Receptores con Actividad Enzimática PDF

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resumen de Receptores con Actividad Enzimática relacionado con el curso de biologia celular...

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RECEPTORES DE SUPERFICIE CON ACTIVIDAD ENZIMÁTICA O ASOCIADOS A ENZIMAS Existen una variedad importante de receptores asociados a actividad enzimática, pero son 6 clases principales, los cuales en su mayoría son actividades de tipo quinasa, es decir, que fosforila alguna proteína para transmitir la señal, estos gatillan respuestas que tienen que ver con el metabolismo, la sobrevida y la proliferación celular. - Receptor tirosina quinasa o RTK (el mismo receptor es una enzima) - Receptor asociado a tirosinas quinasas (intracelulares, por lo que el receptor no tiene la actividad enzimática). - Receptor serina/treonina quinasa o Thr/Ser (tienen otros aa como blanco) - Receptor fosfatasa de tirosina - Receptor asociado a quinasa histidina - Receptor guanilato ciclasa. Los receptores con actividad enzimática se caracterizan por ser receptores que tienen un segmento de transmembrana, cuando el ligando o molécula señal está presente se une y genera la dimerización del receptor, es decir, une dos monómeros gracias al ligando. Si estamos hablando de un receptor con actividad tirosina quinasa, ocurre una transfosforilación o fosforilación cruzada del receptor (autofosforilación: un receptor fosforila al otro, es decir, son sus blancos mutuos o sustratos mutuos de su actividad enzimática). Cuando los receptores son fosforilados aumenta la actividad tirosina quinasa y la unión con las proteínas señalizadoras o adaptadoras. Existen distintos tipos de ligando para los receptores con actividad tirosina quinasa. -

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ligando solubles: factor de crecimiento plaquetario o PDGF factores de crecimientos asociados a glicoproteínas de transmembrana como el factor de crecimiento FGF (soluble completamente, pero el FGF está interactuando con azúcares de proteínas de membrana) proteínas de transmembrana de una célula vecina con la cual entra en contacto.

Receptores TK Todos los receptores tirosina quinasa que tienen el dominio funcional enzimático son muy parecidos, sobre todo la región citoplasmática. Tienen al lado citosólico un dominio catalítico de actividad tirosina quinasa y tienen en el dominio extracelular las regiones de unión ligando que, en muchos casos, son regiones equivalentes a las inmunoglobulinas, ricos en cisteínas (forman puente disulfuro que resisten las condiciones adversas ayudando a las proteínas de superficie) o tipo fibronectina (proteína clásica del extracelular). Estos receptores son para ligandos determinantes en la regulación de las funciones celulares: proliferación y sobrevida. Luego de que el receptor tirosina quinasa quedaba como dímero y se transfosforilaba, sus tirosinas fosforiladas, las cuales van a funcionar como transductores de señales, son reconocidas por distintas proteínas señalizadoras y van a formar una especie de cascada de conducción de la señal. Las proteínas señalizadoras reconocen el dominio fosfotirosina, es decir, el aa específico con su grupo fosforilo, pero además reconocen estas tirosinas dentro de un contexto de los aa que están al lado, por lo tanto, las proteínas señalizadoras que se unen tienen un dominio de unión para la cadena lateral de aa, pero con una parte la proteína une la tirosina fosforilada y con otra reconoce lo que hay al lado, de esa manera aumenta la especificidad de unión de estas proteínas adaptadoras, todas las diferencias están dadas por el contexto de los aa laterales asociados a la tirosina fosforilada.

En la imagen tenemos distintos tipos de proteínas adaptadoras unidas a las tirosinas fosforiladas como, por ejemplo, la Pi 3-quinasa, proteína activadora de GTPasa (GAP) y una fosfolipasa C (enzima que modifica lípidos de membrana). La característica de todas las proteínas que reconocen fosfotirosina es la presencia de dominios SH2 y SH3, los cuales son estructuras de esta proteína (grupos de aa) que permiten reconocimiento de la tirosina fosforilada y de la cadena lateral de aa, es decir, reconocen de manera específica ciertas tirosinas, no cualquiera. Hay algunas proteínas (con SH2 y SH3) que son solamente adaptadoras, o sea, no tienen en sí una actividad enzimática, sirven para

anclar una segunda proteína que va a mediar una respuesta (por ejemplo: Ras)

