Unidad I semana IV

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UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL “LISANDRO ALVARADO” DECANATO DE CIENCIAS DE LA SALUD PROGRAMA DE MEDICINA SECCIÓN BIOQUÍMICA

Bioquímica II Semana IV

Profesor Luis Labrador


Tipos de Receptores con actividad enzimáica RECEPTORES TIROSINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular (adaptadores). RECEPTORES ASOCIADOS A TIROSINA KINASA: La actividad tirosina kinasa reside en otra proteína citoplasmática que se asocia al receptor activado. RECEPTORES GUANIDIL-CICLASA: Con actividad enzimática intrínseca, catalizan la producción de GMPc (Guanidilciclasa de membrana).

RECEPTORES SERINA/TREONINA KINASA: Fosforilan residuos de serina o treonina de proteínas reguladoras génicas (SMAD). RECEPTORES ASOCIADOS A HISTIDINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular.ç

“RECEPTOR” TIROSINA FOSFATASA.



IMPORTANCIA DE LAS PROTEINAS FOSFATASAS


Receptores Tirosina Fosfatasas Membrana ProteĂ­nas de membrana con estructura similar a un receptor, pero sin ligados conocidos Dominio citoplasmĂĄtico con actividad TIROSINA FOSFATASA

EJEMPLO: CD45


Treonin-Serin-Fosfatsas: Calcineurina (PP2B), MAPK-Fosfatasa 1 (MKP-1), SHP

Ubicaci贸n

Tirosina fosfatasas: CD45, PP1

Citos贸licas: Tirosina o Treonin-Serin-Fosfatsas Calcineurina, MAPK-

Sustrato

Especificidad

PROTEINAS FOSFATASAS

Fosfatasas de prote铆nas: Calcineurina, CD45, MKP-1.

Fosfatasa, SHP

De Membranas: Tirosina fosfatasas CD45

Fosfatsas de fosfol铆pidos: PI(3,4,5)P3 Fosfatasa (PTEN)



Activación de proteínas SRC

CD45 Autofosforilación

p56-Lck Inactiva

No susceptible de autofoforilación p56-Lck es una SRC

Susceptible de autofoforilación

Activa Autofosforilada


Inactivable

Activable

Activa


Serina-Treonina Fosfatasas

 Fosfatasas citosólicas.  Existen en forma de complejos formado por la subunidad catalítica y la (las) subunidad(es) reguladoras.  Las subunidades reguladoras le confieren mayor especificidad de acción: Regulan la unión a sustratos específicos


MODULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN: PAPEL DE LAS FOSFATASAS 1.- Desactivación de vías activadas por fosforilación

SEÑAL

RAS

P

MAPK-Kinasa

ERK Inactiva

ERK MAPK-Fosfatasa

Activa


RUTA MITOGÉNICA

MAPK: Mitogen Actiated Protein Kinase

Proliferación, diferenciación, supervivencia Raf MEK

ERK Serina/Treonina Kinasas

Expresión de genes tempranos


MODULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN: Vía mitogénica Fosfatasa MKP-1

MKP-1 es un regulador negativo de las MAPquinasas. Uno de los genes tempranos inmediatamente expresado luego de la activación de ERK. Luego de activado desactiva a ERK desfosforilandolo.


MODULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN: PAPEL DE LAS FOSFATASAS

2.-

Activación de vías desactivadas por fosforilación

Señal

P

CD45 (Fosfatasa)

p56-Lck Inactivabe p56-Lck es una SRC

p56-Lck Kinasa

Activable


MODULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN: PAPEL DE LAS FOSFATASAS


MODULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN: Vía JAK-STAT. Fosfatasa SHP1

SEÑAL FUERTE

SEÑAL ATENUADA


MODULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN: PI3K-AKT Fosfatasa PTEN

ACTIVACIÓN DE PKB, RESISTENTE A APOPTOSIS

INACTIVA PKB, SENSIBLE A APOPTOSIS


MODULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN: PI3K-AKT Fosfatasa PTEN


