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Trasduzione del segnale
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Di cosa parla
- La trasduzione del segnale è il processo fondamentale che permette alle cellule di convertire segnali esterni e interni in risposte cellulari.
- Le principali molecole segnale includono neurotrasmettitori, ormoni, fattori di crescita e citochine, con esempi specifici come l'Ossido Nitrico.
- Esistono diverse modalità di segnalazione cellulare:
- Dipendente da contatto: richiede il contatto diretto tra cellule.
- Paracrina: mediatori locali agiscono su cellule vicine (es. neurotrasmettitori, citochine).
- Autocrina: una cellula produce un segnale che agisce su se stessa o cellule dello stesso tipo.
- Endocrina: ormoni viaggiano tramite la circolazione sanguigna per raggiungere bersagli distanti.
- I recettori sono proteine con alta affinità e specificità per i loro ligandi, legandoli reversibilmente.
- Si distinguono recettori di membrana per ligandi idrofilici (es. ormoni peptidici) e recettori intracellulari per ligandi lipofilici (es. ormoni steroidei).
- I recettori intracellulari hanno tre domini: legame ligando, legame DNA e attivazione della trascrizione, regolando l'espressione genica.
- La fosforilazione è un meccanismo chiave di trasduzione, modificando la struttura proteica tramite l'aggiunta di gruppi fosfato a Serina, Treonina o Tirosina.
- I cambiamenti di concentrazione di Ca2+ agiscono come secondi messaggeri, con Ca2+ che lega Calmodulina per regolare l'attività proteica.
- Tutti i recettori di superficie sono proteine allosteriche, con domini extracellulari per il ligando e intracellulari per la risposta.
- Gli effettori possono agire direttamente (stessa proteina del recettore) o indirettamente (molecole indipendenti con un raccordo molecolare).
- I recettori di membrana si classificano in:
- Canali ionici ligando-dipendenti: aprono canali ionici, depolarizzando la membrana (es. recettore nicotinico dell'Acetilcolina per la contrazione muscolare).
- Recettori associati a proteine G (GPCR): attivano proteine G eterotrimeriche, che a loro volta attivano enzimi a valle (es. Adenilato Ciclasi, Fosfolipasi C).
- Recettori legati ad enzimi (RTK): come le tirosin-chinasi, che dimerizzano e si autofosforilano per creare siti di aggancio per proteine con domini SH2, attivando cascate come la via Ras/MAPK.
- Le vie di segnalazione spesso includono una cascata di amplificazione, dove un singolo ligando può attivare molteplici proteine a valle, generando una risposta cellulare potente e rapida.
- Esempi di cascate includono:
- La via del Glucagone che attiva PKA tramite cAMP, regolando il metabolismo del glicogeno.
- L'attivazione di PKC tramite DAG e Ca2+ derivanti dalla scissione di PIP2, coinvolta anche nella proliferazione cellulare e, se disregolata, in processi tumorali.
- La via Ras/MAPK, cruciale per la proliferazione cellulare, con attivazione sequenziale di chinasi (Raf, Mek, Erk) che fosforilano fattori di trascrizione nucleari.
- Le differenze tra GPCR e RTK riguardano la natura delle proteine G (trimere vs. monomere), il meccanismo di interazione con il recettore e l'enzima, il tipo di attività chinasica (Ser/Thr vs. Tyr) e la necessità di amplificazione del segnale.