Trasduzione del segnale

Mediatore chimico

Risposta della cellula

Recettore

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

Sistemi di distribuzione a breve raggio

Sistemi di distribuzione a breve raggio

Sistemi di distribuzione ad ampio raggio

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.

Natura chimica del mediatore

Diversi tipi di recettori

I recettori per gli ormoni steroidei sono

spesso fattori di trascrizione che

inducono una risposta cellulare

attivando l’espressione di specifici geni

Recettori intracellulari

Recettori nucleari

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

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

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.

Indirettamente

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 beta-

gamma

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

Tra le molecole effettrici che rispondono alle proteine G

ricordiamo:

• Il sistema dell’adenilato ciclasi

Recettore – Raccordo – Molecole effetrici

ATP cAMP + pirofosfato

L’adenilato ciclasi è un enzima

integrato nella membrana

plasmatica, con il sito attivo

esposto sul versante

citoplasmatico che catalizza la

reazione:

Il cAMP è un secondo messaggero

di vita breve

Solitamente il cAMP attiva la protein chinasi A che a

sua volta può attivare, fosforilandole, vari tipi di

proteine

Segnale Adrenalina

Tessuto bersaglio Muscolo Scheletrico

Proteina G – cAMP – PKA

Fosforilazione di enzimi che intervengono nel metabolismo del Glicogeno

Produzione di Glucosio

I recettori tirosina chinasi trasmettono

il segnale alle proteine

Ras

Le proteine Ras sono delle GTPasi che

agiscono a valle dei RTK.

Analogamente alle proteine G, vengono

attivate dalla

fosforilazione del GDP a GTP.

L’ attivazione di Ras attiva la cascata delle

MAP chinasi

(Proteine chinasi attivate da mitogeni)

Negli organismi multicellulari le cellule post-mitotiche

possono “uscire” dal ciclo cellulare ed entrare in uno stato

di riposo specializzato chiamato G0.

La cellula può rimanere in G0 per giorni, settimane o

anche anni prima di riprendere la proliferazione.

Alcuni tipi cellulari restano permanentemente in G0

Figure 18-13 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)

Le cicline

Sono proteine la cui concentrazione intracellulare varia

periodicamente in maniera ciclica ed in modo netto

oscillando da zero a valori relativamente elevati

che vengono raggiunti in momenti critici del ciclo

cellulare.

Esse non posseggono attività enzimatica propria,

ma la capacità di interagire con proteine-chinasi

specifiche predisponendone l’attività funzionale

Segnali extra-cellulari

• Mitogeni

• Fattori di crescita

stimolano la proliferazione cellulare

eliminando

i freni molecolari intracellulari

che limitano la progressione del ciclo in

fase G1

Proteina Rb