Regulaci贸n de la actividad de las prote铆nas Fosfatasas

1.- Fosforilaci贸n de la fosfatasa 2.- Prote铆nas Inhibidoras de Fosfatasas 3.- Segundos Mensajeros


Regulación de la actividad de las proteínas Fosfatasas 1.- Fosforilación de la fosfatasa

La misma quinasa ERK aparte de inducir su expresión, la ACTIVA fosforilandola para de esta manera detener la señal de proliferación celular


Regulación de la actividad de las proteínas Fosfatasas 2.- Proteínas Inhibidoras de Fosfatasas (DARPP-32)

AC DARPP-32: Inhibidora de fosfatasas regulada por Dopamina y AMPc. PKA

PKA

Inactiva

Activa

Expresada en zonas específicas del SNC

DARPP-32

DARPP-32

Inactiva

Activa

Persistencia de la fosforilacón en los sustratos de la PP1

PP1

PP1

Activa

Inactiva


Regulación de la actividad de las proteínas Fosfatasas 3.- Segundos Mensajeros: Calcineurina Abundante en tejido nervioso y linfocitos T. Es activada por la unión de Calcio (5% activa) y Calcio-Calmodulina (100% activa)

Defosforila sustratos de la PKA directa e indirectamente (inactiva el inhibidor de fofatasas I-1)



MODULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN: PAPEL DE LA CONCENTRACIÓN INTRACELULAR DE CALCIO

Calcio: 2 mM

Calcio: 0,1 μM


Los efectos fisiol贸gico del calcio dependen de que su concentraci贸n intracelular se mantenga dentro de un margen determinado


La concentraci贸n intracelular de Calcio responde al balance entre los mecanismo de entrada y los de salida/almacenamiento de Calcio

Aumento Calcio: -Canales activados por ligando -Canales activados por voltaje (Membrana citp. y R.E) -Canales activados por IP3 Disminuci贸n Calcio: -Bombas ATPasa citoplasm谩tica, Mitocondrial y del R.E. -Bombas intercambidoras Na/Ca -Prote铆nas quelantes de Calcio


Las células poseen los mecanismos restringir finamente los aumentos intracelulares de calcio: MICROAMBIENTES INTRACELULARES. Espinas dendríticas

ESPINA DENDRITICA


Proteínas Moduladas por Calcio (directa o indirectamente mediante la calmodulina)

 Parvalbúmina  Troponina  Cadena ligera de Miosina  ATPasa-Ca (membrana y RE)  Adenilciclasa

 Calpaina  Calcineurina  CaMK  PKC  Oxido Nítrico Sinatasa



Regulaci贸n de varios procesos celulares por la se帽alizaci贸n de Ca2+


Control de la expresión génica mediada por Calcio Función del Ca2+ durante la proliferación del linfocito. Antígenos interactúan con los receptores de las células T (TCR) para reclutar y activar a PLCγ1 generando DAG y IP3. La producción de IP3 es mantenida por la vía de PI3K generando PIP3. Este estimula a la tirosinquinasa no receptora Btk que fosforila y activa a PLCγ1. El IP3 liberado estimula la liberación del Ca2+ del retículo endoplasmático a través de los receptores IP3 tipo 1…..



Bioquímica de Harper

EICOSANOIDES Desde el punto de vista fisiológico, se considera que actúan como hormonas locales que funcionan por medio de receptores acoplados a proteínas G. Constituyen un importante grupo de compuestos que tienen actividad fisiológica y farmacológica.


EICOSANOIDES Mediadores químicos activos fisiológicamente de naturaleza autocrina y paracrina distribuidos ubicuamente y derivados de ácidos grasos poliinsaturados.

CONSTITUYENTES: -Prostaglandina (PGs) -Tromboxanos (TXs) -Leucotrieno (LTs) -Lipoxinas.

