Biologia Cel·lular PDF

Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 17. ADHESIÓ INTERCEL·LULAR Les cèl·lules poden estar unides per interaccions directes o a través de la matriu extracel·lular. Els mecanismes d’unió confereixen a un teixit la seva forma, resistència i distribució de cèl·lules. Teixits connectius: formats per m...

Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 17. ADHESIÓ INTERCEL·LULAR Les cèl·lules poden estar unides per interaccions directes o a través de la matriu extracel·lular. Els mecanismes d’unió confereixen a un teixit la seva forma, resistència i distribució de cèl·lules. Teixits connectius: formats per matriu extracel·lular i cèl·lules unides a ella. A la matriu es troba la resistència principal a l’estrès mecànic. Ex: ossos o tendons. Teixits epitelials: les cèl·lules estan unides fermament les unes amb les altres. El citoesquelet s’ancora a aquestes unions, distribuint l’estrès entre les cèl·lules. Ex: pell. 17.1. Cadherines Les cadherines es troben a tots els animals pluricel·lulars. Deuen el seu nom al fet que depenen del Ca2+: sense Ca2+ les unions se separen. Es divideixen en: Cadherines clàssiques: com la E-cadherina (epitelial), N-cadherina (nervis i músculs) i P-cadherina (placenta i epidermis). Tenen seqüències similars. Cadherines no clàssiques: molt diferents entre si. Desmocolines, desmogleines i altres. Totes juntes formen la superfamília de les cadherines. 17.1.1. Unió homofílica Les cadherines fan una unió homofílica: les cadherines d’un tipus específic d’una cèl·lula s’uneixen a les cadherines d’un tipus igual o similar d’una cèl·lula adjacent. Totes les cadherines tenen una porció extracel·lular que consisteix en diverses còpies del domini cadherina extracel·lular (EC). Cada EC s’uneix a un EC de la cadherina de l’altra cèl·lula amb una “frontissa”. Ca2+ s’uneix al voltant de la frontissa i evita que es doblegui. 69 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 17.1.2. Catenines Els dominis intracel·lulars de les cadherines (les clàssiques i algunes de les no clàssiques) interaccionen amb el citoesquelet: amb actina a les unions adherents i amb filaments intermedis als desmosomes. La unió de les cadherines al citoesquelet depèn de proteïnes adaptadores anomenades catenines, que s’uneixen a la cua citoplasmàtica de la cadherina. β-catenina, p120-catenina i α-catenina en unions adherents Plakoglobina i la plakofilina als desmosomes 17.1.3. Unions adherents Les unions adherents estan formades per cadherines unides a través de catenines a feixos contràctils d’actina i miosina II. Tenen la capacitat de detectar estrès mecànic i generar senyals bioquímics com a resposta adequada. Això és la mecanotransducció. Quan els filaments d’actina són estirats per la miosina II, la força resultant desplega a α-catenina un lloc d’unió a vinculina (proteïna adaptadora). La vinculina promou la unió a altres filaments d’actina, enfortint la unió adherent. 17.1.4. Desmosomes Els desmosomes tenen estructura similar a les unions adherents, però tenen una placa de proteïnes adaptadores sota la membrana de les cèl·lules. Les cadherines no clàssiques (com la desmogleina i la desmocolina) de cada cèl·lula s’uneixen a través dels seus dominis extracel·lulars per mantenir les cèl·lules unides. La cua citoplasmàtica de les cadherines s’uneix a la plakoglobina i a la plakofilina, que a la vegada s’uneixen a la desmoplakina. La desmoplakina s’uneix als filaments intermedis. 70 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB La seva funció és proporcionar resistència mecànica. Estan presents sobretot a l’epiteli de teixits sotmesos a alts nivells d’estrès mecànic, com el múscul cardíac. 