Una GTPasa muy importante para los receptores de tirosinaquinasa. Ras-GTP se logra por el cambio GDP a GTP, provocado por una proteína que se llama GEF (factor de intercambio de GTP). El GAP (proteína activadora de la actividad GTPasa) se encarga de inducir la

hidrólisis de GTP a GDP, inactivando Ras. Cada vez que estas GTPasas monoméricas unidas a GTP está activa, cuando está unida a GDP está inactiva. Vía clásica de señalización del receptor tirosina quinasa: ¿Cómo funciona Ras y cómo es capaz de activarse? En la imagen está el receptor tirosinaquinasa de EGF. El EGF es un factor de crecimiento que induce la proliferación celular en distintos tejidos. El receptor de este es una proteína que está muy frecuentemente mutada en distintos tipos de cáncer, lo cual hace que su señalización sea constante induciendo la proliferación del tumor en ausencia de un ligando. El ligando se une y el receptor dimeriza y se fosforilan los dominios citosólicos del receptor. La proteína señalizadora es el GRB2 que tiene dominios SH2 y SH3, con los cuales se va a unir a ciertas fosfotirosinas. Ras es una proteína que está anclada por un lípido a la membrana para estar siempre cercana a los receptores. El GRB2 sirve como adaptador para que se una el GEF de Ras, hace una especie de puente: se une al receptor, se une el GEF y este tiene una afinidad tremenda por Ras (al unirse se activa por la acción de GEF), por lo tanto, se genera una cadena proteica que lo que hace es transducir la señal contenida en la fosfotirosina del receptor hacia Ras.

MAPK quinasa (Thr/Ser)

Cuando Ras se activa también se activa una serie de proteínas/ enzimas quinasas que se llama la vía de las MAPK quinasas. Las MAPK quinasas son quinasas de serina/treonina, su nombe significa “quinasa activada por un mitógeno”, mitógeno es cualquier ligando que estimula la proliferación o mitosis como, por ejemplo, EGF. Es una cascada porque son 3 niveles de proteínas quinasas, tenemos la MAP-quinasa-quinasa-quinasa (Raf) que

fosforila a la MAP-quinasa-quinasa (Merk) que fosforila a la MAP-quinasa (Erk). Finalmente, Erk es la MAP-quinasa efectora que tiene una serie de blancos que se encargan de la respuesta al interior de la célula, pero para su activación tiene que fosforilarse, la fosforila una MAP-quinasa (porque ella es MAPquinasa), en este caso la Mek. Y a su vez, la quinasa de la quinasa Mek necesaria para que esta se active es Raf (esta es fosforilada por Ras). Después de que Erk se fosforile es posible producir cambios en la actividad de la célula (fosforilando a las proteínas blanco) como, por ejemplo, en una proteína en el citosol que vendría siendo una respuesta rápida de la vía de señalización. En cambio, si hablamos de proteínas reguladoras de la expresión génica, o sea, factores que activan o silencian la transcripción, entonces se trata de una respuesta más tardía, más lenta porque tiene que llegar la señal hasta el núcleo de la célula. Algunos receptores TK promueven cambios en el citoesqueleto (colapso del cono de crecimiento) El tipo de ligando de receptores tirosina-quinasa que están asociados a una membrana adyacente pueden producir cambios en el citoesqueleto celular. Esto se genera a través de la activación de otras GTPasas monoméricas parecidas a Ras, que en este caso es Rho. Este receptor cuando se activa, se asocia a estas proteínas tirosinas-quinasas que, una de ellas, va a ser el GEF de Rho, entonces cuando esta proteína se activa, vamos a activar Rho y esta se encarga de estimular la contracción de los filamentos de actina. Hay un movimiento parecido al de los neutrófilos persiguiendo al patógeno En la punta del axón de una neurona hay un movimiento para alcanzar la célula blanco y así transmitir el impulso, por lo tanto, hay proteínas que estimulan la guía del axón para irse moviendo para llegar a sus células blanco, como el citoesqueleto de actina está encargado del movimiento este va modificando e su estructura de manera. Cuando el receptor no está unido al ligando efrina hay una activación basal de estas proteínas que permiten la extensión del cono de crecimiento, es decir, avanza sin ninguna desviación, sin ningún cambio de forma. En cambio, cuando si hay unión con efrina, la activación de este receptor va a hacer que Rho tenga un rol principal en la activación, ya no las otras dos proteínas, entonces ocurre el colapso del cono de crecimiento, se contrae y cambia de rumbo.

