La trasduzione del segnale a livello cellulare

LA TRASDUZIONE DEL SEGNALE A LIVELLO CELLULARE

Ogni cellula deve interpretare una moltitudine di segnali che le provengono dalle cellule circostanti per coordinarsi, segnali che si dimostrano essenziali per il corretto sviluppo embrionale, per la crescita, per la divisione cellulare e per la sopravvivenza stessa.

Nella segnalazione cellulare, una cellula di segnalazione sintetizza e rilascia una molecola segnale che viene rilevata da una cellula bersaglio grazie a recettori specifici. Quando il recettore riceve il segnale extracellulare si ha la trasduzione del segnale.

Tipologie di segnalazioni:

• Segnalazione endocrina: Ormone. La molecola secreta viaggia utilizzando il torrente circolatorio.
• Segnalazione paracrina: Mediatore locale. La molecola secreta si diffonde nei liquidi extracellulari per agire su cellule vicine.
• Segnalazione autocrina: Mediatore locale. La molecola agisce sulla stessa cellula che l'ha prodotta.
• Segnalazione nervosa: Neurotrasmettitore. La molecola viaggia...

attraverso gli assoni peressere liberati in corrispondenza delle sinapsi

Segnalazione

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La molecola non viene secreta ma raccolta dadipendente da contatto

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recettori di superficie della cellula bersaglio

Ormoni

Esercitano la loro azione a notevole distanza circolando nel torrente ematico

Agiscono mediante segnalazione endocrina

Ormoni peptidici

• Costituiti da catene amminoacidiche di lunghezza variabile
• Costituiscono l'80% deli ormoni prodotti dai vertebrati.

Insulina Cellule Beta Pancreas Abbassamento della glicemia

Glucagone Cellule Alfa Pancreas Innalzamento della glicemia

Ossitocina Ipotalamo Contrazioni del miometrio umano

Tireotropina Adenoipofisi Rilascio dei fattori tiroidei

Somatotropina Adenoipofisi Accrescimento e della divisione dellecellule che compongono i tessuti GLR

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Ormoni steroidei

• Sono costituiti da lipidi steroidi che derivano tutti da

un unico precursore, il colesterolo

Mantenimento dell'endometrio nella fase post-Progesterone Corpo luteo, ovaie in minima ovulatoria, inibizione dell'ovulazione, delleparte, placenta contrazioni dell'miometrio, della rispostaimmunitaria contro il feto

Differenziamento del senso maschile e delTestosterone Cellule del Leydig del testicolo, mantenimento dei caratteri sessuali maschiliovaie, ghiandole surrenali min. Comparsa dei caratteri sessuali femminili,Estradiolo Cellule della granulosa, cellule rigenerazione della mucosa uterina dopo ladella teca interna delle ovaie mestruazione

Innalzamento della glicemia, contrastoCortisolo Zona fascicolata della corticale infiammazioni, aumento risposte fisiologichedel surrene allo stress

Bilanciamento idrico-salino attraverso ilAldosterone Midollare del surrene riassorbimento del sodio a livello del tubulorenale per aumentare volemia e pressionearteriosa

Ormoni derivati da ammminoacidi• Provegono dall'amminoacido

tirosina (Tyr)

Adrenalina Midollare del surrene Risposta ad eventi di pericolo

Triiodiotironina e Cellule follicolari della Sviluppo somatico e celebrale, nelle attività

Tiroxina tiroide metaboliche e nella crescita di ogni organo e tessuto

Mediatori locali

• I mediatori locali incontrano il loro bersaglio a breve distanza attraverso i liquidi interstiziali
• Agiscono mediante segnalazione autocrina e paracrina e possono essere: fattori di crescita, linfochine, derivati da amminoacidi e acidi grassi.

I fattori di crescita

• Sono proteine secrete da varie cellule in grado di stimolare la proliferazione e il differenziamento cellulare.
• Tra questi vi sono: fattore di crescita epidermico, fattore di crescita piastrinico, fattore di crescita nervinico.

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Linfochine

• Sono delle proteine secrete dai linfociti T-helper per coordinare la risposta immunitaria

Neurotrasmettitori

• Viaggiano nelle vie nervose

attraverso particolari strutture dette sinapsi. Agiscono mediante segnalazione nervosa, a livello delle sinapsi, attraverso i recettori post-sinaptici e consentendo la trasduzione del segnale a livello dei neuroni. Tra questi vi sono acetilcolina, il GABA. CLASSI DI RECETTORI Ogni recettore è specifico per una molecola segnale. Il segnale può indurre in ogni cellula numerose modificazioni a carico della morfologia, del movimento, del metabolismo, dell'espressione genica. Gli ormoni peptidici, i mediatori locali, i neurotrasmettitori sono idrosolubili per cui non sono in grado di attraversare la membrana ma di interagire legando dei recettori extracellulari posti sulla membrana. Gli ormoni steroidei e tiroidei, essendo liposolubili, sono in grado di oltrepassare la membrana e di interagire con i recettori intracellulari. Recettori di superficie Recettori accoppiati a canali ionici. Modificano la permeabilità della membrana.

plasmatica aspecifici ioni alterando il potenziale di membrana

Recettori accoppiati a G-proteins Attivano le proteine trimetriche G fosforilando i loro residuidi serina e treonina le quali ogni volta attivano o inibiscono un enzima o un canale ionico presente sulla membrana plasmatica.