17.2. Superfamília de les Ig Contenen un o més dominis extracel·lulars Ig-like característics dels anticossos. N’hi ha tres tipus: NCAM: unió homofílica. Algunes tenen grans quantitats d’àcid siàlic, el que li confereix càrrega negativa i, com - i - es repel·leixen, inhibeixen l’adhesió. Es troben a cèl·lules nervioses. ICAM: unió heterofílica a una integrina d’un glòbul blanc. S’expressen en cèl·lules endotelials. Nectines: unió homofílica o heterofílica. Col·laboren amb les cadherines per construir i enfortir les unions adherents en molts teixits. Ajuden a formar interaccions entre cèl·lules durant el desenvolupament embrionari i a distribuir l’epiteli auditiu i olfactiu. 17.3. Integrines Una integrina està formada per dues glicoproteïnes associades (α i β). Els dominis extracel·lulars s’uneixen a proteïnes de la matriu extracel·lular o, en alguns casos, a la superfície d’algunes cèl·lules. Depèn de la concentració de Ca2+ o Mg2+. 17.3.1. Unió cèl·lula-cèl·lula Les integrines de tipus αβ2 s’uneixen a lligands de tipus Ig. Per exemple, αLβ2 dels glòbuls blancs s’uneix a ICAM1 de les cèl·lules vasculars endotelials perquè els glòbuls blancs puguin extravasar-se (també participen selectines). 17.3.2. Estat actiu i inactiu Un glòbul blanc ha de ser capaç d’activar i desactivar la tendència a unir-se a les cèl·lules endotelials per poder-se desplaçar. Les integrines tenen dos estats: 71 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB Inactiu: la regió extracel·lular està plegada de forma compacta. En aquest estat, la unió a proteïnes és molt pobre i les cues citoplasmàtiques no es poden associar amb el citoesquelet. Actiu: la integrina es descompacta, exposant un lloc actiu per a una proteïna adaptadora citoplasmàtica. La part extracel·lular es desplega i s'estén, mostrant una alta afinitat per unir-se a proteïnes. 17.3.3. Contactes focals La integrina s’uneix a les proteïnes de la MEC i al citoesquelet d’actina. L’extrem N-terminal de les cadenes de la integrina s’uneix a una proteïna de la MEC. L’extrem C-terminal de la subunitat β s’uneix a proteïnes adaptadores per a unir-se al citoesquelet d’actina: s’uneix a la talina, la qual s’uneix a vinculina (ajuda a reforçar la unió a actina) i a filaments d’actina. La kindlina s’uneix a una altra regió de l’extrem C-terminal de la subunitat β. 17.3.4. Hemidesmosomes La integrina α6β4 s’uneix a les proteïnes de la MEC i als filaments intermedis. En cèl·lules epitelials, el domini extracel·lular de la integrina α6β4 s’uneix a la laminina de la làmina basal. Per la cua citoplasmàtica, s’uneix als filaments intermedis de queratina via les proteïnes adaptadores plectina i BP230. 17.4. Selectines Les selectines són proteïnes transmembrana que tenen un domini lectina que s’uneix heterofílicament a un oligosacàrid específic d’una altra cèl·lula i un domini intracel·lular que s’uneix al citoesquelet d’actina via proteïnes adaptadores. N’hi ha tres tipus: L-selectines: en glòbuls blancs P-selectines: en plaquetes i cèl·lules endotelials activades per resposta inflamatòria E-selectines: en cèl·lules endotelials després de la inflamació 72 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB Extravasació En un òrgan limfoide (com la melsa) el teixit endotelial presenta oligosacàrids que són reconeguts per la L-selectina dels limfòcits, atrapant-los. Als llocs d’inflamació, el mecanisme és invers: les cèl·lules endotelials canvien la seva expressió de selectines quan hi ha resposta inflamatòria (passen a tenir P-selectina) i la P-selectina reconeix els oligosacàrids dels glòbuls blancs i de les plaquetes. Aquesta unió, enfortida amb l’actuació de les integrines, provoca que el glòbul blanc emigri del vas sanguini cap a dins del teixit (extravasació). 