A BIOQUÍMICA

1. INTRODUÇÃO

• Citocinas: Mensageiros químicos do sistema imune
• Mensageiros químicos podem ser classificados como

• Endócrinos: viajam pelo sangue;
• Parácrinos: agem em células próximas;
• Autócrinos: agem sobre a célula que os produziram;

• Receptores são proteínas que contém dois sítios de ligação, sendo um deles específico para um único mensageiro químico, e o outro está envolvido na transmissão da mensagem (podendo agir com DNA ou com outra proteína. Eles podem ser:

• Receptores de membrana plasmática (para atravessar os mensageiros que não atravessam a membrana);
• Proteínas de Ligação Intracelulares: para mensageiros que podem se difundir através da membrana;

• Existem cinco tipos básicos de receptores de membrana plasmática:

• Receptores de Canais Iônicos;
• Receptores Tirosina-Quinase
• Receptores JAK-STAT;
• Receptores Serina/Treonina-Quinase
• Receptores Hepta-Helicoidais;

• Transudção de sinal: Conversão do sinal que um mensageiro químico carrega em uma resposta intracelular. São dois tipos:

• Transdução em receptor intracelular: Geralmente esse receptor é um fator de transcrição de um gene específico, regulando sua transcrição.
• Transdução em receptor de membrana: aqui ocorre a fosforilação de receptores, com consequente alteração conformacional em proteínas transdutoras de sinal (proteína G), ou ainda o aumento nos níveis de segundos mensageiros intracelulares;
• Esses segundos mensageiros (não proteicos) são produzidos em resposta à ligação de hormônio que continua a transmissão da mensagem (AMPc, IP3, DAG);

• Os mensageiros químicos induzem uma resposta na célula-alvo sem serem metabolizados por ela. Deficiências em sua degradação, posteriormente, pode levar a doenças, como câncer;
• Os neurotransmissores são secretados por neurônios como resposta a um estímulo elétrico, o potencial de ação;

2. A TRANSMISSÃO DA ACETILCOLINA

• Antes de ser liberada na fenda sináptica, a acetilcolina é capturada por vesículas na célula pré-sináptica. Quando o potencial de ação atinge esta célula, seus canais de cálcio se abrem, fazendo com que íons Ca²+ entrem na célula e promovam a ligação das vesículas pré-sinápticas com a membrana plasmática. Assim, a acetilcolina sai da célula;
• Na fenda sináptica, a acetilcolina dentro das vesículas vai se ligar aos receptores nicotínicos das células musculares. Esses receptores são canais de íons que normalmente estão fechados. Com a ligação da acetilcolina, esses canais se abrem, permitindo que os íons Na+ entrem na célula, e os íons K+ saiam. Isso ocorre através de uma alteração conformacional das subunidades desse receptor;
• A mensagem derivada da acetilcolina é terminada pela enzima acetilcolinesterase, que fica na membrana pós-sináptica. A acetilcolinesterase faz isso ao clivar a acetilcolina;
• Obs: Em todos os receptores, a transdução se inicia com uma alteração conformacional nesse receptor.
• Vale lembrar que a transmissão sináptica por acetilcolina e outros neurotransmissores é um exemplo de sinalização parácrina.

3. TIPOS DE MENSAGEIROS QUÍMICOS

• Há três grandes sistemas de sinalização no corpo, sendo eles:

• Sistema Nervoso;
• Sistema Endócrino;
• Sistema Imunológico;

• O Sistema Nervoso contêm dois tipos de mensageiros: neurotransmissores e neuropeptídeos.

• Neurotransmissores pequenos: são as aminas biogênicas, pequenas moléculas contendo nitrogênio, que podem ser aminoácidos ou derivados de aminoácidos;
• Neuropeptídeos: são, em geral, peptídeos pequenos. Podem agir nas junções sinápticas como neurotransmissores, ou no sangue como neuro-hormônios;

• Sistema Endócrino: Os hormônios geralmente são secretados por glândulas endócrinas. Possuem 4 tipos.

