> il cono di crescita evita le cellule che le sono ostili, meno affini.

Quindi possiamo avere delle regioni che esprimono

delle tipologie di interazioni: ad es. lesemaforine portano a repulsione come le efrine, cioè le semaforine ai lati della zona fannosì che l'assone cresca in una determinata direzione. Ci sono delle regioni comuni che sono attraversate da tutti gli assoni che si comportanonello stesso modo, ma poi arrivano a dei bivi che dipendono da delle cell con cui questiassoni interagiscono.

Nella retina abbiamo l'espressione localizzata dei neuroni che esprimono il recettore EphB1 che viene espresso solo daineuroni che sono temporali (rossi, mentre quelli blu sono i neuroni nasali). Con lo sviluppo sia i neuroni temporali che nasalihan dovuto trovare la strada per arrivare al SNC: il condroitin-solfato è un ambiente ostile e quindi escono e incontranouna serie di semaforine, arrivano al chiasma dove si presenta un bivio -> i nasali che non esprimono EphB1 attraversano laregione e diventano controlaterali cioè vanno a sinaptare nell'emisfero opposto.

Quelli rossi, temporali, arrivano al chiasmache comprende le ephrineB2, ma loro esprimono il recettore eph e questa zona per loro è repulsiva e rimangono ipsilateraliSlit1/2 è repulsivo per i neuroni nasali che esprimono robo2, mentre netrina e una sostanza chemioattrattivaWNT/FrizzledLa segnalazione Wnt/Fizzled rappresenta un esempio di segnalazione paracrina a cortissimo raggio dovuta alle interazionidella glicoproteina Wnt con le proteine della matrice extracellulareSistema importante nella regolazione del differenziamento ma anche per molti aspetti della proliferazioneIl recettore per wint è una proteina a 7 domini transmembranali + dominio per proteine G ma ha interazioni con altretipologie di recettore In assenza di stimolo quindi in assenzadi interazione con wnt esiste unaregolazione della beta-catenina libera(comunemente trovatanell'organizzazione del citoscheletronell'interazione con le caderine) cheviene riconosciuta dal complesso proteicochecontiene anche qualche chinasi in grado di fosforilarla, di farla riconoscere dalle ubiquitinazioni e portarla alla degradazione. Se però Wnt attiva il recettore, questo diventa affine per il complesso che ha più affinità per il recettore rispetto all'acaderina che così viene lasciata libera, non viene più degradata e può essere trasportata nel nucleo dove lega il fattore trascrizionale che promuove l'espressione dei geni regolati da Wnt. Le cripte intestinali sono delle zone profonde all'interno del tessuto connettivo e sono un modo per tenere al riparo le cellule staminali del tessuto intestinale che è esposto a un danno meccanico e di tossicità delle cellule, quindi deve andare incontro al rinnovamento. Le cripte contengono anche le cellule goblet, enterociti, panneth che secernono secrezioni liquide con enzimi battericidi che proteggono le staminali ed evitano che siano contaminate. Nella formazione delle cripte quindi nel processo di invaginazione e

Poi differenziamento, le panneth sono importanti perché grazie alla segnalazione di wnt promuovono il differenziamento delle cell epiteliali vicine. Troviamo anche delle Eph che fanno in modo che il compartimento di amplificazione non si mischi con le cell più differenziate.

Ricambio laterale, in cui le staminali ricolonizzano quelle perse. Le cellule staminali devono differenziare nei vari tipi cell che troviamo nelle cripte, e questo differenziamento è regolato da un effetto di gradiente: wnt associato alle paneth permette di rimanere staminale, bmp che si legano ai recettori serina-treonina-chinasi favoriscono il differenziamento degli enterociti, chi non ha né wnt né notch diventa cell goblet e chi ha molto wnt diventa paneth.

Hedgehog / Patched. Sonic sembrava avere due occhi vicinissimi con un bordo sclerale comune, forma che suggerisce l'oloprosencefalia, una condizione osservata nel knockout murino del gene Shh. Il mutante per cui manca la proteina.

Che garantisce lo sviluppo della struttura di divisone degli occhi -> la molecola è stata chiamata sonic.

