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BLOQUEBLOQUE III III –– REGULACIÓN CELULARREGULACIÓN
CELULARBiología Celular – 1er Curso
Grado Medicina
Ñ ÓTema 10. SEÑALIZACIÓN CELULAR.Tema 11. CICLO CELULAR.Tema 12.
MUERTE Y RENOVACIÓN CELULAR.Tema 13. CÁNCER.
Biología Celular – 1er Curso
Grado Medicina
TEMA TEMA 1010SEÑALIZACIÓN CELULAR.SEÑALIZACIÓN CELULAR.
10.1 Moléculas señalizadoras y sus receptores.10.2 Funciones de
los receptores de la superficie celular.10.3 Vías de transducción
intracelular de señales.10.4 Transducción de señales y
citoesqueleto.10.5 Redes de señalización.
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1010 111010.1.1
MOLÉCULAS SEÑALIZADORES Y SUS MOLÉCULAS SEÑALIZADORES Y SUS
RECEPTORESRECEPTORES
Tipos de señalización célula-célula: La mayoría de las
moléculasseñalizadoras son secretadas por una célula y se unen a
losreceptores que se expresan en una célula diana. En general, los
tiposde señalización célula-célula son tres: señalización
endocrina,paracrina y autocrina en función de la distancia que
tienen que
l ñ lrecorrer las señales.
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Hormonas esteroideas y superfamilia de receptores de esteroides:
Las hormonasesteroideas, la hormona tiroidea, la vitamina D3 y el
ácido retinoico son moléculashidrofóbicas pequeñas que difunden a
través de la membrana plasmática de suscélulas diana y se unen a
receptores intracelulares. Los miembros de la superfamiliade los
receptores de esteroides funcionan como factores de
transcripción,regulando directamente la expresión génica en
respuesta a la unión del ligando.
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Óxido nítrico y monóxido de carbono: Los gases sencillos óxido
nítrico ymonóxido de carbono son moléculas importantes de la
señalizaciónparacrina en el sistema nervioso y en otros tipos
celulares.
El óxido nítrico es capaz de difundir directamente a través de
la membranaplasmática de sus células diana como las hormonas
esteroideas, pero no se une a unreceptor que regule la
transcripción sino que altera la actividad de enzimas dianai t l
lintracelulares.
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Neurotransmisores: Los neurotransmisores son pequeñas
moléculashidrofílicas que transportan las señales en las sinapsis
entre lasneuronas o entre la neurona y otras células diana.
Muchosneurotransmisores se unen a canales iónicos regulados por
ligando.
AcetilcolinaGlicinaGlutamatoDopaminaNorepinefrinaEpinefrinaSerotoninaHistaminaHistaminaÁcido
-aminobutírico (GABA)
Hormonas peptídicas yfactores de crecimiento: Eltipo de
moléculas señaliza-doras más amplio y variado enlos animales tienen
carácterpeptídico y oscilan entre unos
h t á d ipocos hasta más de cienaminoácidos. Este grupo
demoléculas incluye a lashormonas peptídicas, a losneuropéptidos y
a los factoresde crecimiento.
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Eicosanoides: Los eicosanoides son un tipo de lípidos que
intervienenen la señalización paracrina y autocrina.
Prostaglandinas ProstaciclinaProstaciclina Tromboxanos
Leucotrienos
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1010 221010.2.2
FUNCIONES DE LOS RECEPTORES DE FUNCIONES DE LOS RECEPTORES
DE
LA SUPERFICIE CELULARLA SUPERFICIE CELULAR
Receptores asociados a proteínas G: La mayor familia de
receptores de lasuperficie celular, que incluye a los receptores de
muchas hormonas yneurotransmisores, transmite las señales a las
dianas intracelulares a travésde la acción de proteínas G.
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Transducción de la señal
Receptores proteína-tirosina quinasas: Los receptores para la
mayoríade los factores de crecimiento son proteína-tirosina
quinasas.
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Dimerización y autofosforilación de los receptores
proteína-tirosinaqinasas.
Asociación de moléculas señal intracelulares con los
receptoresproteína-tirosina quinasas.
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Receptores de citoquinas y proteína-tirosina quinasas no
receptoras:Los receptores para muchas citoquinas actúan en
asociación con proteína-tirosina quinasas no receptoras.
Interleuquina-2Eritropoyetina
Hormona del crecimiento
Receptores asociados a otras actividades enzimáticas: Otro tipo
dereceptores de la superficie celular incluyen a:
las proteína-tirosina fosfatasas, quitan grupos fosfato de los
residuosde fosfotirosina, actuando de manera opuesta a as
proteína-tirosina
iquinasas;
las proteína-serina/treonina quinasas, fosforilan residuos de
serina otreonina de sus proteínas sustrato, en vez de restos de
tirosina;
las guanilato ciclasas, tienen un dominio extracelular de unión
al ligando,una única hélice transmembrana, y un dominio citosólico
con actividadcatalítica. La unión al ligando estimula la actividad
catalítica, dandolugar a la formación de GMP cíclico un segundo
mensajerolugar a la formación de GMP cíclico, un segundo
mensajero.