17.5. Unions d’oclusió (tight junctions) Les unions d’oclusió tenen la funció de segellar dues cèl·lules sense deixar passar molècules a través de l’espai entre elles. Les principals proteïnes transmembrana que formen aquestes unions són les claudines i les ocludines (aquesta segona no és essencial per a formar la unió, però sí que és important per a limitar la permeabilitat). La claudina s’expressa en diferent combinacions segons el teixit, conferint propietats permeables particulars. Les claudines i les ocludines de cada cèl·lula interaccionen entre si gràcies a unes proteïnes anomenades ZO, les quals proporcionen el suport estructural on es construeix la unió d’oclusió. Les proteïnes ZO (ZO-1, ZO-2, ZO-3) són cordes amb dominis d’unió a altres proteïnes. 17.6. Unions de comunicació (gap junctions) Creen canals entre dues cèl·lules adjacents a través dels quals es permet només el bescanvi de petites molècules (ions i petites molècules hidrosolubles). Per tant, connecten les cèl·lules metabòlicament i elèctricament (importants en teixit nerviós). 73 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB Les proteïnes que formen aquestes unions són les connexines en vertebrats i les innexines en invertebrats. Les connexines són proteïnes transmembrana, i sis d’elles s’associen per formar un connexó. Quan els connexons de dues cèl·lules en contacte s’alineen, formen un canal que comunica els interiors de les dues cèl·lules. Una unió de comunicació consisteix en diversos connexons. 17.7. Resum 17.7.1. Famílies de molècules d’adhesió 17.7.2. Tipus d’unions d’ancoratge 74 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 17.7.3. Tipus d’unions 75 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 17.7.4. Taula resum 76 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 18. LA MATRIU EXTRACEL·LULAR Els teixits no només estan formats per cèl·lules, sinó també per molècules diverses que constitueixen la matriu extracel·lular. En el teixit epitelial, la matriu extracel·lular és la làmina basal, a la qual les cèl·lules s’adhereixen i poden resistir l’estrès mecànic gràcies al citoesquelet. En el teixit muscular és la pròpia matriu la que confereix resistència a l’estrès mecànic. 18.1. Composició de la matriu extracel·lular La majoria de macromolècules que constitueixen la matriu són secretades per unes cèl·lules anomenades fibroblasts. En alguns teixits especialitzats, com l’os o el cartilag, s’encarreguen unes cèl·lules de la familia dels fibroblasts: els osteoblasts i els condròcits, respectivament. La matriu extracel·lular està composta principalment per tres grans classes de biomolècules: glicosaminoglicans (GAGs), proteïnes fibroses i glicoproteïnes. 18.2. Glicosaminoglicans Els glicosaminoglicans són polisacàrids que consisteixen en unitats repetides de disacàrids: un d’ells és una hexosamina i l’altre acostuma a ser un àcid urònic. Com tenen grups sulfat i carboxil, els GAGs tenen càrrega molt negativa (són les molècules més aniòniques produïdes per les cèl·lules animals). Es distingeixen 4 tipus de GAGs: Àcid hialurònic Condroitina sulfat i dermatan sulfat Heparina i heparan sulfat Queratan sulfat A causa de ser rígids i hidrofílics, adopten formes molt extenses, ocupant molt volum i formant gels hidratats. Com són molt negatius, atreuen cations com Na+, que són osmòticament actius i causen que la matriu capti molta aigua4. Això crea una pressió de turgència que permet resistir forces de compressió. 18.2.1. Proteoglicans Exceptuant l’àcid hialurònic, tots els GAGs estan units covalentment a una proteïna formant un proteoglicà. Els proteoglicans es distingeixen de les glicoproteïnes en el fet que Per a compensar l’augment d’osmolaritat exterior, sortirà aigua de les cèl·lules per a igualar osmolaritats. 4 77 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB els proteoglicans tenen GAGs que formen cadenes llargues i no ramificades. En canvi, les glicoproteïnes tenen cadenes curtes i ramificades de glúcids. Un exemple de proteoglicà és l’agrecan. L’agrecan és component principal del cartílag i té més de 100 cadenes de GAG. Moltes molècules d’agrecan s’uneixen no covalentment a una d’àcid hialurònic per a formar agregats d’agrecan. 