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Trasduzione del segnale
Mediatore chimico
Risposta della cellula
Recettore
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I mediatori chimici sono prodotti da cellule specializzate e sono diffusi nell’organismo da apparati di distribuzione
Sistemi di distribuzione ad ampio raggio
Neuroni neurotrasmettitori
Cellule endocrine ormoni
Sistemi di distribuzione a breve raggio
Secrezione paracrina, autocrina, dipendente da contatto
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Sistemi di distribuzione a breve raggio
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Sistemi di distribuzione a breve raggio
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Sistemi di distribuzione ad ampio raggio
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Risposta a segnali extracellulari
Lenta o Rapida
Alcuni tipi di modificazione cellulare, come la crescita e
la divisione cellulare comportano variazioni
dell’espressione e la sintesi di proteine nuove, per cui
avvengono con tempi relativamente lunghi.
Altri come il movimento cellulare, la secrezione,
particolari risposte metaboliche non coinvolgono il
nucleo cellulare per cui avvengono più rapidamente.
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Natura chimica del mediatore
Diversi tipi di recettori
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I recettori per gli ormoni steroidei sono
spesso fattori di trascrizione che
inducono una risposta cellulare
attivando l’espressione di specifici geni
Recettori intracellulari
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Recettori nucleari
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Tutti i recettori di superficie sono proteine allosteriche
• Un dominio extracellulare che contiene il sito di legame per il
mediatore
• Un dominio intracellulare che contiene un sito funzionale
coinvolto, direttamente o indirettamente, nella produzione della
risposta
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Recettori di superficie
Esistono 3 classi principali di recettori di superficie
1. Recettori annessi a canali ionici
2. Recettori accoppiati alle proteine G
3. Recettori associati ad enzimi
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I recettori accoppiati a proteine G costituiscono la più grande famiglia
di recettori di superficie.
Le proteine G sono sempre composte da 3 subunità proteiche e sono
localizzate nel versante citoplasmatico della membrana cellulare.
Indirettamente
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In assenza di segnale il
recettore e la proteina G sono
inattivi
L’attivazione del recettore
determina l’associazione
recettore-proteina G
L’associazione induce la
subunità alfa a scambiare il
GDP con il GTP.
Questo fa dissociare la
proteina G in una subunità
alfa ed in un complesso beta-
gamma
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La subunità alfa possiede attività GTPasica
(GTP GDP + P), quindi dopo un breve intervallo idrolizza
il GTP a GDP, si riassocia al complesso beta-gamma
ed il segnale viene interrotto
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Tra le molecole effettrici che rispondono alle proteine G
ricordiamo:
• Il sistema dell’adenilato ciclasi
Recettore – Raccordo – Molecole effetrici
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ATP cAMP + pirofosfato
L’adenilato ciclasi è un enzima
integrato nella membrana
plasmatica, con il sito attivo
esposto sul versante
citoplasmatico che catalizza la
reazione:
Il cAMP è un secondo messaggero
di vita breve
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Solitamente il cAMP attiva la protein chinasi A che a
sua volta può attivare, fosforilandole, vari tipi di
proteine
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Segnale Adrenalina
Tessuto bersaglio Muscolo Scheletrico
Proteina G – cAMP – PKA
Fosforilazione di enzimi che intervengono nel metabolismo del Glicogeno
Produzione di Glucosio
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I recettori tirosina chinasi trasmettono
il segnale alle proteine
Ras
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Le proteine Ras sono delle GTPasi che
agiscono a valle dei RTK.
Analogamente alle proteine G, vengono
attivate dalla
fosforilazione del GDP a GTP.
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L’ attivazione di Ras attiva la cascata delle
MAP chinasi
(Proteine chinasi attivate da mitogeni)
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Negli organismi multicellulari le cellule post-mitotiche
possono “uscire” dal ciclo cellulare ed entrare in uno stato
di riposo specializzato chiamato G0.
La cellula può rimanere in G0 per giorni, settimane o
anche anni prima di riprendere la proliferazione.
Alcuni tipi cellulari restano permanentemente in G0
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Figure 18-13 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
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Le cicline
Sono proteine la cui concentrazione intracellulare varia
periodicamente in maniera ciclica ed in modo netto
oscillando da zero a valori relativamente elevati
che vengono raggiunti in momenti critici del ciclo
cellulare.
Esse non posseggono attività enzimatica propria,
ma la capacità di interagire con proteine-chinasi
specifiche predisponendone l’attività funzionale
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Segnali extra-cellulari
• Mitogeni
• Fattori di crescita
stimolano la proliferazione cellulare
eliminando
i freni molecolari intracellulari
che limitano la progressione del ciclo in
fase G1
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Proteina Rb