Goya 1746 1828 02112020 Sinalizao intracelular 1 Sinalizao

Goya 1746 -1828 02/11/2020 Sinalização intracelular 1

Sinalização química intercelular e intracelular 02/11/2020 Sinalização intracelular 2

Plano de aula • Aspectos gerais da sinalização intercelular e intracelular • Estrutura 3 D das proteínas – modificadores • Sinalização intracelular por Ca 2+ • Sinalização intracelular por receptores acoplados a proteína G • Sinalização intracelular por receptores catalíticos 02/11/2020 Sinalização intracelular 3

Sinalização química intercelular – “Primeiros” mensageiros Sinalização intercelular elétrica Sináptica 02/11/2020 Sinalização intracelular 4

Secreção de HCl – Célula parietal

Moléculas de sinalização intercelular (Interações não covalentes) Aminas: Epinefrina (Adrenalina) Peptídios e proteínas: insulina, angiotensina, vasopressina, oxitocina, gastrina, etc. 1 malwmrflpl lallflwesh ptqafvkqhl cgshlvealy lvcgergffy tpmsrreved 61 pqvaqlelgg gpgagdlqtl alevaqqkrg ivdqcctsic slyqlenycn 1 mprlcvymlv lvlalatfse aswkprsqlq dassgpgtne dleqrqfnkl gsashhrrql 61 gpqgpqhfia dlskkqrprm eeeeeaygwm dfgrrsaeed q Esteróides: aldosterona, estrogênio, ácido retinóico Aminoácidos: glutamato, Nucleotídeos - ATP Óxido Nítrico 02/11/2020 Sinalização intracelular 6

Sinalização intracelular – segundos mensageiros Ca 2+ esteroides hormônios sinais parácrinos neurotransmissores receptores nucleares 02/11/2020 Sinalização intracelular 7

Tipos de receptores • • • Canais iônicos (influxo de Ca) Receptores acoplados a proteínas G Receptores catalíticos Receptores intracelulares (esteroides) Proteínas de membrana que liberam fatores de transcrição gênica. 02/11/2020 Sinalização intracelular 8

O resultado final de uma seqüência de eventos, implicados na sinalização intracelular, é a alteração da estrutura 3 D de uma ou mais proteínas (enzimas, transportadores, etc), características do fenótipo, modificando-lhes a atividade 02/11/2020 Sinalização intracelular 9

Estruturas das proteínas 02/11/2020 Sinalização intracelular 10

Cristalografia por raio X 02/11/2020 Sinalização intracelular 11

Espectro da radiação eletromagnética Microscopia confocal A. C. Cassola 12/56

Estrutura de uma proteína formadora de canal Estrutura primária Topologia 02/11/2020 Sinalização intracelular 13

Estrutura de uma proteína formadora de canal Estrutura tridimensional Estrutura primária Topologia 02/11/2020 Sinalização intracelular 14

Superfícies das proteínas Reinisch, K. M 02/11/2020 Sinalização intracelular 15

Modificação de estrutura 3 D (e da atividade) por fosforilação de resíduos 02/11/2020 Sinalização intracelular 16

Modificação de estrutura 3 D e da atividade por coordenação com o cálcio 02/11/2020 Sinalização intracelular 17

Tipos de receptores • • • Canais iônicos para Ca (influxo de Ca). Receptores acoplados a proteínas G Receptores catalíticos Receptores intracelulares (esteroides) Proteínas de membrana que liberam fatores de transcrição gênica. 02/11/2020 Sinalização intracelular 18

Ca 2+ ++++++++ ------------Ca 2+ ATP 2 K+ ATP 3 Na+ ADP+ Pi ATP 2 H+ Ca 2+ ADP+P Ca 2 + ADP+ P Ca-2+ 3 Na+ +++ Ca 2+ [Ca 2++]=100 n. M Ca 2+ IP 3 [Ca++]=1. 5 m. M 02/11/2020 Sinalização intracelular 19

Transmissão sináptica Canais depedentes neurotransmissores Canais depedentes de voltagem 02/11/2020 Sinalização intracelular 20

Ca 2+ [Ca 2+]=100 n. M [Ca 2+]=1, 2 m. M - + ++++ 02/11/2020 Ca 2+ Sinalização intracelular 21

Tipos de receptores • • • Canais ativados por ligantes Receptores acoplados a proteínas G Receptores catalíticos Receptores intracelulares (esteroides) Proteínas de membrana que liberam fatores de transcrição gênica. 02/11/2020 Sinalização intracelular 22

