La conversione dell’informazione da una forma ad
un’altra è il punto critico della trasmissione e prende
il nome di: TRASDUZIONE DEL SEGNALE
Nella comunicazione cellulare:
• Molecola segnale
• Proteina recettore in una cellula bersaglio, che deve
rispondere al segnale
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COMUNICAZIONE NEGLI ORGANISMI
PLURICELLULARI
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COMUNICAZIONE NEGLI ORGANISMI
PLURICELLULARI
• ENDOCRINA: ghiandole endocrine producono ormoni
che circolano nel sangue, sono segnali aperti a tutto
l’organismo.
• PARACRINA: le molecole segnale agiscono a livello
locale, diffondono nella matrice extracellulare.
• NEURONICA: le molecole segnale agiscono attraverso
le cellule neuronali, lungo l’assone si muove un segnale
elettrico che in prossimità della terminazione assonica si
trasforma in un segnale chimico: neurotrasmettitore.
• CONTATTO-DIPENDENTE: due cellule adiacenti sono in
contatto diretto attraverso il legame di una molecola
segnale prodotta da una cellula e un recettore presente
sull’altra cellula.
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Segnalazione CONTATTO-DIPENDENTE
nell’embriogenesi di cellule nervose dall’ectoderma
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• A QUALI MOLECOLE SEGNALE LA
CELLULA RISPONDE?
• IN CHE MODO RISPONDE?
1. LA CELLULA PUO’ RISPONDERE
SOLO SE POSSIEDE UN RECETTORE
IN GRADO DI RICONOSCERE UNA
MOLECOLA SEGNALE
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2. LA STESSA MOLECOLA SEGNALE PUO’
INDURRE EFFETTI DIVERSI IN DIFFERENTI
CELLULE BERSAGLIO
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TRASDUZIONE DEL SEGNALE
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3. LA RISPOSTA CELLULARE DIPENDE DALLA
PRESENZA DI MOLTI SEGNALI EXTRACELLULARI
CONTEMPORANEI
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TRASDUZIONE: AMPLIFICAZIONE DEL SEGNALE
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RECETTORI INTRACELLULARI RISPONDONO
ALL’OSSIDO NITRICO (NO)
(Uso farmacologico di nitroglicerina)
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RECETTORI INTRACELLULARI RISPONDONO AD
ORMONI IDROFOBICI IN GRADO DI
ATTRAVERSARE LA MEMBRANA PLASMATICA
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ES: ORMONI GLUCOCORTICOIDI
(es. cortisolo)
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RECETTORI INTRACELLULARI
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RECETTORI DI SUPERFICIE
Sono raggruppati in tre grandi famiglie e differiscono
per il “segnale intracellulare” che generano:
• RECETTORI ANNESSI AI CANALI IONICI: inducono un
passaggio di ioni, trasmissione diretta e rapida nel
sistema nervoso.
• RECETTORI ACCOPPIATI ALLE PROTEINE G: attivano la
proteina G che lega il GTP.
• RECETTORI LEGATI AD ENZIMI: agiscono da enzimi o
attivano enzimi a cui sono associati.
In assenza di stimolo il recettore è inattivato mediante il legame
con una proteina di inibizione (HSP90)
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RECETTORI DI SUPERFICIE
Trasduzione di un Segnale chimico in Segnale elettrico
Segnale elettrico: Na+, K+, Cl-, Ca++
Segnale chimico: neurotrasmettitore
RECETTORI ACCOPPIATI ALLE PROTEINE G e
RECETTORI LEGATI AD ENZIMI:
• Molte proteine segnale intracellulari agiscono da
INTERRUTTORI MOLECOLARI
• Meccanismi di attivazione e inattivazione proteica
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RECETTORI ACCOPPIATI ALLE PROTEINE G:
- Costituiscono la più grande famiglia di recettori
di superficie
- Unica catena polipeptidica che attraversa 7 volte
la membrana
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Recettori accoppiati a proteine G (GPCR)
siti di glicosilazione
(legame tramite Asn)
extracell.
citosol
ancoraggio lipidico
siti di fosforilazione
I Recettori Accoppiati a Proteine G (GPCR) rappresentano una
famiglia di > 1000 membri strutturalmente correlati. Queste proteine
sono anche chiamate Recettori a 7 Domini Transmembrana.
