Traffico intracellulare e comunicazione tra cellule

Presenza di ioni calcio e Cell Adhesion Molecules (CAM)

Le CAM sono componenti della superfamiglia delle immunoglobuline che mediano l'adesione cellulare in presenza di ioni calcio.

Caderine

Le caderine sono glicoproteine transmembrana caratterizzate dalla presenza di 5 moduli strutturali ripetuti nel dominio extracellulare, stabilizzati dal legame con ioni calcio. Esistono diverse caderine che sono distinte in base alla loro espressione nei tessuti. La prima caderina identificata è la caderina E (epiteliale).

Oltre al dominio extracellulare che media i legami esterni, la regione citoplasmatica della caderina è fondamentale per generare un'adesione stabile. Questa porzione della molecola si associa con i filamenti di actina del citoscheletro tramite 3 proteine. L'interazione delle caderine con il sistema citoscheletrico è indispensabile per trasmettere alla cellula la forza meccanica dell'adesione.

Struttura di base delle CAM

1. Le molecole CAM consistono in un largo dominio. Questi domini possono essere glicosilati o legare catene di acido sialico, caratterizzate da elevata carica negativa. La loro presenza può addirittura prevenire l'adesione piuttosto che favorirla.
2. Mentre le caderine possono dare origine a giunzioni specializzate tra cellule, le CAM non organizzano giunzioni specializzate, ma mediano contatti "non giunzionzali" diffusi sulla membrana.
3. Le caderine sono omofiliche (interazione tra proteine uguali), mentre le CAM sono eterofiliche (interazione tra proteine diverse).

GIUNZIONI CELLULARI SPECIALIZZATE

Le associazioni delle cellule nei tessuti richiedono modificazioni specializzate delle membrane nel punto in cui le cellule vengono in contatto. Queste strutture specializzate sono definite giunzioni cellulari.

Nelle cellule animali si osservano 3 tipi di giunzioni cellulari:

1. Giunzioni strette, o occludenti
2. Giunzioni adesive
3. Giunzioni

comunicanti1 Giunzioni strette. Le giunzioni strette percorrono l'intero perimetro di cellule adiacenti formando un sigillo continuo che si estende sull'intera superficie del tessuto che riveste la cavità o la superficie di un organo. Le giunzioni strette fanno sì che le membrane delle cellule siano impermeabili al passaggio di molecole, e il loro scambio è possibile solo attraverso proteine di trasporto. 2 Giunzioni adesive. Legano il citoscheletro di una cellula a quello della cellula adiacente o alla matrice extracellulare che circonda la cellula. Delle giunzioni adesive fanno parte le giunzioni aderenti, i desmosomi e gli emidesmosomi. Le giunzioni aderenti ed i desmosomi hanno funzioni tipicamente meccaniche, mentre gli emidesmosomi hanno funzione adesiva. 3 Giunzioni comunicanti. Sono regioni dove le membrane di due cellule sono molto vicine; ciascuna giunzione mette in contatto il citoplasma di due cellule.

cellule permettendo lo scambio di ioni e piccole molecole

MATRICE EXTRACELLULARE

Quando le cellule si organizzano in tessuti, oltre a riconoscersi e a stabilire connessioni dirette tra loro, si ancorano ad un substrato comune che permette l'ulteriore stabilizzazione dell'aggregato tissutale.

Le macromolecole che formano la matrice extracellulare sono normalmente prodotte dalle cellule che vi sono immerse. Le principali proteine della matrice sono proteine di natura fibrosa con natura strutturale, come i COLLAGENI, oppure con funzione adesiva, come la FIBRONECTINA. Anche l'ELASTINA e i PROTEOGLICANI rappresentano fondamentali componenti della matrice: essi costituiscono le molecole idratate in cui sono immerse le proteine strutturali.

In alcuni tessuti, la matrice extracellulare svolge funzioni specializzate, come per esempio avviene nell'osso, nella cartilagine, nel connettivo.

I meccanismi dei segnalazione cellulare negli organismi multicellulari non sono entità

isolate: tra dicellule comunicanoregolare laloro con un processo di “segnalazione cellulare”, indispensabile performazione dei tessuti e la loro struttura tridimensionale; per guidarel’organizzazione dei tessuti all’interno degli organi e controllarne il funzionamento.

Le principali molecole responsabili dello scambio di informazione tra le cellule= neurotrasmettitori, ormoni, fattori di crescita, citochine.sono fattori solubilitra le molecole segnale

Una particolarità, utilizzate per la comunicazione tra ledall’ossido di azoto,cellule, è rappresentata un gas che controlla importantiprocessi (ex. stato contrattile della muscolatura lisci dei vasi, quindi la pressionesanguigna).