18.3. Proteïnes fibroses 18.3.1. Col·làgens Els col·làgens són una familia de proteïnes fibroses que se secreten en grans quantitats per les cèl·lules dels teixits connectius i en quantitats més petites per altres cèl·lules. És el 25% de la massa total proteica dels mamífers. Una molècula de col·làgen està formada per 3 cadenes alfa enrotllades entre si formant una super hèlix. Són molt rics en Pro i Gly. Genera resistència a la tensió del teixit. El col·lagen de tipus I és el més comú, que pertany a la classe de col·lagen fibril·lar. El col·lagen fibril·lar s’organitza en fibril·les, les quals s’organitzen en fibres de col·lagen. Fenotip mutat La síndrome d’Ehlers-Danlos es caracteritza per una laxitud exagerada de la pell i una hipermobilitat articular. És causat per mutacions en els gens: COL1A1, COL1A2, COL3A1, PCOLN3, LOX. Altres malalties són la síndrome de Stricker (COL2A1) i l’osteogènesi imperfecta (COL1A1). 78 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB Síntesi de col·làgen 18.3.2. Elastina En molts teixits dels vertebrats, com la pell o les arteries, es necessita elasticitat. Una xarxa de fibres elàstiques a la MEC confereixen aquesta propietat als teixits. El component principal de les fibres elàstiques és l’elastina. L’elastina és una proteïna molt hidrofòbica i molt rica en Pro i Gly. Les molècules d’elastina s’uneixen entre si per enllaços covalents per a formar una xarxa. Cada molècula d’elastina es pot estirar i contraure, de manera que la xarxa també ho pot fer. Un altre exemple de les fibres elàstiques és la fibril·lina, una glicoproteïna que s’uneix a l’elastina i és essencial per a la integritat de les fibres elàstiques. 79 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB Fenotip mutat La síndrome de Marfan és un trastorn autosòmic dominant donat per deficiència de la proteïna fibril·lina-1. Afecta al sistema ocular, esquelètic i cardiovascular. 18.4. Glicoproteïnes Les glicoproteïnes de la MEC contribueixen a organitzar la matriu i ajuden a les cèl·lules a unir-se a ella. La més important és la fibronectina. La fibronectina és una glicoproteïna llarga trobada a tots els vertebrats. És un dímer format per dues subunitats molt llargues unides per ponts disulfur. Cada subunitat conté una sèrie de petits dominis. 18.5. Composició de la làmina basal La làmina basal és part de la MEC. Es pot organitzar de diverses maneres: trobar-se sota l’epiteli, estar interposada entre dues capes de cèl·lules o envoltar cèl·lules. La funció de turgència: Perlecan (proteoglicà) La funció estructural i de reforç: Col·làgen IV (formador de llençols) Unió i interconexió: Laminina Fibronectina 18.5.1. Col·làgen IV Les molècules de col·làgen IV tenen la peculiaritat de que la super hèlix es veu interrompuda en diverses regions, doblegant-se. Interaccionen entre si formant una xarxa flexible que confereix resistència a la tensió. 80 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 18.5.2. Laminina Al principi del desenvolupament de la làmina basal, aquesta pràcticament consisteix en només laminina. Les laminines són una familia de proteïnes compostes per tres cadenes polipeptídiques llargues unides entre si per S-S. Té forma de ram de 3 flors, les tijes de les quals estan enrotllades però les flors estan separades. Uneix diverses molècules a la MEC. 81 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 19. SENYALITZACIÓ CEL·LULAR 19.1. Principis de senyalització Generalment, la senyalització entre cèl·lules està mediada per molècules senyal extracel·lulars. Aquest senyal s’acostumen a unir a un receptor de membrana de la cèl·lula destinatària. El receptor activa vies de senyalització intracel·lulars que, finalment, alteren l’activitat de la cèl·lula. 1. Activació del receptor: la molècula s’uneix al receptor