Vía Pi 3 – quinasa/AKT  sobrevida y crecimiento La enzima llamada Pi 3-quinasa que modifica lípidos de membrana permitiendo la transducción de la señal. La proteína Pi3-quinasa tiene como sustrato a este lípido que es el Pi (4,5)-P2, el cual es fosforilado a Pi-P3. La proteína Akt es una enzima que participa en la sobrevida de la célula haciendo que se escape de la apoptosis (los tumores la sobre-expresan o la tienen mutada) es activada por mTOR. La proteína Akt tiene como blanco una proteína pre-apoptótica para inhibir la apoptosis. Bad está unida a la proteína inhibidora de la apoptosis, cuando Bad se fosforila libera a la proteína inhibidora de la apoptosis la cual queda activa por la acción de Akt inhibiendo la apoptosis. La regulación de esta vía Pi3-quinasa/Akt radica en la activación y modificación de lípidos de membrana: de PiP2 a PiP3, y con esto activar a la enzima Akt que es la proteína efectora que va a fosforilar al blanco.

Citoquinas como ligando Para receptores asociados a quinasa existe un tipo de ligando que son las citoquinas, estas son moléculas que generan, en algunos casos, respuestas inflamatorias. La vía JAK es una vía de respuesta de citoquinas, las JAK-STAT. La citoquina se une al receptor y la quinasa Jak (que es la que tiene la actividad quinasa, el receptor no) fosforilan al

receptor para unir a proteínas señalizadoras que son las STAT, las cuales van al núcleo y generan cambios en la expresión génica. El tipo de respuesta de las citoquinas depende del tipo celular y el tipo de citoquina que activa la vía JAKSTAT. Tenemos el interferón γ que es el que activa a los macrófagos cuando hay una respuesta inflamatoria importante en el tejido, el interferón α que es el aumenta la resistencia a infecciones virales, la prolactina que estimula la producción de leche y la hormona del crecimiento que estimula el crecimiento incluyendo la inducción del IGF que es muy importante para transmitir sobrevida, es el factor de crecimiento tipo insulínico, entonces actúa como la insulina lo cual activa el metabolismo de azúcares. Vías de señalización interconectadas Puede haber algunos cruces de las vías de señalización mediadas por los receptores de membrana. Los receptores tirosina-quinasa están asociados a la activación de Pi3-quinasa y la vía Ras-MAPKquinasas, pero se mostró que Ras puede activar Pi3-quinasa también, de esa manera dos vías que están activadas por un mismo ligando pueden cruzar y potenciarse a la vez. Por otro lado, dentro de las proteínas que se unen al receptor tirosina quinasa hay una fosfolipasa C (modifican lípidos de membrana) que vamos a ver principalmente en los receptores asociados a proteínas G, esas fosfolipasas intercomunican las vías de señalización de receptores tirosinasquinasas con receptores asociados a proteínas G. Dentro de la célula estos cruces entre las distintas vías de señalización se potencian 1000 o 100.000 veces, hay miles de señales que llegan a la célula, tenemos un montón de receptores de distintos tipos y varios tipos de vías de señalización por receptor, por lo tanto, la intercomunicación es bastante alta y eso permite a la célula generar una respuesta integrada. Se pueden integrar las señales que provienen de dos vías estimuladas por ligandos distintos y mediadas por receptores diferentes. Proteínas de señalización celular pueden integrar señales recibidas. En resumen, los receptores asociados a enzimas son de varios tipos, la mayoría son los receptores tirosina-quinasa en animales y

en las plantas los más abundantes son los serina/treonina quinasa (fosforilan tirosinas). Los receptores tirosina quinasa van a gatillar el ensamblaje de una serie de proteínas que son señalizadoras, en donde vamos a tener la vía Ras (media respuestas de proliferación) que va a activar a las MAP-quinasa. Ras está mutada en distintos tipos de cáncer para mantenerlo unido a GTP (siempre activo) ya que así se estimula la proliferación celular, además está constantemente activando las MAP-quinasas. Vimos también que el receptor puede activar una vía directa que va hacia el núcleo o media respuestas que activan proteínas a nivel local, siendo una respuesta más rápida....