Tutti gli organismi pluricellulari sono
costituiti da cellule
Aggregati di cellule formano i tessuti che
formano gli organi contribuendo alla
formazione ed al funzionamento
dell’organismo
In un organismo le cellule, anche lontane,
sono comunque collegate fra loro
La comunicazione tra le cellule controlla
crescita, riparazione, differenziamento,
processi metabolici nell’organismo
La comunicazione tra le cellule può avvenire
per contatto diretto, oppure a distanza
mediante molecole segnale e recettori
Proliferazione
Morte cellulare
Omeostasi
Accumulo
Perdita cellulare
Segnali chimici diversi controllano sopravvivenza e proliferazione
Sopravvivi
Prolifera
Differenziati
muori
Modalità di comunicazione tra cellule
appartenenti all’organismo pluricellulare
ELETTRICA
CHIMICA
informazione trasferita
SCARSA (tipo si/no)
MOLTA
utilizza molte molecole
destinazione
POCO VERSATILE
necessario contatto diretto
SELETTIVA
senza connessioni dirette
velocità di trasmissione
ALTA
anche su lunghe distanze
LENTA
legata a sintesi e diffusione
Meccanismi di comunicazione tra le cellule
per contatto
per diffusione
Corto raggio
Diretta
Paracrina
(S)
(R)
Signaling cell (S) Receptor cell (R)
Sinaptica
Endocrina
(R)
(S)
(S)
impulso
(R)
sangue
Lungo raggio
Neurone
Comunicazione endocrina
Target
cell
LE MOLECOLE SEGNALE POSSONO ESSERE:
Idrosolubili: tutti i
neurotrasmettitori e
la maggior parte
degli ormoni sono
idrofilici per cui non
possono attraversare
la membrana plasmatica;
interagiscono
quindi con le cellule rimanendo all’esterno.
Liposolubili: gli ormoni steroidei e tiroidei sono
idrofobici e possono quindi attraversare il doppio
strato lipidico.
colesterolo
Ormoni
steroidei
Ormoni steroidei e tiroidei: Trasduzione del segnale
Sono composti lipofilici che attraversano la membrana e legano
recettori intracellulari (fattori di trascrizione)
Il complesso ormone-recettore lega una regione del DNA e ne
modifica l’espressione genica
Ormone tiroideo
Ormone steroideo
Recettore
Recettore
DNA
Nucleo
La molecola segnale lega il recettore provocando un cambiamento
allosterico e l’attivazione di una via di trasduzione del segnale.
Le risposte intracellulari comportano generalmente modificazione della
trascrizione genica e/o modificazione del metabolismo
Esempi di possibili recettori di
membrana
A) a canale ionico
B) legati a proteine G
C) ad attività enzimatica
intrinseca
Gli ormoni diffondono a
lunga distanza attraverso il
sangue e vi si diluiscono
Agiscono a bassa
concentrazione (10-8M)
I neurotrasmettitori si
riversano nello spazio
intersinaptico dove
raggiungono concentrazioni
elevate (5 x 10-4 M)
Composti non fisiologici possono legare recettori come (e
talvolta persino meglio) dei composti naturali. Ad esempio la
morfina può legare gli stessi recettori delle endorfine che sono
piccole proteine
b-Endorfina
Morfina
AGONISTI: analoghi dell’ormone, imitano l’attività biologica
(esempio: Isoproterenolo, farmaco per l’asma, imita
catecolamine, favorisce il rilassamento dei muscoli bronchiali)
ANTAGONISTI: analoghi dell’ormone, bloccano l’attività
biologica (esempio: Propranololo, farmaco per cardiopatie,
blocca recettori adrenergici nei vasi sanguigni)
Encrocrine Disruptors: composti che mimano ormoni,
xenoestrogeni, anti-androgeni, fitoestrogeni
A monte degli scarichi, si trovavano pesci
così distribuiti: 18 femmine, 14 maschi,
nessun intersesso
Un pò più a valle degli scarichi, si trovavano
pesci così distribuiti: 49 femmine, 5 maschi, 4
intersesso
Ancora più a valle degli scarichi, si trovavano
pesci così distribuiti: 16 femmine, nessun
maschio, 4 intersesso
Lontre diventate sterili perchè il pene dei maschi era talmente
piccolo da impedire l’accoppiamento
Anche gli alligatori non riuscivano
più a riprodursi
Le uova degli uccelli avevano un guscio troppo sottile ed i piccoli non sopravvivevano
Esposizione ad acque di scarico in
laboratorio:
- dopo 7 giorni, i maschi hanno iniziato a
produrre ormoni sessuali
- dopo 14 giorni, i maschi hanno inniziato a
modificare i loro organi sessuali
- dopo 28 giorni, i testicoli non
producevano più spermatozoi
Il bisfenolo A è un composto importante
per la produzione di vari tipi di materiali
plastici, è usato anche come additivo
antiossidante
Estradiolo
Riduce la motilità degli spermatozoi
L’interazione molecola
segnale/recettore scatena una
cascata di segnali intracellulari
Le risposte intracellulari
comportano generalmente
modificazione della trascrizione
genica e/o modificazione del
metabolismo
Recettori a Proteina Kinasi
Ormone
U
U
U
U
U
U
Il recettore si assembla come dimero quando
lega l’ormone, si autofosforila,
si attiva l’attività di Protein Kinasi
Un recettore tipo a 7 domini
transmembrana associato
alle proteine G: non ha
proprietà enzimatiche, si
modifica in risposta al
ligando, attivando le
proteine G eterotrimeriche
GDP
a
b
g
Enzima
GDP
GDP
GTP
Enzima
Enzima
attivato
PROTEINE G : ESEMPI DI VIE DI
TRASDUZIONE DEL SEGNALE CON
PRODUZIONE DI SECONDI
MESSAGGERI
• con attivazione di Adenilato Ciclasi,
produzione di AMP ciclico, attivazione
della Proteina Kinasi A
•con attivazione di Fosfolipasi C,
produzione di diacil-glicerolo, inositoltrifosfato (IP3, che media il rilascio di
ioni Ca2+ dal REL), attivazione della
Proteina Kinasi C
AMP ciclico
(cAMP)
Competizione tra l’enzima
Fosfodiesterasi (PDE, che lo
idrolizza ad AMP) e la
Protein Kinasi A (PKA) di cui
è un attivatore allosterico.
La Km della PDE è piccola
La K della PKA è grande
Il cAMP attiva la Protein Kinasi A
Idrolisi di PIP2
DAG, Attiva protein kinasi C
IP3 reticolo endoplasmico
Mobilizzazione di Ca++
Fosfolipasi C
Gli enzimi detti Protein Fosfatasi
rimuovono il fosfato inattivando le
proteine che erano state fosforilate
dalle varie Protein Kinasi