de la cèl·lula diana 2. Transducció de senyal: activació de la cascada de senyalització 3. Resposta cel·lular: canvis en l’expressió gènica, divisió cel·lular, migració cel·lular, etc. 19.1.1. Recepció de les molècules senyal La majoria de les molècules senyal són hidrofíliques i no poden creuar la membrana plasmàtica; en comptes d’això, s’uneixen a receptors que provoquen la cadena de senyalització. Algunes petites molècules senyal, en canvi, poden difondre a través de la membrana de la cèl·lula diana. Aquestes són hidrofòbiques, així que es transporten per la sang unides a proteïnes de transport. 19.2. Tipus de senyalització intracel·lular Dependent de contacte: la molècula senyal es manté unida a la superfície de la cèl·lula senyalitzadora. Es requereix contacte directe membrana i membrana. Paracrina: la molècula senyal se secreta al fluid extracel·lular. Aquesta acostuma a ser un mediador local, que actua només en cèl·lules properes a la cèl·lula senyalitzadora. Sinàptica: la fan les neurones. Es transmet un impuls elèctric a través de l’axó i s’alliberen neurotransmissors a la sinapsis. Endocrina: la fan les cèl·lules endocrines. Les cèl·lules endocrines secreten hormones al torrent sanguini i es distribueixen pel cos. Es poden transportar llargues distàncies, així que s’arriba a gairebé qualsevol lloc del cos. 82 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 19.2.1. Velocitat de la resposta La velocitat de resposta al senyal depèn de la naturalesa de les molècules intracel·lulars que fan la resposta. Resposta lenta: canvis en l’expressió gènica i síntesi de noves proteïnes, o creixement i divisió cel·lular (es requereixen minuts o hores). Resposta ràpida: canvis en el metabolisme, en la secreció o en el moviment (es triguen mil·lisegons o pocs minuts). 19.3. Classes de receptors de membrana Hi ha tres grans tipus, però n’hi ha d’altres que no encaixen en aquestes classes. 19.3.1. Receptors acoblats a canal iònic Involucrats en senyalització sinàptica ràpida entre cèl·lules excitables elèctricament (neurones i múscul). Els neurotransmissors s’uneixen a la proteïna del canal i s’obren o es tanquen. 83 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 19.3.2. Receptors acoblats a proteïna G (GPCRs) La molècula senyal s’uneix a un receptor i pateix un canvi conformacional que activa una proteïna heteromèrica d’unió a GTP (proteïna G). Aquesta media l’activació d’una proteïna diana. La proteïna diana pot ser un enzim o una proteïna de transport. Formen la família més gran de receptors de membrana cel·lulars i medien senyals entre cèl·lules i amb el món exterior. Hi ha més de 800 GPCRs als humans, i d’ells depenen els nostres sentits de la vista, de l’olfacte i del gust. Un exemple de GPCR és la rodopsina, que es troba als ulls dels vertebrats i s’activa amb fotons. La proteïna G La proteïna G està formada per tres subunitats: ⍺ (Ras), ꞵ i ɣ. En estat no estimulat, la subunitat ⍺ es troba unida a GDP i i la proteïna G està inactiva. Quan GPCR s’activa, actua com una GEF i produeix que ⍺ alliberi el GDP. Després s’hi unirà GTP, dissociant la proteïna G del receptor i dissociant ⍺ de ꞵɣ. ⍺ i ꞵɣ actius poden interactuar amb diversos targets. Quan s’hidrolitza GTP a GDP s’inactiva ⍺. Això està regulat per els RGS (GAPs de la subunitat ⍺). 19.3.3. Receptors acoblats a enzim N’hi ha de dos tipus: La molècula senyal en forma de dímer s’uneix al receptor i activa un domini catalític del receptor. La molècula senyal s’uneix al receptor i l’activa. El receptor actiu activa un enzim associat. 19.4. L’AMP cíclic (AMPc) L’AMPc actua com a missatger secundari en algunes vies de senyalització. Un senyal extracel·lular pot fer que [AMPc] es multipliqui per 20. La síntesi d’AMPc es fa a partir d’ATP per un enzim anomenat adenilil ciclasa i es destrueix per AMPc fosfodiesterasa. 