A Comunicação e Sinalização Celular

        Comunicação e Sinalização Celular

Muito tempo antes de os organismos multicelulares terem aparecido na Terra, os organismos unicelulares já haviam desenvolvido mecanismos para responder às mudanças físicas e químicas no seu ambiente. Estes certamente incluem mecanismos de resposta à presença de outras células. As evidências provêm de estudos dos organismos unicelulares atuais como bactérias e leveduras. Apesar de estas células terem vida independente, elas podem se comunicar e influenciar mutuamente seu comportamento.
        Enquanto as leveduras se comunicam umas com as outras para reproduzirem-se através da secreção de diversos pequenos peptídeos, os organismo multicelulares, comunicam-se através de centenas de tipos de moléculas de sinalização, as moléculas-sinais.Taís sinais, que permitem a uma célula influir no comportamento de outras, são fundamentalmente de natureza química.

Esses sinais são importantes para que os tecidos e órgãos se formem de modo ordenado e, após a estruturação do corpo, são necessários para coordenar o crescimento e o funcionamento das diferentes partes do organismo. Os mensageiros químicos influenciam o metabolismo, a multiplicação celular, a secreção, a fagocitose, a produção de anticorpos, a contração e muitas outras atividades celulares,ou seja, praticamente todas as funções celulares e teciduais são reguladas por sinais químicos.

As moléculas-sinal extracelulares se ligam a receptores específicos

         

Nos animais multicelulares, as células se comunicam por meio de centenas de tipos diferentes de moléculas-sinal. Estas incluem proteínas, peptídeos pequenos, aminoácidos, nucleotídeos, esteróides, retinóis, derivados de ácidos graxos, e mesmo gases dissolvidos, como óxido nítrico e monóxido de carbono.
        

         A maioria dessas moléculas é liberada pela célula sinalizadora no espaço extracelular por exocitose, algumas, contudo, são enviadas por difusão através da membrana celular, enquanto outras são expostas na superfície externa da célula e permanecem ligadas a ela, sinalizando para outras células somente quando entram em contato, as proteínas transmembrana são utilizadas neste tipo de sinalização. Alternativamente, seus domínios extracelulares podem ser liberados da superfície da célula, por proteólise, e atuam à distância.

         Independentemente da natureza do sinal, a célula-alvo responde por meio de um receptor, ao qual a molécula-sinal se liga de forma específica, iniciando uma resposta na célula-alvo.  As moléculas-sinal extracelulares freqüentemente atuam em concentrações muito baixas  e os receptores que as reconhecem, de modo geral, ligam-se a elas com uma alta afinidade. Na maioria dos casos, essas moléculas são proteínas transmembrana expostas na superfície da célula-alvo. Ao se ligarem a uma molécula-sinal extracelular esses receptores são ativados e geram uma cascata de sinais intracelulares, que alteram o comportamento da célula. Em outros casos, os receptores protéicos são intracelulares, e a molécula- sinal tem que penetrar a célula-alvo para se ligar a eles: isso requer que ela seja suficientemente pequena e hidrofóbica para que possa se difundir através da membrana plasmática.

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Figura 1 5-3 Ligação de moléculas-sinal extracelulares aos receptores de superfície e intracelulares. (A) A maioria das moléculas-sinal é hidrofílica e,por isso, incapaz de atravessar a membrana da célula-alvo; elas se ligam a receptores de superfície que, por sua vez, geram sinais no interior da célula-alvo(ver Figura 1 5-1). (B) Em contraste, algumas moléculas-sinal pequenas se difundem através da membrana plasmática e se ligam a proteínas receptoras no interior da célula-alvo - no citosol ou no núcleo (conforme mostrado na figura).Muitas destas moléculas pequenas são hidrofóbicas e praticamente insolúveis em soluções aquosas; por isso, são transportadas, na corrente sanguínea ou em outros fluidos extracelulares, ligadas a proteínas carreadoras, das quais se dissociam antes de entrar na

célula-alvo.

As moléculas-sinal extracelulares podem agir a pequenas

ou a grandes distâncias

         Muitas moléculas-sinal permanecem ligadas à superfície das células e influenciam somente células que estabelecem contato (Figura 15-4A). Esta sinalização dependente de contato é importante, especialmente durante o desenvolvimento e na resposta imune. Durante o desenvolvimento, essa sinalização às vezes pode atuar em distâncias relativamente grandes, e as células que se comunicam estendem longos prolongamentos para fazer contato umas com as outras.

         Na maioria dos casos, entretanto, as moléculas-sinal são secreta das para o fluido extracelular e podem ser levadas para longe, agindo em alvos distantes, ou podem agir como mediadores locais, afetando somente as células que estão muito próximas da célula sinalizadora. Este último processo é chamado de sinalização parácrina (Figura 15-4B). Geralmente, nessa sinalização, as células sinalizadoras e as células-alvo são de tipos celulares diferentes, mas também podem produzir sinais aos quais elas mesmas respondem: a isso se denomina sinalização autócrina. As células cancerosas, por exemplo, freqüentemente usam essa estratégia para estimular sua própria sobrevivência e proliferação. Para que os sinais parácrinos atuem apenas localmente, as moléculas secreta das devem ter sua difusão restrita; por isso, elas com freqüência são captadas rapidamente pelas células-alvo das vizinhanças, destruídas por enzimas extracelulares ou imobilizadas pela matriz extracelular.

         Os organismos grandes, complexos e multicelulares requerem mecanismos de sinalização de longo alcance para coordenar o comportamento de células em partes distantes do corpo. Assim, desenvolveram tipos celulares especializados na comunicação intercelular a grandes distâncias. Os mais sofisticados são as células nervosas, ou neurônios, que estendem longos prolongamentos (axônios) que lhes permitem entrar em contato com células-alvo distantes, onde os prolongamentos terminam em sítios de transmissão de sinais especializados conhecidos como sinapses químicas. Quando ativados por estímulos do meio ou de outras células nervosas, o neurônio envia impulsos elétricos (potenciais de ação) ao longo do seu axônio; quando um impulso desse tipo alcança a sinapse na extremidade do axônio, desencadeia a secreção de um sinal químico que atua como neurotransrnissor. A estrutura firmemente organizada da sinapse assegura que o neurotransmissor seja liberado especificamente aos receptores na célula-alvo pós-sináptica (Figura 15-4C).