Señalización Celular: principios generales y mecanismos específicos

Señalización Celular

Índice de Señalización Celular

• Generalidades de la señalización celular
  • Tipos de comunicación
  • Tipo de respuestas celulares
• Tipos de receptores en la señalización celular
  • Receptores intracelulares
  • Cortisol y Óxido Nítrico (NO)
  • Receptores de superficie celular

" Interruptores Moleculares

• Receptores acoplados a Proteínas G

" Mensajeros Secundarios

• Vía de la Adenilato Ciclasa y Vía de la Fosfolipasa C

" Receptores acoplados a enzimas

• Receptores tirosina quinasa (RTK)
• Vía de las MAPKs y proteína Ras

• Relevancia Farmacológica de los receptores de superficie

III. CLASE MAGISTRAL (Biología Humana II) Dr. Miguel Baena Departamento de Ciencias Biomédicas, Universitat Internacional de Catalunya uLc barcelona

Generalidades de la Señalización Celular

Elementos Necesarios para la Señalización

Receptor 7 Señal Exocitosis Transducción Célula Señalizadora - Respuesta celular x2 Célula Diana Célula señalizadora: emite el mensaje (señal) Célula diana: recibe el mensaje

• Receptores específicos
• Transducción de la señal
• Respuesta celular

Tipos de comunicación: Endocrina, Paracrina, Autocrina, Neuronal, Dependiente de contacto .... III. CLASE MAGISTRAL (Biología Humana II) Dr. Miguel Baena Departamento de Ciencias Biomédicas, Universitat Internacional de Catalunya uLc barcelona

Tipos de Señales

ELEMENTOS NECESARIOS TIPOS: 7 Señal Exocitosis v Aminoácidos y derivados V Gases (NO, CO) V Esteroides (derivados del colesterol) / Eicosanoides Proteínas Célula Señalizadora Célula señalizadora: emite el mensaje (señal) Célula diana: recibe el mensaje

• Receptores específicos
• Transducción de la señal
• Respuesta celular

Tipos de comunicación: Endocrina, Paracrina, Autocrina, Neuronal, Dependiente de contacto .... III. CLASE MAGISTRAL (Biología Humana II) Dr. Miguel Baena Departamento de Ciencias Biomédicas, Universitat Internacional de Catalunya uLc barcelona

Comunicación Endocrina

(A) ENDOCRINE endocrine cell receptor hormone bloodstream target cell Alberts. Molecular Biology of the Cell. (Sixth edition) Comunicación endocrina:

• Sistema de comunicación entre células más conocido.
• La señal se transmite por todo el cuerpo, mediante la secreción de moléculas en el torrente sanguíneo.
• Las moléculas señalizadoras reciben el nombre de hormonas, y las células diana que las producen, células endocrinas.

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Ejemplo de Comunicación Endocrina: Insulina

(A) ENDOCRINE Insulin Glucose Insulin is the key that unlocks the glucose channel Glucose channel open, glucose to enter the cell endocrine cell receptor Insulin receptor Glucose channel (closed) hormone bloodstream target cell Alberts. Molecular Biology of the Cell. (Sixth edition)

• Ejemplo: secreción de insulina en las células ß del páncreas.
• Glándulas endocrinas: páncreas, tiroides, gónadas, pituitaria, etc ...

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Comunicación Paracrina

(B) PARACRINE signaling cell target cells local mediator Alberts. Molecular Biology of the Cell. (Sixth edition) Comunicación paracrina:

• Las moléculas señalizadoras difunden en forma local a través del fluido extracelular, y permanecen cerca de la célula que las secreta.
• Las moléculas señalizadoras actúan como mediadores locales .- de la zona
• Ejemplo: moléculas señalizadoras que regulan la inflamación en el foco de una infección.

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Comunicación Autocrina

Comunicación paracrina:

• Las moléculas señalizadoras difunden en forma local a través del fluido extracelular, y permanecen cerca de la célula que las secreta.

. Las moléculas señalizadoras actúan como mediadores locales. no Ejemplo: división descontrolada en células cancerosas. Autocrine receptor Autocrine cell Autocrine la propia réluce se lo hace a ella misma III. CLASE MAGISTRAL (Biología Humana II) Dr. Miguel Baena Departamento de Ciencias Biomédicas, Universitat Internacional de Catalunya el

• Ejemplo: moléculas señalizadoras que regulan la inflamación en el foco de una infección.
• En algunos casos, las células pueden responder a sus propios mediadores locales, produciendo lo que se denomina comunicación autocrina.

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Señalización Neuronal

(C) NEURONAL synapse neuron axon target cell cell body neurotransmitter Alberts. Molecular Biology of the Cell. (Sixth edition) Señalización neuronal:

• Transmisión de información a largas distancias.
• El mensaje se envía de manera rápida y específica a células individuales, a través de líneas privadas.
• Al llegar al final del axón, el impulso eléctrico se convierte en señal química, y se induce la liberación del neurotransmisor.

célula senyalizadora: pre Célula diana = post III. CLASE MAGISTRAL (Biología Humana II) Dr. Miguel Baena Departamento de Ciencias Biomédicas, Universitat Internacional de Catalunya uLc barcelona

Señalización Dependiente de Contacto

(D) CONTACT-DEPENDENT signaling cell target cell membrane- bound signal molecule Alberts. Molecular Biology of the Cell. (Sixth edition) Señalización dependiente de contacto:

• No requiere la liberación de ninguna molécula al exterior.