• Hormônios peptídicos: São hidrosolúveis, seus receptores ficam na membrana da célula. Ex: Insulina;
• Hormônio catecolaminas: Um exemplo é a adrenalina (que também é um neurotransmissor);
• Hormônios esteróides: São derivados do colesterol, e são lipossolúveis. Geralmente, seus receptores são intracelulares;.
• Hormônio tireoidiano: É derivado da tirosina;
• Obs: Nem todos os hormônios são sintetizados por células endócrinas. Como exemplos, temos os retinoides, que são derivados da vitamina A e da vitamina D;

• Sistema Imunológico: Seus mensageiros químicos são chamados de citocinas, que são pequenas proteínas;

• Os eicosanóides controlam a função celular em resposta à lesão, sendo derivados do ácido araquidônico (um ácido graxo). Há três tipos básicos de eicosanóide, sendo eles:

• Prostaglandinas;
• Tromboxanos;
• Leucotrienos;

• O ácido araquidônico geralmente é derivado do lipídio de membrana fosfatidilcolina
• Diferentes células produzem diferentes eicosanoides;

3. RECEPTORES INTRACELULARES DE FATORES DE TRANSCRIÇÃO

• Como vimos, os mensageiros que utilizam receptores intracelulares precisam atravessar a membrana, de forma que têm caráter hidrofóbico. Como exemplos, temos os hormônios esteroides;
• Os mensageiros que se utilizam de receptores de membrana são, em geral, hidrofílicos. Dois bons exemplos são: o das citocinas (lembra do Sistema Imunológico?) e o dos hormônios peptídicos (insulina, jovem padawan);
• Em geral, os receptores intracelulares estão ligados a fatores de transcrição de genes específicos. Em outras palavras, um mensageiro hidrofóbico entra na célula e interage com um receptor intracelular (que, nesse caso, chamamos de fatores de transcrição). O fator de transcrição, por sua vez, vai se ligar a um sítio específico do DNA, aumentando ou reduzindo a velocidade de transcrição de um gene.
• Hormônios hidrofóbicos: Esteróides, tireoidiano e ácido retinóico (forma ativa da vitamina A). Por serem hidrofóbicos, são transportados no sangue pela albumina sérica, ou uma proteína de transporte mais específica, como a globulina de ligação do hormônio tireoidiano;
• Os receptores desses mensageiros constituem a superfamília de receptores dos hormônios esteroides/hormonios tireoidianos. Esses receptores se localizam principalmente no núcleo;

4. RECEPTORES DE MEMBRANA PLASMÁTICA E TRANSDUÇÃO DE SINAL

• Todos os receptores de membrana têm características em comum:

• Domínio extracelular (para mensageiro químico);
• Hélices alfa através da membrana;
• Domínio intracelular que inicia a transdução do sinal;

• Quando o mensageiro se liga ao receptor, ele induz uma mudança conformacional que é comunicada ao domínio intracelular pelas hélices alfa através da membrana. O domínio intracelular ativado inicia uma rota de transdução de sinal que, em geral, envolve a ligação a uma proteína intracelular de transdução de sinal específica;
• A velocidade da resposta pode ser rápida e imediata, se for ativação/inibição de enzimas já feitas, ou se for alterar o nível de íons da célula. E será lenta se ainda for agir na expressão gênica, ativando genes específicos. Geralmente, uma rota de transdução ativa os dois tipos de rota, a rápida e a lenta.
• Há três tipos de receptores de membrana plasmática:

• Receptores de Canais Iônicos;
• Receptores Quinases (ou que ligam quinases);
• Receptores de Segundos Mensageiros;