Questo è un effetto gradiente dipendente in presenza di una molecola solubile che viene rilasciata e le cell che sono attivate (dai recettori che vengono attivati da queste concentrazioni) adottano fenotipi diversi -> se la concentrazione è bassa diventeranno neuroni ventrali, se è alta saranno motoneuroni, altissime diventeranno piastra neurale.

In assenza di ligando la il recettore PTC (patc) non è attivo. Si tratta di una molecola solubile in grado di migrare nel citoplasma ma che ora si trova all'interno di una vescicola e quindi inattiva. Ci vuole l'interazione con il ligando perché il recettore PTC venga attivato e induca un cambiamento con rilascio di un fattore trascrizionale che attiva i geni.

In assenza di ligando abbiamo un repressore, il presenza di ligando abbiamo una diversa regolazione e la stessa molecola agisce come

attivatoreLa proteina è modificabile con delle aggiunte idrofobiche post traduzionali in modo che non diffonda facilmente ma si creiun gradiente più lento

Il fattore CI è stato maturato in modo da produrre il repressore attraverso una fosforilazione e un taglio proteolitico, il frammento che ne deriva funzionerà da corepressore

Quando c'è il ligando abbiamo portato SMO in membrana plasmatica dove interagisce perché in grado di inibire il complesso proteico, il taglio proteolitico non avviene, e la molecola integra è un attivatore della trascrizione

Recettori nucleari

I ligandi sono tipicamente per molecole liposolubili, molecole idrofobiche in grado di interagire con il doppio strato fosfolipidico; la grande famiglia degli ormoni steroidei, quelli tiroidei, la vitamina D3, l'acido retinoico -> a seconda di dove vengono rilasciati determinano la posizione dello sviluppo di certe strutture

I recettori nucleari hanno in comune un

dominio di interazione con il dna, quindi una sequenza di localizzazione nucleare, e un dominio di specificità di interazione con il ligando

Recettori di tipo 1 trovano il recettore a livello citoplasmatico: l'interazione del ligando sposta il recettore• dall'interazione con una proteina che gli impediva di traslocare nel nucleo; l'arrivo del ligando sposta questo equilibrio e forma dimeri (2 recettori e 2 ligandi) che in questa forma possono essere riconosciuti dai sistemi di traslocazione dei pori nucleari e possono poi interagire con gli elementi di risposta specifici

Recettori di tipo 2 come ad es i recettori agli ormoni tiroidei il ligando viene trasportato a livello nucleare dove trova• il suo recettore che è già associato al dna -> funge da coattivatore del ligando spostando l'interazione con il corepressore e favorendo l'interazione con il coattivatore

Gli elementi di risposta sono spesso delle sequenze ripetute due volte,

accolta di due molecole recettoriali e, a seconda della direzionalità e posizione delle due strutture, si ha la specificità. Ad esempio, nell'elemento di risposta degli estrogeni, le sequenze sono disposte nella stessa direzione ma sono separate da 3 nucleotidi, mentre nei tiroidei le sequenze sono a diretto contatto. La specificità è determinata dalla sequenza del DNA ma anche dalla capacità di ospitare il dimero. Le funzioni delle molecole recettoriali includono la proliferazione cellulare e la regolazione del ciclo cellulare tramite la ciclina-CDK. Questa regolazione avviene sia nel passaggio dalla fase G1 alla fase S e dalla fase G2 alla fase M, sia nell'uscita dalla fase M, ovvero il passaggio dalla metafase all'anafase. Ci sono anche sistemi di regolazione lungo tutto il ciclo cellulare. Nel ciclo cellulare, si ha una regolazione a cascata in cui la prima regolazione attiva la successiva e si ha un'alternanza di attivazione e disattivazione. Le proteine coinvolte in questa regolazione sono chiamate cicline e svolgono un ruolo importante nel permettere la corretta progressione del ciclo cellulare.continuità del ciclo -> avremo le cicline che faranno superare lo start, poi quelle che fanno passare da G1 a S e così via. Quindi è importante mantenere una sequenza coerente e continua nel ciclo.