. Las células entran en contacto físico directo a través de moléculas señalizadoras alojadas en la membrana plasmática de la célula señalizadora y las moléculas receptoras presentes en la membrana plasmática de la célula diana.

• Ejemplo: desarrollo embrionario.

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Mismo Mensaje, Distintas Respuestas Celulares

(A) acetylcholine (B) heart pacemaker cell (C) salivary gland cell (D) skeletal muscle cell CH3 acetylcholine receptor protein O C=0 1 CH3 -D disminución de tasa contracción DECREASED RATE OF FIRING SECRETION CONTRACTION células diferentes proteínas distintas Alberts. Molecular Biology of the Cell. (Sixth edition) IMPORTANTE! ¡¡ Una misma señal es capaz de producir distintas respuestas celulares !! III. CLASE MAGISTRAL (Biología Humana II) Dr. Miguel Baena Departamento de Ciencias Biomédicas, Universitat Internacional de Catalunya uLc barcelona receptor distinto a A H3C-N+-CH3 1 CH2 - CH2

Interpretación de Señales Celulares

A B SURVIVE C A C B - GROW + DIVIDE C 1 E D A C B- DIFFERENTIATE C 1 G F DIE apoptotic cell Alberts. Molecular Biology of the Cell. (Sixth edition) Una combinación de señales posibilita la supervivencia celular Otra combinación de señales posibilita la división celular Otra combinación de señales posibilita la diferenciación celular En ausencia de señales, la mayoría de células están programadas para la autodestrucción (apoptosis) III. CLASE MAGISTRAL (Biología Humana II) Dr. Miguel Baena Departamento de Ciencias Biomédicas, Universitat Internacional de Catalunya uLc barcelona

Tipos de Respuestas Celulares

extracellular signal molecule intracellular signaling pathway cell-surface receptor protein nucleus DNA FAST (< sec to mins) ALTERED PROTEIN FUNCTION RNA SLOW (mins to hrs) Movimiento Secreción Metabolismo ALTERED PROTEIN SYNTHESIS Crecimiento celular División celular - L ALTERED CYTOPLASMIC MACHINERY Se producen DNA y RNA ALTERED CELL BEHAVIOR Alberts. Molecular Biology of the Cell. (Sixth edition) III. CLASE MAGISTRAL (Biología Humana II) Dr. Miguel Baena Departamento de Ciencias Biomédicas, Universitat Internacional de Catalunya uLc barcelona

Mensaje Recibido y Cascada de Señalización

Para empezar Lado Pergando se une al receptor -= logando 6 EXTRACELLULAR SIGNAL MOLECULE tridimensionalidod RECEPTOR PROTEIN - plasma membrane of target cell CYTOSOL Proteínas apagadas INTRACELLULAR SIGNALING PROTEINS Se encienden en cadena Si hay muchas protéines hey nés puntos para regular mejor EFFECTOR PROTEINS proteína efectora metabolic enzyme transcription regulatory protein cytoskeletal protein 1 altered metabolism altered gene expression altered cell shape or movement Alberts. Molecular Biology of the Cell. (Sixth edition)

• Cada célula responde de manera selectiva a una mezcla de señales.

. Para ello, depende del receptor específico de la membrana para una señal extracelular en concreto.

• Después de la unión al receptor, se desencadena una cascada de señalización, gracias a moléculas de señalización intracelular.
• Estas moléculas acaban modificando la actividad de las proteínas efectoras o proteínas diana.

La que lleva acabo la respuesta células . Las proteínas diana serán las encargadas de realizar el cambio celular específico para cada señal. Si proteína electora es distinta respuesta células distinta III. CLASE MAGISTRAL (Biología Humana II) Dr. Miguel Baena Departamento de Ciencias Biomédicas, Universitat Internacional de Catalunya ULC barcelona

Tipo de Receptores Celulares

Receptores de Superficie e Intracelulares

(A) CELL-SURFACE RECEPTORS plasma membrane cell-surface receptor hydrophilic signal molecule (B) INTRACELLULAR RECEPTORS small hydrophobic signal molecule nucleus intracellular receptor Alberts. Molecular Biology of the Cell. (Sixth edition) Receptores de superficie celular:

• Para moléculas demasiado grandes o demasiado hidrófilas como para atravesar

· polor la membrana plasmática de la célula diana. receptores dentro de la célula Receptores intracelulares:

• Para o apoleres moléculas lo suficientemente pequeñas o hidrófobas como para atravesar la membrana plasmática.
• Una vez en el interior, estas moléculas activan enzimas o se unen a proteínas que regulan la expresión génica.
• Ejemplos: hormonas esteroideas, óxido nítrico (NO).

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