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Struttura Generale dei Recettori a
ACCOPPIATI ALLE PROTEINE G (GPCR)
siti di glicosilazione
(legame tramite Asn)
ATTIVAZIONE DEI RECETTORI ACCOPPIATI ALLE PROTEINE G
extracell.
La subunità α ha attività GTPasica
ancoraggio lipidico
Subunità α
legata al GDP:
proteina G
inattiva
dominio transmembrana
citosol
PROTEINE G COSTITUITE DA 3 SUBUNITA’
siti di fosforilazione
Caratteristiche generali dei GPCRs comprendono: domini
transmembrana ad α-elica, ancoraggio ai lipidi che ne stabilizza
la conformazione, siti di fosforilazione citosolici che ne regolano
l attività, e siti di glicosilazione extracellulare che permettono
l interazione con molecole extracellulari e altre cellule.
Subunità α
legata al GTP:
proteina G attiva
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RECETTORI ACCOPPIATI ALLE PROTEINE G
E ATTIVAZIONE DI ENZIMI:
ADENILATO CICLASI
LE PROTEINE ADENILATO CICLASI FORMANO cAMP DA ATP
Attivata da proteine G
Enzima che spegne il
segnale trasformando
cAMP in AMP;
è inibito dalla caffeina
nelle cellule del sistema
nervoso
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RECETTORI ACCOPPIATI ALLE PROTEINE G:
RISPOSTE RAPIDE E RISPOSTE LENTE
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RECETTORI ACCOPPIATI ALLE PROTEINE G:
AZIONE DELLA PROTEIN CHINASI cAMP-DIPENDENTE
(PKA)
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Il doppio strato lipidico ha composizione asimmetrica
che differisce a seconda del tipo di membrana
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Il doppio strato lipidico ha composizione asimmetrica
che differisce a seconda del tipo di membrana
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RECETTORI ACCOPPIATI ALLE PROTEINE G:
RISPOSTA RAPIDA DEI FOTORECETTORI
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RECETTORI LEGATI AD ENZIMI
- RECETTORI TIROSIN CHINASICI - PIU’ COMUNI
- RECETTORI SERIN TREONIN CHINASICI
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RECETTORI ACCOPPIATI ALLE PROTEINE G:
AZIONE MEDIATA DA FOSFOLIPASI C
(fosfatidilinositolo)
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RECETTORI ACCOPPIATI ALLE PROTEINE G:
RISPOSTA RAPIDA DEI FOTORECETTORI
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AMMINOACIDI TARGET DI
FOSFORILAZIONI
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TUTTI I RECETTORI TIROSIN CHINASICI
ATTIVANO LA PROTEINA RAS
(proteina monomerica che lega il GTP)
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RAS ATTIVA UNA CASCATA DI MAP-CHINASI
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RAS COSTITUTIVAMENTE ATTIVA E’
INDIPENDENTE DA SEGNALI EXTRACELLULARI
PROLIFERAZIONE CELLULARE INCONTROLLATA
IL 30% DI TUMORI UMANI E’ ASSOCIATO
MUTAZIONI CHE ATTIVANO RAS
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I RECETTORI PER LE CITOCHINE ATTIVANO
TIROSIN CHINASI:
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RECETTORI PER CITOCHINE: RECETTORI PER
L’INTERFERONE
Meccanismo rapido per il controllo dell’espressione genica
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RECETTORI PER CITOCHINE DIVERSE ATTIVANO
DIVERSE STAT
RECETTORI PER CITOCHINE DIVERSE ATTIVANO
DIVERSE STAT
Model of IFNγ-mediated
gene activation by
phosphorylation and
dimerization of Stat1α!
Recettore tirosin-chinasico
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COMPLESSITA’ DELLA SEGNALAZIONE
CELLULARE
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I RECETTORI SERIN TREONIN CHINASICI:
TRASMISSIONE DIRETTA DEL SEGNALE
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TRASDUZIONE DI UN UNICO MESSAGGIO
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