Domande di Biologia cellulare

PKA

Le proteine G trimeriche sono delle proteine che collaborano con un recettore

che chiamiamo GPCR. Il recettore GPCR ha una forma molto caratteristica,

dominio extracellulare all’N-terminale, un dominio intracellulare al C-terminale

e 7 domini alfa-eliche transmembrana(questi sono quelli che permettono il

passaggio del segnale quando il ligando interagisce con il recettore dal lato

all’altro, subendo modificazioni strutturali quando avviene il

extracellulare

legame).

Le proteine G trimeriche sono proteine formate da tre subunità una alfa (che

ha un braccio con cui interagisce con la subunità beta-gamma e che ha una

tasca che lega GDP/GTP), una subunità beta e una subunità gamma. La

subunità beta rimane accoppiata alla gamma per tutto il tempo. La proteina G

di solito non si trova attaccata al GPCR, ma si collega a esso quando lui lega

il ligando esterno, cambia conformazione e il lato citosolico del GPCR diventa

affine per ila proteina G. quando la proteina G interagisce con il recettore

attivato dal ligando (la proteina G inattiva ha GDP legato) cambia la sua affinità

e la tasca di alfa perde affinità per il GDP e diventa più affine al GTP. Questo

porta alla fuoriuscita di GDP e l’ingresso di GTP nella tasca e quindi

all’attivazione della proteina G. quando si attiva la subunità alfa si stacca sia

dal GPCR che dalle subunità beta-gamma. Le subunità beta-gamma si

staccano dalla alfa (e anche dal GPCR), e quindi si attivano e proseguono nella

loro segnalazione. La subunità alfa con GTP è attiva e prosegue nella sua

segnalazione. Per spegnere la via possono intervenire la subunità alfa ha

un’attività GTPasica intrinseca che idrolizza GTP in GDP inattivando la

subunità alfa. Questo porta al fatto che inattiva vada a richiamare la subunità

beta-gamma e legandosi ad essa la inattivi. Spesso possono intervenire delle

l’idrolisi di GTP. Il recettore attivando da GEF facilitando

proteine che facilitano

lo scambio tra GDP e GTP. è l’adenilato ciclasi. L’adenilato ciclasi è una

Un target delle G-trimeriche

proteina importante che a partire da ATP ,è in grado di produrre AMPciclico

(cAMP), ciclizzando il legame del primo fosfato di ATP sul ribosio. L’adenilato

ciclasi viene legata dalla subunità alfa attivata di una G-protein stimolatoria

(Gs). Questo porta alla sua attivazione e alla conseguente produzione di

cAMP. cAMP è un importantissimo secondo messaggero che media

moltissime vie di trasmissione del segnale intracellulari. Il segnale di cAMP può

essere terminato rapidamente grazie a delle fosfatasi che vanno a rompere il

legame tra il fosfato e il ribosio, formando AMP. Spesso intervengono anche

proteine di ancoraggio che fanno in modo che vicino all’adenilato ciclasi

delle

ci siano sempre delle fosfodiesterasi che rompono il legame, danno una

risposta di spegnimento della via rapida.

Un esempio di via attivato da cAMP è quella della PKA(fosfochinasi A). È

formata da 2 subunità regolatorie e due catalitiche. Per attivare la PKA servono

2 cAMP per ogni subunità regolatoria, quindi in totale 4 cAMP. Quando viene

legato cAMP (4 molecole) le subunità regolatorie si staccano da quelle

catalitiche (che si attivano). La PKA può dare due tipi di risposte: le risposte

lente e le risposte veloci. Per le risposte lente le subunità catalitiche attivate

vanno nel nucleo e si legano alla proteina CREB (che viene fosforilata e si

attiva). CREB a sua v9lta va a legare CBP e questi due si legano a CRE e

insieme fungeranno da fattori della trascrizione andando a trascrivere alcuni

geni specifici per la cellula. Per le risposte veloci invece le subunità catalitiche

rimangono nel citosol e queste vanno a fosforilare e quindi attivare la fosforilasi

chinasi. Questa a sua volta può attivare sempre fosforilando la glicogeno

fosforilasi che ha come scopo idrolizzare il glicogeno a glucosio 1-fosfato. Qui

il fosfato sarò rimosso per produrre glucosio. Uno stimolo esterno che attiva la

via veloce può essere l’adrenalina, e lo stimolo cessa molto rapidamente

perché la concentrazione di adrenalina cala rapidamente extracellularmente.

9) Recettore insulinico

Il recettore insulinico è un RTK con una caratteristica peculiare che possiede

solo lui. Infatti anche prima dell’interazione con il ligando è già presente come

in cui c’è interazione ligando recettore,

dimero, solo inattivo. Poi nel momento

questo si attiva. L’attivazione avviene sempre con un processo di

autofosforilazione tra i due dimeri con attività tirosin-chinasica.

Quando il recettore si attiva richiama PTB, proteina che fa parte di IRS1. PTB

interagendo con il recettore attiva si fosforila. PTB fosforilato è un sito di

riconoscimento per i domini SH2. Il dominio SH2 è portato dalla proteina

impalcatura Grb2 che, oltre a un dominio SH2 ha due domini SH£. I domini

SH3 vanno poi a o legare proteine ricche di prolina, oppure a interagire con

una proteina G monomerica GTPasi. Questo va ad attivare una via che lega i

fosfoinositidi di membrana attraverso il dominio plecstrina.