19.4.1. Quinasa de proteïnes dependent d’AMPc La quinasa de proteïnes dependent d’AMPc (PKA) fosforila serines o treonines específiques de proteïnes diana. En l’estat inactiu, PKA consisteix en un complex de dues subunitats catalítiques i dues de reguladores. La unió d’AMPc a les subunitats reguladores altera la conformació de PKA, causant que les subunitats catalítiques s’alliberin i s’activin per a fosforilar proteïnes. 84 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 19.5. Senyalització per GPCR 19.5.1. Alteració de la transcripció per AMPc En aquest exemple de via de senyalització es vol secretar l’hormona somatostatina. És una senyalització endocrina lenta. 1. Una molècula senyal extracel·lular s’uneix a una GPCR. GPCR s’activa. 2. L’activació de GPCR produeix la unió de GTP a la subunitat ⍺ d’una proteïna G anomenada proteïna G estimuladora (GS). La subunitat ⍺ s’activa. 3. La ⍺ activa s’uneix a adenilil ciclasa i l’activa. 4. Adenilil ciclasa produeix AMPc a partir d’ATP. 5. L’AMPc ocasiona que les subunitats catalítiques de PKA s’alliberin i s’activin. 6. Les PKA actives entren per un porus nuclear fins al nucli i fosforilen CREB (factor de transcripció que detecta CRE5) a una Ser. CREB s’activa. 7. CREB recluta un coactivador de transcripció anomenat CBP, que estimula la transcripció dels gens determinats. Per tant, CREB pot transformar un senyal curt que causa la formació d’AMPc en una modificació a llarg termini a la cèl·lula. Això es creu que pot ternir un rol important en l’aprenentatge i la memòria al cervell. 5 CRE és Cyclic AMP Response Element. És una seqüència reguladora que es troba a altres gens activats per AMPc. 85 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 19.5.2. Increment de Ca2+ citosòlic Exemple de vies de senyalització endocrines de resposta ràpida. 1. L’enzim fosfolipasa C-ꞵ (PLCꞵ) s’activa a partir de l’activació de GPCR i proteïna Gq (explicat abans) 2. PCLꞵ hidrolitza PI(4,5)P2. S’obté diacilglicerol i inositol 1,4,5-trifosfat (IP3). Per una banda: 3. IP3 es dirigeix al ER i s’uneix a un canal de Ca2+. 4. El canal de Ca2+ fa un canvi conformacional i exposa un lloc d’unió de gran afinitat per Ca2+. 5. Tot i que ↓ [Ca2+]cyt, és suficient perquè s’uneixi Ca2+ al canal. 6. La unió de PI3 i Ca2+ obre el canal i s’allibera Ca2+ Per altra banda: 3. Diacilglicerol i l’increment de la concentració de Ca2+ recluta PKC (quinasa de proteïnes C) del citosol a la membrana. 4. Diacilglicerol, Ca2+ i fosfatidilserina activen PKC. 5. PKC fosforila proteïnes diana. Regula la proliferació. La calmodulina funciona com a receptor de Ca2+ intracel·lular: quan s’uneixen dos Ca2+ s’activa. Ca2+/Calmodulina no té activitat per si mateixa, però s’uneix i activa altres proteïnes que regulen diversos processos. En unir-se a una altra proteïna, canvia de conformació. 86 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 19.7. Senyalització per Receptor Tyrosine Kinases (RTKs) Moltes proteïnes senyal actuen a través de RTKs. Els RTKs tenen un lloc d’unió a proteïnes senyal per la cara extracel·lular i un domini tirosina quinasa a la cara citosòlica. Quan arriba una proteïna senyal, 2 monòmers RTKs s’apropen per a formar un dímer. La proximitat ocasiona que els dominis quinasa actuïn, fosforilant l’un a l’altre a algunes tirosines del domini tirosina quinasa. Quan es fosforila el domini, es comença a fosforilar tirosines d’altres parts del receptor, creant llocs d’unió per a altres proteïnes. 19.7.1. Activació de Ras Les proteïnes Ras són de la família de les GTPases monomèriques, però momés Ras i Rho s’involucren en la senyalització cel·lular. Ras GEFs estimulen la disociació de GDP i la unió de GTP i Ras GAPs catalitzen la hidròlisi de GTP per a inactivar Ras (com la resta de GTPases monomèriques). 1. S’activa RTK. 2. La proteïna adaptadora Grb2 té un domini SH2 que reconeix un Pi a una tirosina i s’hi uneix. 