DERIVAN DE ÁCIDOS GRASOS EICOSAPOLIENOICOS

EICOSA: 20 átomos de carbono POLENOICOS: Varios dobles enlaces


Prostaglandinas

Tromboxanos

Leucotrienos


PRECURSORES INMEDIATOS DE LOS EICOSANOIDES

1.- Ac. Dihomo-γ –Linolenico (Ac. 8, 11, 14 eicosatrienoico) 2.- Ac. Araquidónico (Ac. 5, 8, 11, 14 eicosatetraenoico) 3.- EPA (Ac. 5, 8, 11, 14, 17 eicosapentaenoico) A PARTIR DE CADA UNO DE ESTOS PRECURSORES INMEDIATOS SE SINTETIZAN UNA SERIE DE EICOSANOIDES Ac. Dihomo-γ –Linolenico

SERIE 1

Ac. Araquidónico

SERIE 2

EPA

SERIE 3


LOS PRECURSORES INMEDIATOS DE LOS EICOSANOIDES SON SINTETIZADOS A PARTIR DE AC- GRASOS ESENCIALES

Ac. Grasos esenciales: α-Linolénico (18:3, 9, 12, 15) y Linoleico (18:2, 9, 12)


Ac. Grasos esenciales: α-Linolénico (18:3, 9, 12, 15) y Linoleico (18:2, 9, 12) Deben ser aportados por la dieta, ya que los animales sólo pueden desaturar los enlaces entre el cabono carbonilo y el carbono 9. Los animales superiores sólo tienen enzimas desaturasas 9 (Δ9), Δ6, Δ5 y Δ4


A partir de los ácidos grasos esenciales se sintetizan los precursores inmediatos mediante un sistema de enzimas desaturasas y elongasas. 1 Vía Ciclooxigenasa 2 Vía Lipooxigenasa

Dieta

Fosfolipidos de membrana Fosfolipasa A2

Linoleato

Fosfolipasa C

-2H

GRUPO 1: PROSTANOIDES

-Linoleato +2C

PGE1 PGF1 TXA1

1

8, 11, 14-Eicosatrienoato (dihomo -Linoleato)

Eicosatetraenoato

LTA3 LTC3 LTD3

5,811,14,17Eicosapentaenoato

-2H

Dieta

Dieta

Dieta

-2H

2 LEUCOTRIENOS:

-2H

+2C Octadecatetraenoato

-Linoleato

+

5,8,11,14Eicosatetraenoato Araquidonato

GRUPO 3: PROSTANOIDES 1 PGD3 PGE3 PGF3 PGI3 2 TXA3 LEUCOTRIENOS: LTA5 LTB5 LTC5

• • • •

Angiotensina II Bradicinina Trombina Epinefrina

GRUPO 2: PROSTANOIDES PGD2 1 PGE2 PGF2 PGI2 TXA2 LEUCOTRIENOS: LTA4 2 LTB4 LTC4 LTD4 LTE4 LIPOXINAS: LXA4 LXB4 LXC4 LXD4 LXE4


1. Con la dieta ingerimos no sólo los ac. Grasos esenciales, sino también el Ac. Araquidónico. 2. La ingesta de los Ac. Grasos omega 3 (αlinolénico) origina únicamente la serie 3. 3. La ingesta de los Ac. Grasos omega 6 (linoleino) origina tanto la serie 1 como la serie 2. 4. La ingesta de Ac Araquidónico omega 6 origina sólo la serie 2.



Conversión del ac. Araquidónico en Eicosanoides de la Serie 2 Ácido Araquidónico 2O2

Vía Cíclica

Ciclooxigenasa

Vía Lineal

Prostaglandina Endoperoxido Sintasa

2GSH GSSG

PGG2 Hidroperoxidasa

Tromboxano sintetasa

Prostaciclina sintetasa

(Plaquetas)

(Células endotelio)

TXA2

PGH2 Isomerasa

(Mastocitos y adipocitos)

PGD2 Adipocitos

Isomerasa

(Varios tipos de células)

PGE2 Reductasa

PGF2

PGI2


Conversión del ac. Araquidónico en Eicosanoides de la Serie 2 Características generales: -Existe la formación de un intermediario común (PGH2), a partir del cual se generan las PG y los TX. -Enzima responsable: Prostaglandina Endoperóxido Sintasa expresada en prácticamente todos los tejidos.

