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