3. Grb2 recluta una Rab GEF anomenada Sos, ja que Sos s’uneix a un o dos dominis SH3. 4. Sos activa Ras. 5. Un cop Ras s’activa, s’inicia una cascada de senyalització. 87 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 19.7.2. Via de les MAP quinases El mòdul de MAP quinasa (Mitogen activated protein kinase module) està compost per kinases que fosforilen serines i treonines. Funcionament: 1. Una RAS activa recluta Raf (MAPKKK) a la membrana i l’activa. 2. Raf activa Mek (MAPKK) fosforilant-la. 3. Mek activa Erk (MAPK) fosforilant-la. 4. Erk fosforila una gran varietat de proteïnes que provoquen una cascada de senyalització. 19.7.3. Apoptosi 1. Un senyal de supervivència extracel·lular activa RTKs. 2. RTK actiu recluta una PI 3-quinasa, la qual produeix PI(3,4,5)P3. 3. PI(3,4,5)P3 recluta dues quinases a través dels seus dominis PH: Akt i PDK1 4. mTORC2 fosforila una Ser de Akt, que canvia de conformació per a poder ser fosforilat a una Thr per PDK1. Akt s’activa. 5. Akt actiu es dissocia de la membrana plasmàtica i fosforila diverses proteïnes: una d’elles és Bad. 6. En fosforilar Bad, s’allibera l’inhibidor d’apoptosi Bcl2. PTEN desfosforila PI(3,4,5)P3. PTEN és un gen supressor de tumors ja que provoca l’apoptosi (si està mutat, es continua senyalitzant la supervivència i la proliferació). 88 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 19.7.4 Insulina 1. Cèl·lules beta pancreàtiques secreten insulina que arribarà al fetge 2. Interacció insulina-receptor provoca una cascada de transducció de senyals 3. Transportadors de glucosa es porten a MP per transport vesicular 4. Síntesi de glicogen (receptor activa la glicogen sintasa) De manera més detallada (importància dels fosfatidilinositols): 1. Unió insulina-receptor porta l’autofosforilació del receptor 2. Unió de PI3K al receptor permet la fosforilació de PI(4,5)P2 a PI(3,4,5)P3 3. PI(3,4,5)P3 recluta a la membrana PDK, que fosforilarà AKT, permetent la seva unió al PI 4. PDK i AKT fosforilaran GAP de Rab10, impedint la inactivació de la GTPasa i augmentant la seva activitat 5. Rab10 permet el transport vesicular de transportadors de glucosa a la membrana (GTPasa dels endosomes de reciclatge). 89 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 19.8. Senyalització i MEC 90 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 19.9. Senyalització i polimerització d’actina 91 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 20. EL NUCLI CEL·LULAR L’objectiu del nucli és preservar la informació genètica heretable. Hi ha cèl·lules amb més d’un nucli (miòcits, osteoclasts i hepatòcits) i cèl·lules sense nucli (eritròcits). 20.1. Estructura del nucli 20.1.1. Coberta nuclear Està formada per una doble membrana (MNE i MNI). La MNE té ribosomes i és contínua amb la membrana del RE. MNE i MNI delimiten l’espai perinuclear, continu amb el lumen del RE. MNE i MNI entren en contacte als porus nuclears MNE i MNI composicions diferents Porus nuclears: Anti-NPC Embolcall nuclear: anti-làmina DNA: DAPI 20.1.2. Porus nuclears Els NPCs (Nulcear Pore Complexes) perforen la coberta nuclear. És un octàmer al voltant d’un canal. Cada NPC està compost per 30 proteïnes diferents (nucleoporines). Tipus de nucleoporines: Proteïnes de l’anell transmembrana (lumenals): ancoren el NPC a la membrana Scaffold (columnars): formen anell amb capes Canal (anulars): donen forma al porus. Tenen grans regions desestructurades. A més, hi ha fibril·les que, per la cara nuclear, convergeixen per a formar una cistella. 