La trasduzione del segnale intracellulare Chemical signaling mechanisms Amplification in signal transduction pathways Un aspetto importante è il controllo temporale del comportamento cellulare: il trasferimento puo essere rapido (sinapsi neuromuscolari per movimenti muscolari veloci) o piu lento e duraturo (adrenalina e la noradrenalina, prodotti dalla midollare del surrene) producendo effetti sullo stato muscolare ed emotivo. Three classes of cell signaling molecules Neurotrasmettitori, Ormoni peptidici (insulina e glucagone). Hanno vita breve perché vengono velocemente metabolizzate. Steroidi (es testosterone), ormoni tiroidei (tiroxina). Sono insolubili.spesso richiedono proteine di trasporto. Vita di ore o giorni. Integrine, Molecole di Adesione importanti nello sviluppo neuronale. La chimica degli ormoni Ormoni derivati da aminoacidi ex: tiroxina, adrenalina e melatonina Gli ormoni peptidici possono essere: molto piccoli: TRH (rilasciante tirotropina, 3aa) di dimensioni intermedie (ACTH, 39 aa) di dimensioni più grandi (GH, 191 aa) La maggior parte degli ormoni rientra in una delle tre diverse categorie: 1- derivati dagli aminoacidi; 2- peptidi o proteine 3- steroidi Ormoni Steroidei Il colesterolo è il precursore di tutti gli ormoni steroidei I maggiori siti di produzione sono: corticale surrenale ovaie testicoli placenta Tipi di ormoni steroidei 5 categorie: glucocorticoidi mineralcorticoidi androgeni estrogeni progestinici Meccanismo di azione degli ormoni steroidei Categories of cellular receptors Es. Chinasi Recettori Metabotropi, (muscarinici dell Ach, del glutammato, la rodopsina dei fotorecettori della retina). Possono trovarsi o nel citoplasma o nel nucleo Types of GTP-binding protein La prima G-Prot monomerica fu scoperta in un virus che causa una forma di sarcoma nel ratto (ras). La velocità di idrolisi del GTP è importante (ed è regolata da GAP - GTPase activator Proteins). Le monomeriche e le trimeriche funzionano da temporizzatori molecolari in quanto sono attive solo quando legano GTP. Effector pathways associated with Gprotein–coupled receptors Second messengers Calbindina) Proteina delle vescicole sinaptiche sensore del calcio Gli incrementi di calcio possono essere variabili in senso spaziale e temporale. Questo determina numerose possibilità di controllo. Dalla esocitosi del nt al controllo dell espressione genica Derivano dal PIP2 (fosfatidilinositolo) un lipide della membrana. Il DAG rimane nella membrana e attiva la PKC.L IP3 lascia la membrana Vie tramite le quali la cellula mantiene bassa la concentrazione di calcio Second messengers i nucleotidi ciclici Second messengers DAG e IP3 Regulation of cellular proteins by phosphorylation I substrati di questi enzimi sono enzimi, recettori, canali ionici, proteine strutturali. Sia le chinasi che le fosfatasi agiscono su residui di Treonina o Serina (Ser/Thr kinasi o fosfatasi) o su Tirosina (Tirosina chinasi o Fosfatasi). Dynamic Imaging of Intracellular Signaling Struttura del fura-2, un indicatore fluorescente della concentrazione di Calcio. Esso lega il Calcio e in seguito a questo legame cambiano le proprietà fluorescenti del colorante. GFP GFP in un neurone della corteccia di topo Mechanism of protein kinase activation Il DAG e la PS (fosfatidilserina) sono sulla membrana. La PKC attivata puo anche diffondere all interno della cellula Poi ci sono le proteine chinasi attivate da mitogeni (MAPK) dette anche kinasi regolate da segnali extracellulari (ERK) coinvolte nel controllo della crescita cellulare attraverso attivazioni a cascata CaM chinasi: Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase La calmodulina 2° cambiamento conformazionale 1° cambiamento conformazionale Si trova in tutte le cellule, 1% delle totali Funge da recettore intracellulare per il Ca 4 siti di legame per il Ca ad alta affinità I siti al C-ter hanno una affinità 10> dell’ N-ter Il legame del Ca alla Cal la rende capace di legarsi a proteine bersaglio Azioni del complesso Ca/Calmodulina: Effetti diretti Enzimi e proteine di trasporto: ex attivazione pompa del Ca della membr. Pl. Effetti indiretti: Fosforilazioni mediate da opportune chinasi CaM chinasi: Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase Fosforilano proteine in serina e treonina: Ex: chinasi della catena leggera di miosina (contrazione muscolo liscio) Fosforilasi chinasi (demolizione el glicogeno) Chinasi che attivano CREB (proteina coinvolta nella trascrizione genica) Recettori tirosina kinasi Ex: PDGF e EGF Processo di autofosforilazione su tirosine localizzate nel dominio citoplasmatico del recettore Le tirosine-P fungono da siti specifici di legame che interagiscono con molecole citoplasmatiche specifiche Risultato: attivazione genica con associata proliferazione cellulare