A seconda del raggio d’azione dei fattori solubili che possono diffondere nellospazio pericellulare oppure essere rilasciati nel circolo sanguigno o linfatico, lasegnalazione si distingue in paracrina, autocrina, ed endocrina.: l’ossido di azoto agisce nelle

vicinanze del sito di SEGNALAZIONE PARACRINA (con raggio d’azione ridotto), che possono intervenire nell’attivazione e produzione delle cellule del sistema immunitario e nelle risposte infiammatorie localizzate. È il caso particolare di segnalazione paracrina; la SEGNALAZIONE AUTOCRINA è una molecola segnale solubile, rilasciata nel mezzo extracellulare, che agisce sulla stessa cellula che l’ha prodotta. Consiste nel rilascio dei fattori solubili nel flusso SEGNALAZIONE ENDOCRINA circolatorio. In questo caso, la diffusione attraverso il sistema vascolare permette di raggiungere anche cellule bersaglio molto distanti dalla sede di sintesi. Esistono anche casi di comunicazione tra le cellule che non sono mediate da fattori solubili, ma dal contatto tra singole cellule o tra cellule e le strutture della matrice extracellulare. Questi tipi di segnale, definiti di posizione, forniscono informazioni alla cellula sulla sua localizzazione all’interno di un tessuto. I RECETTORI sono il segnale.necessario per la comunicazione intercellulare una volta giunto sullacellula bersaglio esercita la propria azione attraverso specifici recettori cellulari., dopo l’interazione con la molecola segnale,I recettori sono proteine chedenominata , determinandofunzionano come interruttori molecolari,LIGANDOl’accensione di particolari vie metaboliche che possono modificare le funzioniLa capacità di una cellula di rispondere a determinati stimoli è definitacellulari.dal corredo di recettori presenti.Le caratteristiche fondamentali che i recettori devono avere nei confronti dei lorospecificità l’affinità di legame.ligandi sono 2: la e .Il recettore ed il suo ligando si riconoscono attraverso una specificità stericaL’affinità di legame definisce le concentrazioni di ligando necessarie per formare il. Più è elevato il numero di legami che si stabilisconocomplesso ligando-recettoretra recettore e ligando, maggioresarà l'affinità. La maggior parte dei fattori di segnalazione non è in grado di passare direttamente attraverso le membrane cellulari - natura idrofila e peso molecolare elevato. Queste molecole devono tradurre i segnali all'interno del citoplasma ma senza penetrare all'interno della cellula, riconoscendo e legando specifici recettori localizzati sulla membrana cellulare. Questi recettori di membrana sono le proteine intrinseche che attraversano il doppio strato lipidico della membrana. Generalmente sono organizzate in 3 regioni funzionalmente distinte: la tasca di legame per il legando specifico, la regione extracellulare e la parte transmembrana. Sulla base di questa struttura, le molecole segnale restano al di fuori della cellula, legano il dominio esterno del recettore, che a sua volta si accende e attiva una cascata di segnali all'interno della cellula tramite la porzione esposta sul versante citoplasmatico.della membrana. Le molecole di natura sono associate a trasportatori proteici; raggiunto il bersaglio idrofobico, queste sostanze possono attraversare il doppio strato lipidico delle membrane e nel citoplasma, legano recettori proteici intracellulari. I recettori intracellulari sono costituiti da 3 regioni funzionalmente distinte: una che attiva la trascrizione, una seconda che lega il DNA in sequenze specifiche e una terza che lega l'ormone. I RECETTORI TRASDUCONO UN SEGNALE ALL'INTERNO DELLA CELLULA in grado di attivare la produzione di I recettori agiscono da interruttori molecolari segnali chimici che modificano svariate funzioni cellulari quali: attività metabolica, motilità, espressione genica, proliferazione o il differenziamento. In seguito alla stretta interazione tra ligando e recettore, quest'ultimo subisce un cambiamento conformazionale che induce l'attivazione di enzimi specifici, che a loro volta sono i diretti controllori di differenti.tirosina. La defosforilazione è catalizzata da enzimi chiamati fosfatasi. La regolazione delle attività enzimatiche tramite fosforilazione è un meccanismo molto comune nelle cellule. Questo processo consente di controllare l'attività di numerosi enzimi e proteine coinvolte in diverse vie metaboliche e segnalazione cellulare. La fosforilazione può influenzare la struttura e la funzione di una proteina in diversi modi. Può alterare l'interazione con altri partner proteici, modificare la localizzazione cellulare, influenzare l'attività catalitica o la stabilità della proteina stessa. Inoltre, la fosforilazione può essere reversibile, consentendo alla cellula di regolare rapidamente l'attività di una proteina in risposta a segnali esterni o interni. Questo meccanismo di regolazione è fondamentale per il corretto funzionamento delle cellule e per adattarsi alle diverse condizioni ambientali. In conclusione, la fosforilazione è un importante meccanismo di regolazione delle attività cellulari, che consente alle cellule di adattarsi e rispondere ai segnali del loro ambiente.tirosina delle proteine grazie ad un'enzima specifico che appartiene alla categoria delle fosfatasi. MECCANISMI MOLECOLARI DI TRASDUZIONE DEL SEGNALE I meccanismi di funzionamento dei recettori di membrana possono essere suddivisi in 3 classi principali:

1. I recettori che attivano le proteine G
2. I recettori con attività enzimatica
3. I recettori che attivano canali ionici

Le prime 2 classi rappresentano la maggioranza dei casi, i recettori che attivano i canali ionici sono coinvolti soprattutto nella comunicazione tra cellule nervose. Le prime due classi agiscono direttamente o indirettamente tramite l'attivazione.