• Os receptores de canal iônico se parecem, estruturalmente, com o receptor nicotínico da acetilcolina. A transdução do sinal decorre da alteração conformacional provocada pela ligação do ligante ao receptor. A maior parte dos neurotransmissores de pequenas moléculas usam este tipo de receptor;
• Os receptores quinases (ou que ligam quinases) são receptores que possuem (ou são), em seu domínio intracelular, proteínas quinases que se ativam quando o mensageiro se liga ao domínio extra-celular. A quinase do receptor fosforila uma proteína associada a ele mesmo, ou realiza a auto-fosforilação. A mensagem é propagada por proteínas transdutoras que se ligam ao complexo ativado.
• Os receptores hepta-helicoidais, que são os receptores de membrana mais comuns, funcionam através de segundos mensageiros, como o AMPc, que é formado dentro da célula como uma resposta à ligação do mensageiro ao receptor. Esses segundos mensageiros têm a função de “continuar” a transmissão iniciada pelos neurotransmissores/hormônios/citocinas;
• Obs: O primeiro mensageiro é o mensageiro quimico, (hormônio, neurotransmissor, citocina)

• Dentro da classe dos receptores que são quinases ou que ligam quinases, temos três principais tipos de receptores com rotas específicas de transdução de sinal. São eles:

• Receptor Tirosina-Quinase;
• Receptor JAK-STAT;
• Receptor Serina/Treonina-Quinase;

1. RECEPTOR TIROSINA-QUINASE

• Geralmente é um monômero com uma única hélice através da membrana.
• Uma molécula de fator de crescimento se liga a dois homodímeros ao mesmo tempo, promovendo a dimerização do receptor.
• Uma vez formado o dímero, ocorre um processo de autofosforilação cruzada, formando sítios de ligação específicos para as proteínas transdutoras de sinal;

1. RAS E A ROTA DA MAP-QUINASE

• Um dos domínios do receptor, ao ser fosforilado, forma um sítio de ligação para proteínas que têm o domínio SH2 (uma delas é a Grb2);
• Ao se ligar ao receptor, a Grb2 sofre uma mudança conformacional, ativando outro sítio de ligação, o SH3.
• Esses domínios SH3, quando ativados, ligam a proteína SOS, que tem o papel de trocar um nucleotídeo da proteína Ras, tirando o GDP e colocando GTP (NÃO É DESFOSFORILAÇÃO, É TROCA DE NUCLEOTÍDEO!);
• Essa troca de nucleotídeo promove uma alteração conformacional na proteína Ras, que se liga à proteína Raf;
• A Raf inicia uma cascata de fosforilação que vai culminar na regulação da transcrição de certos genes envolvidos na sobrevivência e proliferação da célula (cascata das MAP quinases);

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HORMÔNIOS

• Como vimos no capítulo anterior, existem quatro tipos de hormônios:

• Hormônios peptídicos: São hidrosolúveis, seus receptores ficam na membrana da célula. Ex: Insulina;
• Hormônio catecolaminas: Um exemplo é a adrenalina (que também é um neurotransmissor);
• Hormônios esteróides: São derivados do colesterol, e são lipossolúveis. Geralmente, seus receptores são intracelulares; (estrogênio, testosterona, etc;);
• Hormônio tireoidiano: É derivado da tirosina;
• Obs: Nem todos os hormônios são sintetizados por células endócrinas. Como exemplos, temos os retinoides, que são derivados da vitamina A e da vitamina D;

• Em outras palavras, os hormônios esteróides e os tireoideanos são hidrofóbicos e, portanto, carregados por proteínas no sangue;
• Os hormônios hidrofílicos (peptídicos e catecolaminas), como a insulina e a adrenalina, precisam de um segundo mensageiro dentro da célula alvo (já que não podem atravessar a membrana plasmática);
• Há quatro tipos de receptores hormonais:

• Receptores de Canal Iônico; (receptor nicotínico de acetilcolina)
• Receptor acoplado à Proteína G; (
• Receptor ligado à enzima quinase; (receptor de insulina -> hormônio peptídico);
• Receptores nucleares; (receptor de estrogênio)

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