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10101010.3.3
VÍAS DE TRANSDUCCIÓN VÍAS DE TRANSDUCCIÓN
INTRACELULAR DE SEÑALESINTRACELULAR DE SEÑALES
Vía del AMPc: segundos mensajeros y la fosforilación de
proteínas:EL AMP cíclico es un segundo mensajero importante en la
respuestade las células animales a diversidad de hormonas y a
moléculasolorosas. La mayoría de las acciones del AMPc están
mediadas por laproteína quinasa A, que fosforila tanto a enzimas
metabólicas comol f t d t i ió CREBal factor de transcripción
CREB.
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Acción hormonal de la adenilato ciclasa
Epinefrina Receptor Proteína G Adenilato ciclasa síntesis
AMPc
¿Cómo señaliza el AMPc la rotura deglucógeno?
Por la acción de la proteína quinasadependiente de AMPc o
proteína quinasaAA.
Las subunidades catalíticas libres de laproteína quinasa A
fosforilan residuos deserina de sus proteínas diana.
Vídeo respuesta a epinefrina
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(La glucógenosintetasa catalizala síntesis deglucógeno)
AMPc Proteína quinasa A Glucógeno sintetasa+Fosforilasa quinasa
Glucógeno fosforilasa
Hay una amplificación de la señal, durante la transducción
deseñales intracelular, desde el receptor de la epinefrina hasta
laglucógeno fosforilasa.
http://www.sinauer.com/cooper5e/animation1503.html
El AMPc también actúa de otras dos maneras
-Activando la transcripción de genes diana específicos que
contienen una secuenciareguladora denominada elemento de respuesta
a AMPc o CRE. Papel en el control de laproliferación, la
supervivencia y la diferenciación de diversos tipos de células
i l d á d ti i d di j ianimales, además de participar en
procesos de aprendizaje y memoria.
-Regulando directamente canales iónicos, independientemente de
la fosforilación delas proteínas. Detección de olores.
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GMP cíclico: El GMP cíclico también es un segundo
mensajeroimportarte en las células animales. Su papel mejor
caracterizado es enla recepción visual en el ojo de
vertebrados.
Fosfolípidos y Ca2+: Los fosfolípidos y el Ca2+ son segundos
mensajeroscomunes, que se activan con posterioridad (downstream) a
losreceptores asociados a proteínas G y a las proteína
quinasas.
La hidrólisis del fosfatidil inositol 4,5 bifosfato (PIP2) da
lugar aldiacilglicerol y al inositol 1,4,5, trifosfato (IP3) que,
respectivamente,activan a la proteína quinasa C y movilizan el Ca2+
de los reservoriosintracelulares. Los niveles elevados de Ca2+
intracelular activan variasproteínas diana, incluyendo a las
proteína quinasas dependientes deCa2+/calmodulina.
Vídeo fosfolípidos y Ca
En las células excitables eléctricamente del músculo y del
sistemanervioso, el nivel del Ca2+ citosólico aumenta al abrirse
los canales deCa2+ regulados por voltaje en la membrana plasmática
y los receptoresde rianodina en el retículo sarcoplásmico y
endoplásmico.
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Las vías PI 3-Quinasa/Akt y mTOR:
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Vía de las quinasas MAP:
Vías JAK/STAT y TGF-/Smad:
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señalización vía NF-B: Los miembros de la familiade factores de
transcripción NF-B se activan enrespuesta a citoquinas, factores de
crecimiento yuna diversidad de otros estímulos.
Su activación está mediada por la fosforilación ydegradación de
subunidades inhibitorias IBdegradación de subunidades inhibitorias
IB.
Vías Hedgehog, Wnt y Notch: Las vías Hedgehog y Wnt son
sistemasde señalización estrechamente conectadas, que juegan
papeles clave enla determinación del destino celular durante el
desarrollo embrionario.
La vía Notch es otra vía de señalización altamente conservada
quecontrola el destino celular durante el desarrollo animal. Es un
ejemplode interacciones directas célula-célula durante el
desarrollo.
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Vía Hedgehog:
Vía Wnt:
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Vía Notch:
1010 441010.4.4
TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES Y
CITOESQUELETOCITOESQUELETO
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Integrinas y trans-ducción de señales: Launión de las
integrinasa la matriz extra-celular estimula lasproteína-tirosina
qui-nasas no receptorasFAK y Src, asociandoFAK y Src, asociandola
adhesión celular alas mismas vías deseñalización que regu-lan la
expresión génica,la proliferación celulary la supervivencia de
lacélula, que se activanen respuesta a losfactores de
crecimien-to.
Regulación del citoesqueleto de actina: Los factores de
crecimientoinducen alteraciones en el movimiento y en la forma
celular mediante laremodelación del citoesqueleto de actina. Estas
alteraciones delcitoesqueleto se producen a través de miembros de
la subfamilia Rho deproteínas pequeñas de unión a GTP.
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1010 551010.5.5
REDES DE SEÑALIZACIÓNREDES DE SEÑALIZACIÓN
Retroalimentación y relaciones cruzadas: Laactividad de las vías
de señalización en el interiorde la célula está regulada por lazos
deretroalimentación que controlan la extensión yduración de la
señalización. Diferentes vías deseñalización también interaccionan
para regular suactividad entre síactividad entre sí.
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Redes de transducción de la señal celular: Las extensas
redescruzadas que existen entre vías individuales dan lugar a la
formación decomplejas redes de señalización. Una comprensión
completa de laseñalización en el interior celular requerirá el
desarrollo de modelos deredes cuantitativas.