GPCR – Proteína G 02/11/2020 Sinalização intracelular 23

GPCR e Proteina G – Estrutura 3 D 02/11/2020 Sinalização intracelular 24

GPCR 02/11/2020 Sinalização intracelular 25

Receptor de 7 hélices – acoplado a proteína G GTP ATP 02/11/2020 Sinalização intracelular 26

N a g C b

GPCR - Sinalização por meio do c. AMP 02/11/2020 Sinalização intracelular 28

GPCR - Sinalização por meio do c. GMP 02/11/2020 Sinalização intracelular 29

GPCR - Sinalização via IP 3 e DAG (diacilglicerol 02/11/2020 Sinalização intracelular 30

Amplificação Término do efeito 02/11/2020 Sinalização intracelular 31

Fosfatidil Inositol DAG IP 3

c. AMP ATP Receptor de 7 hélices ADP abg AMP a + bg Adenilato Ciclase a Adenilato Ciclase + a ATP c. AMP PKA Proteína + ATP Fosfodiesterase + 2 Pi AMP Fosfatase PKA Proteína~P + ADP Proteína + Pi

Fosfatidil Inositol Receptor de 7 hélices abg a + bg PLC + a DAG IP 3 PLC a Retículo sarcoplasmático Fosfatidil Inositol DAG + Ca 2+ 2+ Ca Ca 2+ 2+ Ca Ca 2+ IP 3 + PKC Proteína + ATP Fosfatase PKC Proteína~P + ADP Proteína + Pi

Ilustração: Efeito da epinefrina (adrenalina) sobre o metabolismo da glicose no hepatócito 02/11/2020 Sinalização intracelular 35

IP 3, DAG e PKC: efeito da Acetilcolina sobre célula muscular lisa do instestino 02/11/2020 Sinalização intracelular 36

Ácido aracdônico e Prostaglandinas 02/11/2020 Sinalização intracelular 37

Tipos de receptores • • • Canais ativados por ligantes Receptores acoplados a proteínas G Receptores catalíticos Receptores intracelulares (esteroides) Proteínas de membrana que liberam fatores de transcrição gênica. 02/11/2020 Sinalização intracelular 38

Receptores catalíticos 02/11/2020 Sinalização intracelular 39

Receptores catalíticos Glut 4 Músculo esquelético Adipócitos insulina 02/11/2020 Fisiologia de membranas – Transporte por carregadores 40

Relaxamento de músculo liso vascular ACh Célula endotelial R NOs [Ca Ca 2+] NO + citrulina CG GTP CG c. GMP c. GK MLCP MLC~P Ach: Acetilcolina R: arginina NOs: sintase do óxido nítrico NO: óxido nítrico CG: guanilato ciclase GTP: trifosfato de guanosina PDE: fosfodiesterase c. GK: cinase de proteína dependente de c. GMP MLCP: Phosphatase da cadeia leve de miosina MLC: Cadeia leve da miosina PDE GMP c. GK MLCP MLC + Pi Célula muscular lisa 02/11/2020 Sinalização intracelular 41

Questões Orientadoras – Sinalização intracelular. i. Empenhe-se em entender o conceito de conformação de uma proteína, dinâmica e modificadores. 1. Uma dada enzima, expressa por um fenótipo celular, é ativada quando uma de suas serinas, próxima ao sítio ativo, é fosforilada por uma cinase A de proteína. Discuta a modulação da atividade desta enzima pela cascata de eventos deflagrada por sinais químicos extracelulares. 2. A acetilcolina liberada por neurônios do plexo nervoso na parede do trato gastrintestinal (estômago e intestino) promove a contração da musculatura lisa no território. Nenhum efeito tem sobre transportadores de Ca 2+ da membrana celular plasmática. Descreva os processos de sinalização intracelular envolvidos na ação da acetilcolina. 3. Um inibidor de fosfodiesterase do c. AMP aumenta consideravelmente o efeito estimulante (sobre a freqüência e força de contração) da epinefrina sobre a célula cardíaca. Discuta o mecanismo da ação da epinefrina sobre a célula cardíaca. 4. Uma função celular é modulada pela concentração de Ca 2+ intracelular. Discuta hipóteses para o controle da função por sinais químicos extracelulares. 5. Ribosilação da subunidade α da proteína G, cattalizada pela toxina do colera, inibe a atividade de GTPase da subunidade. Quais as consequências para uma cascata de sinalização que envolvesse a proteína? 02/11/2020 Sinalização intracelular 42

Bomba de Ca 2+ 02/11/2020 Sinalização intracelular 43