Sinalização Celular

Como a célula se comunica com o meio externo? como ela interpreta as alterações tanto no seu meio intracelular como no meio extracelular?

Princípios gerais da sinalização celular

As células se comunicam com o meio externo através de uma sinalização química propriamente dita. Ela consegue interpretar as alterações químicas e os contatos físicos que permeiam o ambiente onde ela ta inserida.

Para ocorrer a sinalização celular o primeiro pré-requisito é ter um estimulo, é ter uma molécula sinal que estimule esta célula e ela só vai ser estimulada se ela tiver a capacidade de reconhecer e interpretar esse estimulo. Isso é possível graças aos receptores que farão a “recepção” desse sinal. Alguns receptores extra celular por exemplo que capta todas as alterações no ambiente externo da célula e gerar então o que se chama de TRANSDUÇÃO DO SINAL – uma contextualização interna, uma interpretação dessa informação que foi captada de fora e ao final terá um efeito celular. A célula vai decidir o que fazer e vai melhor se comportar diante do estimulo que aconteceu. Logo, a sinalização celular vai depender do estimulo e da capacidade da célula de reconhecer esse estimulo, dessa transdução do sinal e do efeito celular que é nada mais nada menos que uma alteração do comportamento visando a sobrevivência e a homeostasia desta célula. Ex: enzimas metabólicas podem ser estimuladas e acarretar alterações do metabolismo ( tanto aumentando como reduzindo o metabolismo), alteração na expressão gênica, alteração no citoesqueleto  regulando a capacidade de se movimentar dessa célula, ou seja, todas as alterações possíveis dentro do ambiente celular é reflexo do que a célula pode captar de estimulo tanto do lado externo como do lado interno. Essa sinalização tem dois polos de resposta:

Velocidade da sinalização celular

Polo mais rápido: envolvido com movimentação, secreção e alteração de metabolismo onde a recepção desse sinal gera alteração em proteínas que já existem no ambiente intracelular dando uma resposta muito mais rápida.

Polo Lento: envolvido com o crescimento e divisão celular isso porque a recepção do sinal vai induzir uma resposta nuclear. Vai ser preciso que haja transcrição, tradução e as proteínas novas irão desencadear alterações no comportamento celular.

OBS: essa resposta rápida ou lenta vai depender se a via de transdução passa por uma reposta nuclear ou não.

Natureza Química dos sinais celulares

A natureza química pode ser: proteínas, nucleotídeos, peptídeos, gases, aminoácidos, hormônios, derivados de ácidos graxos. Qualquer material que seja reconhecido pela célula e seja capaz de alterar uma resposta intracelular como o metabolismo, secreção, multiplicação, produção de hormônios

Receptores celulares

Esses sinais serão reconhecidos por receptores. ( proteínas).

Existem receptores de SUPERFÍCIE (extracelular) e receptores INTRACELULARES

OBS: alguns sinais são lipossolúveis que farão difusão simples, atravessarão a membrana plasmática e precisarão ser reconhecidos no ambiente intracelular. Normalmente esses receptores intracelular são receptores nucleares e estão regulando a transcrição e consequentemente a expressão gênica .

Esse sinalizadores e esses receptores precisam interagir então, se o sinalizador é lipossolúvel ( ex: hormônios esteroides, tireoidianos, ácidos retinóicos, vitamina D3, oxido nítrico.. ou é um gás, ele vai atravessar livremente a membrana plasmática. Então, ele vai ser reconhecido por um receptor intracelular contudo, se os solutos são hidrossolúveis eles não vão atravessar a membrana plasmática ou seja, neurotransmissores, citocinas, fatores de crescimento, agentes bacterianos… vão ter que ser reconhecidos por receptores de superfície. Logo, é necessário saber a natureza química do sinal e se ele vai ser reconhecido por receptores intra ou extracelular. Se não houver esse reconhecimento, perde-se o principio básico da comunicação celular.

Tipos de receptores de superfície

• RECEPTORES ASSOCIADOS A CANAIS IÔNICOS
• RECEPTORES ASSOCIADOS A PROTEÍNA G
• RECEPTORES ENZIMÁTICOS

VIAS DE SINALIZAÇÃO CELULAR

Essa sinalização pode acontecer de algumas formas:

• Sinalização dependente de contato- depende de atração física entre a célula ( o sinal acaba sendo uma molécula expressa na superfície de uma célula e a célula que responde tem um receptor de superfície que responde a essa interação ( comum na comunicação entre leucócitos no sistema imunológico).
• Sinalização parácrina – quando uma célula é estimulada e ela passa a responder liberando sinais e suas células vizinhas acabam reconhecendo esse sinal produzindo também uma resposta. Sendo assim, esse sinal sera amplificado.
• Sinalização sináptica – é especifico das células nervosas. Ocorre na comunicação entre dois neurônios ou entre um neurônio e uma célula final que vai executar uma determinada função como as células musculares
• Sinalização endócrina- é quando a célula produz uma molécula sinal, libera isso na corrente sanguínea e esse sinal circula por todo o corpo sendo apenas capaz de gerar uma resposta apenas quando encontra uma célula alvo que tem um receptor capaz de reconhecer esse estimulo.

