Membrane cellulari, trasduzione del segnale

MEMBRANE CELLULARI - TRASDUZIONE DEL SEGNALE

Tra le funzioni della membrana cellulare (vedi "LA CELLULA") -> mette in comunicazione le cellule tra di loro oppure le cellule con la matrice extracellulare. Come avviene la comunicazione -> tramite fattori solubili (o molecole segnale) come:

• Neurotrasmettitori.
• Ormoni.
• Fattori di crescita.
• Citochine.
• Ossido di azoto.

NEUROTRASMETTITORI -> adrenalina, noradrenalina, GABA, dopamina ecc. -> tramite l'assone i neuroni trasmettono il segnale chimico. Nel neurone pre-sinaptico -> vescicole piene di neurotrasmettitore (rivestite da clatrina) -> si fondono con la membrana dell'assone -> rilasciano nello spazio inter-sinaptico i neurotrasmettitori -> si legano a specifici recettori nel neurone post-sinaptico -> avviene la trasduzione del segnale nervoso. ORMONI -> steroidei -> entrano per diffusione nelle cellule -> interagiscono con recettori proteici dentro la cellula ->

complesso ormone-recettore -> entra nel nucleo -> interagisce con il DNA inducendo la trascrizione di specifici geni che porteranno alla sintesi di specifiche proteine (fuori dal nucleo).

OSSIDO DI AZOTO -> prodotto per deamminazione dell'arginina (nitrossidosintasi) -> attiva un enzima che agisce su una proteina chinasi G la quale induce vasodilatazione (rilassamento cellule muscolari lisce)

L'acetilcolina stimola specifici recettori di membrana -> stimolano il RE a rilasciare calcio -> attiva una proteina che a sua volta attiva la nitrossidosintasi -> sintesi ossido di azoto.

Visione cellulare della segnalazione cellulare:

Rilascio di una molecola segnale (ormone, neurotrasmettitore ecc.) da parte di una cellula:

La stessa molecola può attivare due pathway diverse.

Due diverse molecole possono attivare lo stesso pathway.

Due diverse molecole possono attivare diversi pathway che però si influenzano a vicenda.

Ricezione del segnale

tramite un recettore di membrana (generalmente la molecola non entra autonomamente). Trasduzione del segnale extracellulare in intracellulare (tramite proteine periferiche intracellulari). Risposta che modifica un processo cellulare. In base al distretto in cui avviene la segnalazione cellulare si distinguono: Segnalazione paracrina -> i mediatori chimici diffondono dalla cellula che li ha rilasciati e agiscono in uno spazio molto ristretto -> la cellula bersaglio è molto vicina a quella che ha rilasciato il mediatore. Segnalazione autocrina -> i mediatori chimici agiscono sulla stessa cellula che li ha rilasciati. Segnalazione endocrina -> la cellula rilascia i mediatori chimici (es. ormoni) -> entrano nel circolo sanguigno e agiscono su cellule anche molto lontane. Segnalazione contatto-dipendente -> non vengono rilasciati mediatori chimici, ma affinché avvenga il passaggio del segnale le due cellule devono essere in contatto. Tipi di

recettori che mediano la trasduzione del segnale:

Recettori accoppiati a canali ionici -> composti da una “porta” che rimane chiusa fino a quando il mediatore chimico non si lega a specifici recettori -> si trovano per esempio nella membrana di neuroni e cellule muscolari (es. pompa sodio-potassio).

Recettori accoppiati a proteine G -> il mediatore chimico dopo essersi legato al recettore entra in contatto con la proteina G (proteina trimerica-> subunità α, β e γ).

Nella forma inattiva la proteina G è legato a una molecola di GDP -> il legame con il recettore determina il distacco della subunità α (la quale rilascia il GDP) e promuove il legame con una molecola di GTP alla subunità α -> a questo punto la subunità α diventa attiva -> trasduzione del segnale.

Passaggio da GDP a GTP -> guanine exchange factor (GEF).

Passaggio da GTP a GDP -> enzima ad azione GTPasica.

Proteina G attiva

La subunità α interagisce con tre molecole di trasduzione del segnale:

• Enzima adenilato ciclasi -> promuove la sintesi di cAMP partendo da ATP.
• cAMP -> veicola il segnale e attiva la proteina PKA, che a sua volta fosforila specifiche proteine.
• Fosfolipasi C -> agisce su un fosfolipide di membrana -> viene scisso in diacil glicerolo (DAG) e inositolo trifosfato (IP3) -> il IP3 apre i canali ionici per il calcio posti nel RE i quali attivano una proteina detta calmodulina.

Il DAG si lega alla proteina chinasi C (PKC) la quale fosforila specifiche proteine attivandole.

Recettori collegati ad enzimi -> recettore in forma monomerica che dimerizza in seguito al legame con il mediatore chimico e autofosforila i propri siti di tirosina -> il recettore così attivo fosforila la proteina chinasi 1, la quale fosforila la proteina chinasi 2, poi la 3 e infine la 4 che comporterà modificazioni cellulari -> es. fattori di

crescita. Indipendentemente dal recettore -> in seguito al legame con il mediatore -> modificazione della conformazione del recettore che attiva un processo acatena, attivando diversi tipi di proteine.

ADESIONE TRA LE CELLULE

Grazie alle giunzioni cellulari -> sono in grado di trasmettere anche stimoli meccanici (es. pressione):

Giunzioni ancoranti -> ancorare le cellule le une alle altre o alla membrana basale -> tre tipi:

Giunzioni aderenti -> composte da proteine dette caderine (proteine integrali di membrana) che si legano ai microfilamenti di actina.

Desmosomi -> composte da proteine dette caderine che si legano ai filamenti intermedi.

Emidesmosomi -> connettono le cellule alla matrice extracellulare tramite le integrine.

Giunzioni serrate -> occludono il passaggio di qualsiasi sostanza -> spazio extracellulare assente.

Si trovano a livello dell'intestino e della barriera ematoencefalica -> mediano il passaggio solo di particolari

sostanze.Composte da proteine dette claudine e occludine.

Giunzioni comunicanti (GAP) -> formano dei canali che connettono due cellule adiacenti (composti da 2 emicanali -> uno dentro la membrana plasmatica delle rispettive cellule) -> scambio di ioni e piccole molecole (es. cAMP ecc.)

Composte da diverse proteine -> connessine, innessine, pannexine.

Es. diffusione di ioni calcio tra cellule della microglia (cellule immunitarie del SNC).