Mediatore chimico. Recettore. Trasduzione del segnale. Risposta della cellula

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2 Mediatore chimico Recettore Trasduzione del segnale Risposta della cellula

3 I mediatori chimici sono prodotti da cellule specializzate e sono diffusi nell organismo da apparati di distribuzione Sistemi di distribuzione ad ampio raggio Neuroni neurotrasmettitori Cellule endocrine ormoni Sistemi di distribuzione a breve raggio Secrezione paracrina, autocrina, dipendente da contatto

4 Sistemi di distribuzione a breve raggio

5 Sistemi di distribuzione a breve raggio

6 Sistemi di distribuzione ad ampio raggio

7 Uno stesso mediatore può indurre, in differenti tipi cellulari, risposte diverse

8 Risposta a segnali extracellulari Lenta o Rapida Alcuni tipi di modificazione cellulare, come la crescita e la divisione cellulare comportano variazioni dell espressione e la sintesi di proteine nuove, per cui avvengono con tempi relativamente lunghi. Altri come il movimento cellulare, la secrezione, particolari risposte metaboliche non coinvolgono il nucleo cellulare per cui avvengono più rapidamente.

9 Segnali Mediatori chimici o Primi messaggeri Molecole che interagiscono con una specifica cellula bersaglio o competente perché dotata di specifici recettori. Recano il segnale iniziale che scatenerà la risposta cellulare Determinano modificazioni adattative della attività cellulare

10 Natura chimica del mediatore Diversi tipi di recettori

11 Piccole molecole idrofobiche si legano a recettori nucleari

12 Recettori intracellulari I recettori per gli ormoni steroidei sono spesso fattori di trascrizione che inducono una risposta cellulare attivando l espressione di specifici geni

13 Recettori nucleari

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15 Azione dell Ossido di azoto (NO) nel rilassamento della muscolatura liscia nella parete di un vaso sanguigno

16 Recettori di superficie Esistono 3 classi principali di recettori di superficie 1. Recettori annessi a canali ionici 2. Recettori accoppiati alle proteine G 3. Recettori associati ad enzimi

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18 Tutti i recettori di superficie sono proteine allosteriche Un dominio extracellulare che contiene il sito di legame per il mediatore Un dominio intracellulare che contiene un sito funzionale coinvolto, direttamente o indirettamente, nella produzione della risposta

19 Direttamente L effettore è un dominio funzionale appartenente alla stessa proteina che svolge il ruolo di recettore Indirettamente Recettore ed effettore sono molecole indipendenti ma capaci di interagire funzionalmente tra loro tramite uno specifico raccordo molecolare che con la sua attività trasferisce il segnale dal recettore all effettore

20 Direttamente Canale ionico che si apre per effetto della transizione allosterica provocata dal mediatore chimico e libera una cascata di ioni denominati secondi messaggeri che determina la risposta finale (cellule muscolari e cellule nervose) Il dominio intracellulare del recettore possiede attività enzimatica che si esprime soltanto quando si lega il mediatore chimico. Molto spesso l attività enzimatica è del tipo protein chinasi; il sito catalitico attivato fosforila una specifica proteina citoplasmatica che sua volta si attiva e determina la risposta cellulare.

21 Indirettamente I recettori accoppiati a proteine G costituiscono la più grande famiglia di recettori di superficie. Le proteine G sono sempre composte da 3 subunità proteiche e sono localizzate nel versante citoplasmatico della membrana cellulare.

22 In assenza di segnale il recettore e la proteina G sono inattivi L attivazione del recettore determina l associazione recettore-proteina G L associazione induce la subunità alfa a scambiare il GDP con il GTP. Questo fa dissociare la proteina G in una subunità alfa ed in un complesso betagamma

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24 La subunità alfa possiede attività GTPasica (GTP GDP + P), quindi dopo un breve intervallo idrolizza il GTP a GDP, si riassocia al complesso beta-gamma ed il segnale viene interrotto

25 Recettore Raccordo Molecole effetrici Tra le molecole effettrici che rispondono alle proteine G ricordiamo: Il sistema dell adenilato ciclasi Fosfolipasi C

26 L adenilato ciclasi è un enzima integrato nella membrana plasmatica, con il sito attivo esposto sul versante citoplasmatico che catalizza la reazione: ATP camp + pirofosfato Il camp è un secondo messaggero di vita breve

27 Solitamente il camp attiva la protein chinasi A che a sua volta può attivare, fosforilandole, vari tipi di proteine

28 Segnale Adrenalina Tessuto bersaglio Muscolo Scheletrico Proteina G camp PKA Fosforilazione di enzimi che intervengono nel metabolismo del Glicogeno Produzione di Glucosio

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30 Primo messaggero Recettore Proteina G Fosfolipasi C Inositol Fosfolipide di membrana Diacilglicerolo Trifosfoinositolo Protein chinasi C Canali del calcio Attivazione di enzimi Liberazione di Ca ++

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34 Table 15-1 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

35 Table 15-2 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

36 Table 15-4 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

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38 Table 17-2 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

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