Obs: essas são as vias de sinalização básica do nosso corpo que faz com que as células estejam conectadas entre si.

CELULAS RESPONDEM A MúLTIPLOS SINAIS EXTRACELULARES

É necessário lembrar que as células tem a capacidade de responder a múltiplos sinais extracelulares simultaneamente e a depender da combinação de sinais o comportamento celular vai ser dado de uma determinada maneira ou de outra. Isso vai depender do sinal ou sinais que ela receba. (sobreviver, crescer, se dividir, se diferenciar, morrer). Se a célula não recebe sinais ela recebe estimulo de “morte”. A célula precisa estar respondendo a sinais para permanecer viva.

MESMO SINALIZADOR E RESPOSTAS DIFERENTES

A resposta depende:

Receptores, moléculas sinalizadoras, proteínas efetoras.

O mesmo sinalizador pode ter respostas diferenciadas a depender do tipo celular e do tipo de receptor (ex: célula muscular cardíaca, célula muscular esquelética, célula da glândula salivar. Ou seja, três células diferentes com o mesmo sinalizador (acetilcolina) gerando respostas distintas.

OBS: CIRCUITOS DE RETROALIMENTAÇÃO NO EVENTO DE SINALIZAÇÃO INTRACELULAR

– Quando a célula  responder a um estimulo e gerar uma resposta A, essa resposta A induzir a liberação de um mediador B e esse mediador B induzir o aumento do mediador A que reiniciará o ciclo, esse ciclo é de RETROALIMENTAÇÃO POSITIVA

– Quando a célula responder a um estimulo e gerar uma resposta A, essa resposta A induzir a liberação de um mediador B e esse mediador, ao invés de induzir a célula a continuar a produzir A ela vai limitar essa resposta, esse ciclo é de RETROALIMENTAÇÃO NEGATIVA

Classes de receptores de superfície

Existem três categorias de receptores de superfície:

RECEPTORES ASSOCIADOS A CANAIS IÔNICOS

São muito comuns por exemplo na sinalização sináptica. Onde os sinais químicos são convertidos em sinais elétricos. Os neurônios se utilizam desses receptores de superfície associados a canais iônicos para e eles atuam com uma resposta numa escala de milissegundos.

Os receptores iônicos permanecem fechados porem possui um sitio de reconhecimento para o ligante onde ele reconhece a molécula sinal, assim que essa molécula sinal é reconhecida, o canal iônico se abre e o soluto entra seguindo o gradiente de concentração.

OBS: canal iônico só faz transporte a favor do gradiente de concentração – transporte passivo

RECEPTORES ASSOCIADOS A PROTEÍNA G

É uma categoria de receptor que esta intimamente associado a uma proteína G. quando esse receptor não reconhece nenhum sinal, essa proteína G vai estar inativa e assim que o receptor reconhece o sinal a proteína G torna-se ativa e por sua voz pode ativar um canal iônico ou uma enzima como por exemplo adenilciclase à responsável pela síntese de AMPc ou a fosfolipase à responsável por ativar diversas moléculas sinalizadoras no meio intrecelular.

Isso ocorre em um escala de segundos ( resposta mais demorada quando comparada com os canais iônicos)

MECANISMOS DE ATIVAÇÃO DA PROTEÍNA G

A proteína G fica inativa porque ele tem um sitio de ligação ao GDP contudo, quando o receptor reconhece uma molécula sinal, ele induz uma substituição do GDP por GTP. Uma vez ligada ao GTP essa proteína G tem uma atividade enzimática e ela passa a ativar na cascata de regulação, uma outra proteína efetora e começa então o processo de sinalização intracelular.

RECEPTORES ASSOCIADOS A ENZIMAS

Aqui o receptor tem uma atividade enzimática, ele é capaz de estimular uma via de sinalização direta a partir do reconhecimento do sinal.

Normalmente os receptores vão trabalhar em associação dimérica (com dímeros *), quando eles reconhecem o sinal eles trabalham em conjunto, esse sinal então permite a ativação desse domínio catalítico ativo (ex: guanilciclase, tirosina cinase).

OBS: São proteínas e enzimas ao mesmo tempo e passam apenas 1x pela bicamada lipídica.

As proteínas (enzimas) receptoras, são todas UNIPASSO que dependem do reconhecimento de sinal para trabalhar e em escala de tempo, esses receptores trabalham numa escala de minutos a horas (tempo entre reconhecer o sinal e gerar uma resposta intracelular)

Bibliografia

• Vida: A Ciência da Biologia – Vol. 1: Célula e Hereditariedade

• https://pt.khanacademy.org/science/biology/cell-signaling/mechanisms-of-cell-signaling/a/introduction-to-cell-signaling

• Biologia molecular celular 6 edição