10) Fotorecettori e recettori olfattivi

I fotorecettori sono dei recettori luminosi. Sono divisi in coni e bastoncelli, i

primi riescono a rilevare i colori, i secondi sono sensibili anche a luce molto

poco intensa, perciò, non rilevano i colori. i fotorecettori sono delle cellule

depolarizzate quando sono in uno stato di buio, ed essendo depolarizzate

continuano a produrre e liberare nello spazio sinaptico del neurotrasmettitore.

Sono tenuti depolarizzati grazie a dei canali di potassio e sodio tenuti aperti in

continuo dall’alta concentrazione di cGMP a cui questi canali sono sensibili. In

queste cellule ci sono delle membrane dentro che sono ricoperte di rodopsina.

La rodopsina è la proteina che si occupa di ricevere il segnale luminoso grazie

alla molecola che contiene come gruppo prostetico (11-cis-retinale).

Il funzionamento è: il fotone arriva e colpisce il 11-cis retinale , e questo passa

a una nuova conformazione:11-trans-retinale. Questo cambio di

conformazione del retinale fa cambiare conformazione alla rodopsina, che

interagirà con una Gprotein (Gtransducina). Questa attiva un enzima che sa

catabolizzare il cGMP (fosfodiesterasi). Quindi calano i valori di cGMP nella

cellula e quindi i canali che erano sensibili a cGMP si chiudono. La chiusura

dei canali porta a una ripolarizzazione della cellula e a un conseguente

diminuzione di rilascio di neurotrasmettitore (che porta a minori scariche di

potenziali di azione).

Questi recettori sono soggetti a vari adattamenti, primo che quando la

rodopsina si attiva anche la rodopsina chinasi, che può fosforilare la rodopsina

dall’arrestina che non la fa

bloccando la sua segnalazione (viene riconosciuta

legare alla Gprotein). Possono intervenire anche gli RGS che bloccano il

Infine l’ultima regolazione è basata suk

segnale a livello della G-protein. calcio,

infatti quando la concentrazione dello ione cala, si attiva la guanilato ciclasi che

produce cGMP facendone aumentare la concentrazione e riaprendo i

canali(Ca2+ cala perché i canali che vengono chiusi oltre a sodio e potassio

facevano entrare ca2+).

I recettori olfattivi sono recettori regolati da proteine Golf trimeriche. Queste

quando vengono attivate stimolano adenilato ciclasi con la classica cascata di

segnalazione. Quando viene stimolata l’adenilato ciclasi da questi recettori,

questa va a interagire con die canali sensibili a cAMP, che quindi si aprono, e

la loro apertura porta a una depolarizzazione della cellula (si genera potenziale

di azione che si diffonde nel neurone). I recettori olfattivi si trovano sulle ciglia

del corpo cellulare del neurone olfattivo.

11) Calmodulina e via delle CAM chinasi

La calmodulina è una proteina in grado di percepire le variazioni di calcio nella

cellula e di “reagire” di conseguenza. La calmodulina quando le concentrazioni

di calcio nella cellula sono basse è legata allo ione magnesio. Quando è legata

al magnesio è inattiva.

La struttura è composta da 4 siti di legame per il calcio (2 al C-terminale e 2

all’N-terminale) e una regione centrale di alfa eliche responsabile del legame

con le proteine bersaglio della calmodulina. Di calmodulina ci sono varie

isoforme che si legano con varie proteine diverse. Per attivarla devono legarsi

almeno 2 ioni Ca2+. La proteina quando c’è poco calcio ha nei siti del legame

per il calcio ioni mg, la chiamiamo apo-calmodulina ed è inattiva. È inattiva

perché l’alfa elica centrale mantiene una conformazione che non le permette

di interagire con le proteine suoi bersagli. Quando il calcio aumenta e si lega

alla calmodulina (almeno 2 ioni) l’alfa elica centrale si distorce e prende una

struttura che le permette di interagire con i suoi bersagli a valle (questa la

chiamiamo halo-calmodulina). Il ca2+ per legarsi deve interagire con 6 residui

(2 acido butirrico, 2 acido aspartico , 1 h20 e un asparagina).

Una delle vie principali che viene attivata dalla calmodulina è quella delle CAM

chinasi. Le Cam chinasi sono delle proteine dodecameriche, che si dispongono

in due ruote da 6. Ogni monomero ha una struttura formata da :

• Dominio c-terminale con funzione di ancoraggio per le altre subunità

• Unità regolativa che funziona da inibitore perché si lega alla subunità

chinasica inattivandola

• Un braccio che raccorda la regione regolativa e quella chinasica, e infine

abbiamo la subunità chinasica all’N-terminale.

La Cam-chinasi quando è inattiva ha la subunità regolativa che tiene chiuso il

braccio di quella chinasica, tenendola inattiva. Il braccio chinasico però si apre

leggermente ogni tanto per normale agitazione termica, e questo è molto

importante perché se non c’è calmodulina attiva il braccio tornerà a richiudersi

per azione del dominio inibitore, ma se nella cellula abbiamo calmodulina attiva

questa quando il braccio si apre leggermente per agitazione termica, va a

interagire con esso facendolo aprire del tutto e tenendolo aperto. In questo

modo si attiva l’attività chinasica cella CAM chinasi. Inoltre dopo il legame con

la calmodulina per far aprire al 100% il braccio c’è un autofosforilazione del

dominio inibitorio. La CAM chinasi sa fosforilare CREB facendo quindi

convergere questa via con quella dell’adenilato ciclasi.

Per far cessare la segnalazione o la calmodulina diventa inattiva (cala la

concentrazione di Ca2+ nella cellula) oppure intervengono delle fosfatasi che

staccano il fosfato dal dominio regolatorio, f