TRASDUZIONE DEL SEGNALE
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- Fabiana Palma
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1 TRASDUZIONE DEL SEGNALE
2 TRASDUZIONE DEL SEGNALE Specificità (specificità riconoscimento) Amplificazione e diversificazione della risposta (cascata enzimatica) Integrazione tra segnali Spegnimento del segnale
3 Schema generale di un sistema di segnalazione
4 Le molecole segnale sono di natura chimica e dimensioni diverse: proteine, nucleotidi, amminoacidi, steroidi, retinoidi, gas. I recettori possono essere di membrana o intracellulari Il recettore deve avere un alta affinità e specificità per il segnale; Kd M Il recettore deve inattivarsi rapidamente
5 Cellule diverse rispondono allo stesso segnale in modo differente Il segnale all interno della cellula deve amplificarsi e diversificarsi
6 Bevan, P. J Cell Sci 2001;114:
7 Integrazione del segnale Ciascuna cellula ha un set di recettori per rispondere ad un corrispondente set di segnali. La combinazione di questi segnali determina il destino della cellula
8 TIPI DI SEGNALAZIONE
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11 Segnale: Ormoni steroidei e tiroidei Vit D; acido retinoico
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13 HRE: elemento di risposta ormonale, Diversificazione
14 Amplificazione e spegnimento
15 Inibitori recettore degli estrogeni Recettore per gli ormoni steroidei
16 Segnale: NO NO Sintasi Attivazione della Guanilico ciclasi
17 NO Sintasi
18 Adenilato (guanilato) Ciclasi
19 I percorsi di trasduzione del segnale devono essere attivati/disattivati con estrema precisione. Sono necessari interruttori molecolari. I due stati conformazionali sono riconosciuti da proteine bersaglio completamente differenti. Le variazioni conformazionali sono indotte da variazioni della fosforilazione della proteina o di un nucleotide (GTP, ATP).
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26 Recettore 7TM Recettore accoppiati alle proteine G (GPCR) 7 a eliche transmembrana Trasducono segnali di vario tipo: proteine, AA, lipidi, luce, odori, Recettori più numerosi negli eucarioti (1-5% dei geni totali) Modelli: recettore β- adrenergico e la rodopsina Sono bersaglio di agenti terapeutici e droghe
27 Recettore 7TM Agonisti ed antagonisti del recettore β adrenergico
28 Recettore e G-protein
29 Proteina G eterotrimerica Interruttori molecolari in moltissimi processi biologici: trasduzione, traffico vescicolare, sintesi proteica Sono legate alla membrana da ancore lipidiche Attività intrinseca GTPasica molto bassa stimolata da altre proteine, ad esempio il bersaglio L idrolisi GTP induce cambio conformazionale irreversibile fino alla sostituzione del nucleotide. Sensibili allo stato energetico della cellula
30 Proteina G eterotrimerica La subunità α lega il nucleotide e si lega a GPCR in presenza di βγ. Le subunità βγ si legano ad α GDP, ma non ad α GTP Le subunità βγ garantiscono che il recettore catalizzi la sostituzione GDP con GTP e non viceversa
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32 Gs Adenilico ciclasi
33 Fosfodiesterasi inibita da caffeina e teofillina
34 PKA La PKA fosforila specifiche ser/thr in proteine bersaglio attivandole. Adrenalina- glucagone
35 AMPLIFICAZIONE CRE: camp response element
36 Spegnimento del segnale
37 Spegnimento del segnale Adattamento: una prolungata esposizione allo stimolo diminuisce la risposta della cellula. Endocitosi del recettore. Fosfodiesterasi Attivazione della ser/thr fosfoproteine fosfatasi
38 Inibizione delle G-protein
39 G inibitorie (rec( α-adrenergici, somatostatina)
40 Altri secondi messaggeri attivati da G- protein
41 Gq: rec α-adrenergici, vasopressina, acetil colina
42 IP3 apre il canale per il Ca. [Ca 2+ ] aumenta 100 volte. Il Ca rientra con la CaATPasi Ca 2+ Calmodulina
43 Calmodulina Recettore intracellulare ubiquitario del Ca 2+. Lega 4 ioni Ca che inducono un cambio conformazionale. Una volta attivata si lega a proteine bersaglio subendo un ulteriore cambio conformazionale. CaM-chinasi Troponina PKC Subunità della glicogenofosforilasi chinasi muscolare
44 PKC L aumento del Ca 2+ citosolico fa traslocare la PKC dal citosol alla membrana. DAG e fosfolipidi negativi attivano la PKC PKC fosforila Ser/Thr in proteine bersaglio. Alcuni cancerogeni lipidici (esteri del forbolo) attivano la PKC in assenza di segnale.
45 Segnali olfattivi
46 Segnali gustativi
47 Molecole gustative Stereospecificità
48 Bastoncelli e visione
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53 Recettori legati ad enzimi rispondono a fattori di crescita, mediatori locali ( M) che promuovono crescita e differenziamento risposta lenta Possono determinare anche risposte rapide (modificazioni del citosol, e/o metaboliche) Anomalie nella segnalazione attraverso questi recettori possono avere un ruolo nella trasformazione tumorale
54 Recettori legati ad enzimi I recettori sono proteine transmembrana monopasso. Sono dimeri/oligomeri oppure dimerizzano in presenza del segnale. Il dominio citoplasmatico ha una attività tirosinchinasi intrinseca o è associato ad una tirosinchinasi. La fosforilazione del recettore fornisce siti di riconoscimento per proteine adattatrici che propagano il segnale
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56 Metabolismo e trasporto glucosio crescita cellulare e differenziazione
57 Metabolismo energetico
58 crescita cellulare e differenziazione
59 Insulina Recettore
60 Attivazione del recettore dell insulina Il recettore autofosforila 3 tirosine Una tirosina è un sito di ancoraggio per IRS-1 che viene fosforilato formando multipli siti di docking Le tirosine fosforilate sono riconosciute da proteine che contengono il dominio SH2.
61 Dominio SH2: Protein chinasi Src La chinasi Src riconosce il bersaglio attraverso il dominio SH2 e SH3. csrc normale, protooncogene, regolata V-src oncogene sempre attiva
62 Oncogeni I virus che inducono tumori trasportano oncogeni, simili a geni (proto-oncogeni) presenti nelle cellule animali bersaglio. Il virus del sarcoma di Rous ha v-src, omologo a c- src Entrambe codificano per una tirosin chinasi: c-scr controllata, v-src incontrollata. Altri oncogeni: v-ras, v-erbb, v-fos, v-jun. Gli oncogeni non sono necessariamente di origine virale, ma piuttosto derivano da proto-oncogeni mutati Perché una cellula subisca una trasformazione maligna sono necessari più di un evento oncogenico
63 IRS-1 1 e PIP 3 PIP 3 chinasi attiva anche una PLC PIP 3 inattivato da PTEN Mutazioni in PTEN in molti tumori Akt o PKB
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65 IRS-1 1 e GRB-2/SOS GRB-2/SOS: proteina adattatrice che accoppia il recettore attivato alla proteina G Ras
66 Proteina G monomerica Ras Legata alla membrana da ancora lipidiche Lo scambio GDP/GTP è determinato dal legame con una proteina attivatrice GEF (Sos) Attività intrinseca GTPasica molto bassa stimolata da proteine GAP Attiva una cascata di Ser/Thr fosforilazione Mutazioni in Ras in molti tumori
67 Raf Mek Erk
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