Comunicação Celular

Universidade Federal de Pelotas

CDTec - Graduação em Biotecnologia

Disciplina de Biologia Celular

Julho, 2013

Priscila M. M. de Leon Dra., Médica Veterinária

PNDP Biotecnologia/UFPel

• Em organismos multicelulares a troca de informações se dá por meio de moléculas;

– SINAIS ou MENSAGEIROS QUÍMICOS

– Caracterizando a COMUNICAÇÃO ou SINALIZAÇÃO CELULAR

– Funções: formação ordenada dos órgãos, coordenam crescimento e

funcionamento do organismo;

metabolismo, multiplicação celular, secreção, fagocitose, produção de anticorpos, contração e outras atividades celulares (praticamente todas as funções celulares e teciduais são reguladas por sinais químicos);

Comunicação celular

Comunicação celular

• Molécula Sinalizadora → LIGANTE

• Locais específicos onde se ligam os ligantes → MOLÉCULAS RECEPTORAS ou RECEPTORES (capaz de reconhecer o ligante e desencadear resposta celular)

• RESPOSTA → depende do tipo de substância química e do receptor (gera respostas celulares diferentes);

• TRANSDUÇÃO DE SINAL → conversão dos sinais de informação;

Comunicação celular

Transdução de Sinal

• Três tipos de comunicação celular: 1. Comunicação Endócrina: secreção de Hormônios, secretados

por glândulas endócrinas, que atuam à distância na célula-alvo (contém receptor específico);

2. Comunicação Parácrina: sinais químicos atuam nas proximidades do local de secreção (Autócrina quando a célula alvo é a própria célula);

3. Neurotransmissores (sinalização neuronal): atuam nos neurônios através de Sinapses (prolongamentos que estabelecem contato célula-célula);

*Sinalização dependente de contato: interação Ligante-receptor na membrana plasmática (células adjacentes);

Tipos de Comunicação celular

• Junções comunicantes ou Gap junctions: canais de

comunicação direta entre células, permitindo a comunicação através de moléculas;

Tipos de Comunicação celular

Exemplo de comunicação celular: • Ligante: Acetilcolina (neurotransmissor do sistema nervoso

somático e do sistema nervoso autônomo);

• Receptores → Resposta:

Músculo esquelético → estímulo da contração;

Músculo Cardíaco → diminui o ritmo e força das contrações;

Glândula Salivar → estimula a secreção de saliva;

Moléculas sinalizadoras - Ligante

• Podem atuar a curtas ou longas distâncias;

• São proteínas, peptídeos, nucleotídeos, amino ácidos, esteroides,

derivados de ácidos graxos, gás dissolvido;

Moléculas sinalizadoras - Ligante

Receptores de superfície celular 1. Receptores associados a canais iônicos: o sinal resultante é um fluxo de

íons pela membrana, que produz uma corrente elétrica;

Na+, K+, Ca2+, Cl-

Células musculares e sistema nervoso;

Responsáveis pela transmissão rápida de sinais pela sinapse do sist. Nervoso;

Ex.: Metilcolina - músc. liso.

2. Receptores associados a Proteína G: ativam uma classe de proteínas triméricas de ligação GTP (hidrólise de GTP-GTPase);

Canais iônicos e enzimas ligadas a membrana são ativados (Adenilato ciclase e fosfolipase C), induzindo moléculas sinalizadoras intracelulares adicionais (ativam cascata de sinalização);

Medeiam resposta de hormônios, mediadores locais e neurotransmissores;

Ex.: Acetilcolina/Adrenalina- músc. Cardíaco;

3. Receptores associados a enzimas: atuam como enzimas quando ativados ou se associam a elas no interior da célula;

Ativam cascata de sinalização intracelular;

Ex.: Sist. Imunológico.

Desencadeiam respostas complexas como proliferação celular;

Receptores de superfície celular

Molécula de Sinalização Intracelular

• Moléculas de sinalização intracelular ativam uma cascata de vias de sinalização intracelular, resultando na resposta da célula;

• Funções:

Transmitir o sinal: propagando por toda a célula;

Amplificar o sinal: tornando o sinal mais forte, necessitando de poucas moléculas-sinal extracelulares;

Integrar o sinal: recebendo sinais de mais de uma via de sinalização e integrando-os;

Distribuir o sinal: distribuindo um sinal para mais de uma via de sinalização intracelular, criando ramificações no fluxo de informação;

• Atuam como Interruptores moleculares: a recepção de um sinal faz com que mude de um estado inativo para um ativo, e permaneça ativo até que ocorra um processo que o desligue. Ex: Proteína-cinase e Proteína-fosfatase;

• proteínas RAS mutadas permanecem continuamente na forma ativa ligada à GTP, levando a proliferação desordenada das células cancerosas (mesmo na ausência de estimulo de fator de crescimento).