92 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 20.1.3. Làmina nuclear Xarxa de proteïnes filamentoses i proteïnes associades, unides a la MNI per un costat i a la cromatina per l’altre Formada per un tipus de filaments intermedis anomenats làmines Manteniment de l’estructura de l’embolcall nuclear, proporciona estabilitat mecànica al nucli. Lloc d’ancoratge del nucli al citoesquelet Regula la replicació i transcripció de l’ADN i la divisió cel·lular Durant la mitosi les làmines es forsforilen i es desorganitza l’embolcall nuclear Lloc d’ancoratge del nucli a la cromatina 20.1.4. Cromatina La cromatina està formada per nucleosomes. Els nucleosomes són ADN associat a octàmers d’histones. La compactació de la cromatina regula l’activitat transcripcional. Heterocromatina: condensada (metilació) Eucromatina: descondensada (acetilació) 20.1.5. Nuclèol És un membraneless organelle. Les cèl·lules acostumen a tenir entre 1 i 6 (com a màxim 10, no hi ha més cromosomes que sinteitzin RNAr). Es troba l’ADN que codifica pels gens ribosòmics. Es forma a les regions NOR dels cromosomes. 20.1.6. Orgànuls nuclears No estan envoltats per membrana. Són (a més del nuclèol): Cossos de Cajal GEMS (Gemini of coiled bodies) Speckels (grànuls d’intercromatina) 93 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 20.2. Transport nucli-citoplasma El transport pot ser: Passiu: molècules polars petites i ions (a través de porus), molècules apolars hidrofòbiques (difonen per la membrana). Actiu: requereix senyalització i proteïnes de transport 20.2.1. Transport actiu Senyals de sorting: NLSs (Nuclear Localization Signals) són les responsables de la selectivitat del transport actiu al nucli. Importació al nucli. NESs: (Nuclear Export Signal) indiquen exportació del nucli al citosol. Les proteïnes que ajuden a transportar el cargo a través dels NPCs són: Importines: faciliten entrada al nucli Exportines: faciliten sortida del nucli Les proteïnes Ran (GTPasa monomèrica) regulen la direccionalitat d’aquest transport. S’uneixen a les importines o a les exportines. Com la Ran GAP està localitzada al citosol i la Ran GEF està al nucli, el citosol conté principalment Ran-GDP i el nucli, Ran-GTP. Importines: 1. Cargo amb NLS és reconegut per receptor d’importació 2. Cargo i receptor entren al nucli a través d’NPC 3. Un cop al nucli, una Ran-GTP s’uneix al receptor, dissociant-lo del cargo. 4. El receptor torna al citosol pel NPC 5. Una Ran GAP estimula hidròlisi de GTP i es dissocia del receptor. Exportines: 1. Cargo amb NES és recpnegut per receptor d’exportació, unit a una Ran-GTP. 2. Receptor, cargo i Ran-GTP surten a través del NPC 3. Ran GAP estimula hidròlisi de GTP i es dissocia el cargo i la Ran del receptor. 94 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB 20.3. Replicació i transcripció 20.3.1. Replicació Replicació (semiconservariva —> cada cadena nova emparellada amb una vella): 1. Helicasa obre la doble hèlix de DNA formant les forquilles de replicació 2. Les primases sintetitzen el cebador de RNA, que serà el punt d’inici de la replicació de la nova cadena 3. La DNA polimerasa afegeix nucleòtids copiant la cadena original i allargant la nova (Fragments d’Okazaki: cadenes curtes de DNA formades a partir del cebador en direcció 5’ —> 3’, donen lloc a una cadena discontinua). 4. Exonucleasa elimina cebadors i DNA lligasa uneix els fragments. 20.3.2. Transcripció Transcripció: Un fragment de DNA (gen) és copiat a una molècula de RNA amb una RNA-polimerasa (5’->3’). Sortida del RNA a través dels porus nuclears i traducció al citosol o al RER. Processament del ARNm Els introns són ADN no codificant i els exons són ADN codificants. L’alternative splicing dona lloc a proteïnes diferents combinant els exons de diverses maneres. 95 Víctor Muniesa Sánchez - 1r Medicina UB Els factors de transcripció faciliten la transcripció de certs gens Promotor —> regió d’abans del gen que s’ha d’expressar 20.4. Biogènesi de ribosomes Té lloc al nuclèol. Durant la mitosi, la síntesi de RNAr s’atura: Metafase: cromatina condensada —> NORs condensats —> transcripció RNA inhibida Telofase: cromatina es descondensa + senyals —> inici de la transcripció 96