-Las enzimas responsables de los procesos siguientes (isomerasas, sintasas y reductasas) son expresadas con un patrón tejido-específico. Cada tejido sintetiza un eicosanoide específico: PG D2: Sistema Nervioso PG E2: Lecho vascular, estómago PG F2: Músculo liso PG I2: Endotelio vascular TX A2: Plaquetas


Funciones de los eicosanoides

Bergstron

Samuelson

Vane

Premio Nobel en Medicina y Fisiología

Vaso sanguineo: Vaso constricción TX A2

Protrombótica Plaquetas: Agregación Vaso sanguineo: Vaso dilatación

PG I2

Anti-trombótica Plaquetas: Anti-agregación


Funciones de los Eicosanoides

Control de la hemostasia por la PG I2 y el TX A2 (Efectos opuestos)

PGI2

TXA2


PG E2

Sistema Renal

PG I2

Mucosa Estomacal

PG F2

Bronquios

Útero

Dilatación atriolar y excreción de Na y Agua

Disminución de la producción de ácido, aumento de la produción de bicarbonato y moco

Contracción del músculo liso


-Sólo los 5 HPETE origina leucotrienos -Los HPETE son intermediarios inestables -Los leucotrienos y los HETE son fisiológicamente activos

Conversión del ac. Araquidónico en Eicosanoides de la Serie 2 Vía Cíclica

Vía Lineal



Se帽alizaci贸n por gases


Señalización por gases Oxido Nítrico (NO): No puede almacenarse en vesículas sinápticas como otros neurotrasmisores

Blanco

Guanidil ciclasa soluble

(principal)

(Hemoproteína)


Señalización por gases

También puede funcionar NITROSILACIÓN selectiva y reversible de residuos de cisteína • Canales iónicos • Bombas • Coenzimas metabólicas • Elementos del citoesqueleto


Se帽alizaci贸n por gases


cGMP es degradado por una fosfodiesterasa (Inhibida por VIAGRA)


Señalización por gases Monoxido de Carbono (CO): Sintetizado por el sistema de Hemo óxigenasa (HO) para el catabolismo del grupo hemo

Blanco

Guanidil ciclasa soluble

Actua tambien directamente por modificación de aminoácidos (ejm: canales de potasio)


Señalización por gases

Acción coordinada del NO y CO en los vasos sanguíneos Relajación vascular



Señalización Celular Moleculas de Adhesión Celular La adhesión intercelular y la de células con componentes de la matriz extracelular son fenómenos que tienen un papel clave en la organización general de los seres vivos multicelulares. La embriogénesis, la remodelación de tejidos, la cicatrización y la migración de células depende de moléculas que se expresan en la membrana celular y que permiten la adhesión reversible y selectiva de los diversos elementos celulares entre sí y de éstos con los componentes de la matriz extracelular.


Señalización Celular Moleculas de Adhesión Celular

Uniones oclusivas: Sella la unión entre dos células vecinas. (Claudinas). Uniones adherentes: Unen los haces de actina de una célula a los de la adyacente (Cadherinas). Desmosomas: Unen los filamentos intermedios de una célula a los de la adyacente (Cadherinas). Uniones comunicantes: Permiten el paso de iones y pequeñas moléculas hidrosolubles (Conexinas). Adhesiones focales: Unen los filamentos de actina de las fibras de estrés a la matriz extracelular. (Integrinas) Hemidesmosomas: Unen los filamentos intermedios a la matriz extracelular. (Integrinas)


Moleculas de Adhesi贸n Celular


Mol茅culas de adhesi贸n Celular: Integrinas FAK: supervivencia y proliferaci贸n celular