• Glândulas endócrinas: produtora de hormônios, órgãos especializados;

Hormônios deixam os capilares por difusão e são captados por células com receptores específicos;

Especificidade dos hormônios: dependente de propriedades químicas e receptores da célula-alvo;

Receptores de alta afinidade: pois hormônios estão “diluídos” no sangue;

1. Comunicação Endócrina

* Comunicação endócrina é um processo lento, pois os hormônios são carregados pela corrente sanguínea para distribuição corporal;

• Células Neuroendócrinas: células nervosas que secretam hormônios;

1. Comunicação Endócrina

• Exemplo: Células neuroendócrinas do hipotálamo respondem a estímulos de

outras células nervosas → secretam hormônios (liberados no pedículo hipofisário);

Hormônios penetram nos capilares sanguíneos; Estimulam ou inibem a atividade secretória da parte anterior da hipófise

(Adenohipófise); Axônios do hipotálamo constituem a Neurohipófise (hipófise posterior); Axônios do hipotálamo liberam na Neurohipófise: ADH (antidiurético), GnRH e Oxitocina;

Comunicação Endócrina x

Reprodução

• Exemplo:

Células B do Pâncreas endócrino secretam Insulina;

Insulina estimula a captação de Glicose (células adiposas e células musculares) → ↓ Glicemia (penetração da glicose no citoplasma);

1. Comunicação Endócrina

resposta rápida devido: existir insulina pronta para ser liberada nas células B e reserva de receptores e moléculas transportadoras na membrana plasmática de células adiposas e musculares;

• Hormônios Hidrossolúveis → atuam em receptores na membrana plasmática da célula-alvo; – Maioria dos hormônios é hidrossolúvel (Insulina, LH, FSH);

– São eliminados do sangue em poucos minutos após a secreção;

– Medeiam respostas breves;

• Hormônios Lipossolúveis → atravessam a membrana celular, fixam-se em receptores no citoplasma e núcleo da célula-alvo. – São transportados no plasma por proteínas transportadoras;

– Persistem no plasma sanguíneo durante um tempo prolongado (horas ou dias);

– Medeiam respostas prolongadas;

– Hormônios Esteróides: Testosterona, Estrógeno e Progesterona, Corticoides;

– Hormônios da Glândula Tireóide: T3 e T4;

1. Comunicação Endócrina

Hormônios Hidrossolúveis

Receptores Transmenbrana

Mensageiros Intracelulares

Alteração nos níveis de cAMP e Ca+2

Hormônios Hidrossolúveis

• Modificações na Célula-alvo: modificações adaptativas; – Estímulo prolongado faz com que a célula responda ao estímulo com

menor intensidade: Adaptação ou Dessensibilizarão; – Ocorre a diminuição de receptores, alteração de estrutura e

diminuição de afinidade pelo ligante;

Hormônios Lipossolúveis

• Hormônios Lipossolúveis atuam sobre receptores intracelulares, pois atravessam a bicamada lipídica;

• Hormônios derivados do colesterol atravessam a membrana plasmática por difusão simples (moléculas pequenas – 300 Da);

• Transportados no plasma como proteína anfipática (ligados a proteínas transportadoras);

• Ativação do receptor: modificações na ligação entre hormônio lipossolúvel e receptor;

• O receptor ativado prende-se a ativadores de sequencias de DNA e influencia a expressão gênica (ex: cortisol na cél. Hepática influencia 50 genes);

• Ex.: Estrógeno e testosterona;

Hormônios Lipossolúveis

Hormônios Lipossolúveis

Receptores Intracelulares

Complexo receptor-hormônio

Alteração da Expressão Gênica

Difusão Simples

• Células especializadas em secreção parácrina: na produção de mediadores químicos de ação local;

• Ex.: Histamina e Heparina (sintetizadas por mastócitos);

• Estas células possuem grânulos com mediadores parácrinos. Mediante ao um estímulo imunitário estes grânulos são expulsos;

• Céls. não especializadas podem produzir mediadores locais durante: a inflamação, proliferação celular, contração da musculatura lisa e secreção celular;

2. Comunicação Parácrina

Exemplo: • Prostaglandinas (produzidas por todas as células do organismo,

10 famílias de PG, derivadas do ácido araquidônico); • Participam de vários processos como: diminuem a secreção de

ácidos na mucosa do estômago, redução do corpo lúteo, processos inflamatórios;

2. Comunicação Parácrina

sinais químicos atuam nas proximidades do local de secreção;

grânulos com mediadores parácrinos (resposta rápida);

• Moléculas Neurotransmissoras são responsáveis pela transmissão de sinais pelas sinapses;

• Neurônios: formados por corpo celular, dendritos e axônios (terminal axônico).

– Dendritos: função receptora;

– Axônio: liberação de neurotransmissores;

– Sinapse: terminal do axônio com célula (neurônio, glândula ou músculo) (células musculares esqueléticas – placas motoras / neurotransmissor - acetilcolina);

– Membrana pré-sinaptica (axônio): libera Neurotransmissor;

– Membrana pós-sináptica (célula seguinte): contém receptores para os neurotransmissores;

– Resposta da transmissão sináptica é rápida, principalmente pela curta distância de comunicação, riqueza de receptores e grande afinidade neurotransmissor-receptor;

3. Neurotransmissores

Exemplos: Acetilcolina, adrenalina, epinefrina, noraepinefrina, GABA, dopamina, serotonina

3. Neurotransmissores- Sinapse

Resumindo... • Ligante + receptor + transdução do sinal = Comunicação Celular

Interação Célula Sinalizadora/ Célula-alvo

• Moléculas de sinalização intracelular ativam uma cascata de vias de sinalização intracelular, resultando na resposta da célula

1. Comunicação Endócrina: secreção de Hormônios, secretados por glândulas endócricas, que atuam à distância na célula-alvo; Processo lento, hormônios são carreados na corrente sanguínea; Hormônios Hidrossolúveis (receptores de membrana) e Hormônios Lipossolúveis (receptores intracelulares)

2. Comunicação Parácrina: sinais químicos atuam nas proximidades do local de secreção (Autócrina quando a célula alvo é a própria célula); células possuem grânulos com mediadores parácrinos; Resposta rápida;

3. Neurotransmissores: atuam nos neurônios através de Sinapses; Membrana pré-sinaptica: libera Neurotransmissor; Membrana pós-sináptica: contém receptores para os neurotransmissores; Resposta rápida;

Tipos de Comunicação celular