Recettori accoppiati ad enzimi Attivati reagiscono direttamente da enzimi o si associano sul versante intercellulare per attivarli. GLR

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Recettori accoppiati a G-protein• Costituiscono un’unica catena polipeptidica che attraversa sette volte tutto lo spessore di membrana.

1. Dopo aver legato una molecola segnale avviene un cambiamento conformazionale
2. Si attiva la G-protein posta sul versante citosolico della membrana
3. Proteina G composta da subunità α, β, γ ( alfa e gamma unite covalentemente a molecole lipidiche che le ancorano sulla membrana)
4. Nello stato inattivo la subunità α è legata ad una

1. La molecola di GDP è attivata dal recettore GPRC e la subunità α scambia GDP in GTP.
2. La subunità α si stacca e il complesso βγ si forma e si attiva.
3. La subunità α e il complesso βγ sono capaci di interagire direttamente con i bersagli situati sulla membrana plasmatica.
4. Lo stato attivo della proteina G dipende dal comportamento della subunità α la quale possiede infatti una GTPasi intrinseca che idrolizza il GTP in GDP.
5. La proteina G può interagire con enzimi legati alla membrana plasmatica che producono secondi messaggeri secondo tre vie:
   1. Sistema dell'AMP ciclico
   2. Sistema dell'inostitol trifosfato
   3. Sistema dell'acido arachidonico

Sistema dell'AMP ciclico:

1. La proteina G attivata dal legame della molecola segnale interagisce con un effettore primario, l'enzima adenilato ciclasi.
2. Da vita a un secondo messaggero denominato AMP ciclico (cAMP) sintetizzato a

Partire da una reazione di ciclizzazione che rimuove due gruppi fosfato dall'ATP e congiunge il gruppo fosfato al 3'-OH del ribosio.

cAMP esercita i suoi effetti sugli enzimi proteinchinasi dipendenti dall'cAMP (PKA).

La PKA fosforila i residui amminoacidici di serina e treonina di alcune proteine intercellulari modificandone l'attività, in particolar modo di enzimi in grado di catalizzare determinati processi nelle vie metaboliche.

La terminazione del segnale è attuata dall'AMP ciclico fosfodiesterasi che converte cAMP in AMPNB.

Esempi di trasduzione del segnale basata sull'cAMP sono: adrenalina, glucagone.

Processi nucleari influenzati da PKA:

• Una parte delle PKA attivate dall'cAMP trasloca nel citoplasma del nucleo dove fosforila un fattore specifico detto CREB.
• Una volta attivato, si lega a dei siti specifici di DNA detti siti CRE legati alla proteina CBP promuove la trascrizione di numerosi enzimi GLR.

Biologia app. LA

1. Proteina G q1. Una volta attivata dal legame con la molecola segnale interagisce con un effettore primario, ovvero la fosfolipasi C2. Essa interagisce con un lipide di membrana detto fosfatildilinositolo, recidendo la sua testa glucidica.
2. Questo taglio genera una coppia di secondi messaggeri: inositolo 1,4,5-triofosfato (IP3) e il diacilglicerolo (DAG).
3. IP3 è uno zucchero fosfato in grado di legarsi ai canali per il Ca2+ del RE, determinandone l'apertura.
4. Il Ca2+ agisce come effettore secondario determinando un aumento repentino della concentrazione citosolica dello ione.
5. Il DAG rimane immerso nella membrana plasmatica, recluta e attiva come effettore secondario la proteina chinasi C (PKC) che lega il Ca2+, trasferendosi nella membrana plasmatica.
6. La proteina G attivata dal legame con la molecola segnale interagisce con l'enzima fosfolipasi A2.
7. La fosfolipasi A2 idrolizza il legame estere fra il glicerolo e

L'acido arachidonico (AA).

La liberazione dell'AA determina una cascata di reazione che porta alla formazione di 3 effettori: 5-lipossigenasi, 12-lipossigenasi, ciclossigenasi.

Recettori accoppiati ad enzimi:

• Possiedono in sé l'attività catalitica
• Attivano la via Ras/MAPchinasi
• Costituiscono delle proteine transmembrana che espongono il loro dominio per il ligando sul versante extracellulare
• Il loro dominio possiede in sé l'attività enzimatica o si associa ad una proteina per formare il complesso.
• Il recettore della protein chinasi tirosina è un esempio di recettore accoppiato ad enzima