FAK: Focal Adhesion Kinasa


Moléculas de adhesión Celular: Integrinas La familia de las integrinas comprende a un grupo amplio de moléculas heterodiméricas constituídas por dos subunidades polipéptidicas transmembranales denominadas cadenas alfa y beta. Las diferentes subfamilias de integrinas se forman de acuerdo a la cadena beta que poseen, la cual puede asociarse en una forma restringida con diferentes cadenas alfa. Hasta el momento se han identificado a 16 cadenas alfa y 8 cadenas beta, las cuales dan lugar a 21 integrinas diferentes. La subfamilias que tienen un papel importante en los fenómenos de migración leucocitaria corresponden a las integrinas beta-1, beta2, beta-3 y beta-7.


Mol茅culas de adhesi贸n Celular: Integrinas


FAK Filamentos de actina Integrina-citoesqueleto

Proteínas de anclaje: vinculina, talina, alfa actina, filamina

FAK (tirosin Kinasa): participa en adhesión, migración, organización del citoesqueleto, regulación del crecimiento, supervivencia.

FRNK: FAK-related non-kinase FAT: Focal Adhesion Targeting


FAK Una gran variedad de otras moléculas de señalización que promueven la supervivencia de las células se unen a la FAK y son fosforilados, incluyendo Grb2/Sos , p85 y la PI3 kinasa. Así, dependiendo de las interacciones de las integrinas, las células pueden sobrevivir o someterse a la apoptosis.


Activación de las integrinas

La unión de la integrina a la matriz promueve la agrupación y asociación con el citoesqueleto. Esto, a su a su vez promueve la agrupación más integrina


Activaci贸n de las integrinas


Sobrevive

Vía de las MAPquinasas

Proliferación

Inactivación de: BAD Caspasa 9 FKHRL1


 Vía de las MAPquinasas

Citoesqueleto  Migración

Activación de las integrinas  Fuerte Adhesión

Expresión de Cicilna D y E cuando se une a las quinasa ciclinadependiente Cdk4 o a los conductores Cdk5 de las células a través de la fase G1

Activación de PI3quinasa las subunidades β del recetor de quimioquinas es esencial para la activación de las integrinas. Rho permite la activación de las integrinas, resultando en la firme adhesión al endotelio y la extravasación


Gap junctions/uniones comunicantes

La conexina 43 regula la polaridad y migraci贸n de las celulas epicardicas en el desarrollo coronario vascular.

Microscopia electr贸nica de barrido de conexon abierto por despolarizaci贸n.

La conexina 26 junto con FAK regula la polaridad y migraci贸n de las celulas neuronales en el desarrollo del SNC.


Gap junctions/uniones comunicantes


Gap junctions/uniones comunicantes

Estructura Tridimensional del complejo


Gap junctions/uniones comunicantes


Complejos proteicos y arquitectura de cardiomiocitos (Conexon)


Funciones de las conexinas. Gap-junction-dependientes y gap-junction-independinetes


Desensibilizaci贸n


Desensibilización

Desacoplamiento del receptor de proteínas G  Fosforilación por quinasas dependientes de segundos mensajeros (PKA y PKC) = Desensibilización HETERÓLOGA  Fosforilación por quinasas específicas de GPCR (GRK) = Desensibilización HOMÓLOGA

Secuestro del receptor al interior de la célula = INTERNALIZACIÓN O ENDOCITOSIS



Desensibilización Papel de la Kinasa de receptores acoplados a Proteína G (GRK) y la Arrestina en la desensibilización de receptores. Esta desensibilización puede ocurrir por tres vías: 1.

Ellos pueden ser modificados para que no interactúen con la proteína (Inactivación del receptor).

2.

Ellos pueden ser movidos temporalmente al interior celular (internalizado) para que no interactue con el ligando (secuestro del receptor).

3.

Ellos pueden ser degradados en los lisosomas luego de la internalización.



Desensibilizaci贸n de receptores: papel de la GRK y la Arrestina


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