Receptores acoplados a proteínas G pueden regular directamente canales iónicos:
Las proteínas G no solo actúan regulando la actividad de la ciclasa de adenilil o de la fosfolipasa C, hay casos en regula la apertura de canales iónicos. El receptor de acetilcolina muscarinico es un receptor acoplado a proteina G. Cuando el sistema parasimpático se activa se libera acetilcolina. Una vez acetilcolina se liga se activa la proteina G. Galpha i, inhibe la ciclasa de adenilil y la subunidad beta/gama se liga a canales de K+ haciendo que estos se abran.
figure_15-09b.jpg La célula se hiperpolariza, haciendo mas difícil alcanzar el umbral para un potencial de acción y por lo tanto su contracción.

  • Los receptores metabotrópicos son los que producen una reacción química y subsecuente produccion de mensajeros secundarios. Los receptores ionotropicos son los que regulan receptores que tienen canal ionico.
  • La muscarina es agonista de la acetilcolina sobre los músculos lisos y glándulas. Por esta razón, a los receptores vinculados con ella se les llamó receptores muscarínicos y estos son bloqueados por la atropina. El receptor muscarínico tiene forma de serpentina acoplado a proteínas G, adenilciclasa y fosfolipasa.

La célula muscular del corazón modifica su función dependiendo de las señales que recibe teniendo receptores acoplados como la proteína G.

La epinefrina, también conocida como adrenalina, se puede enlazar a dos tipos de receptores que pueden estar acoplados a diferentes proteínas G, pero este ligando provoca un contracción en las células musculares, promoviendo la actividad de la adenil ciclasa:
    • α2-adrenergic receptors (α2-AR)
    • β-adrenergic receptors (β-AR)

· Receptores adrenérgicos β o α

§ Ligando: epinefrina
§
Contribuye al sistema simpático, el cual nos permite responder a la crisis.

Receptores.jpg
    • sistema simpático: dilata las pupilas, aumenta la fuerza y la frecuencia de los latidos del corazón, dilata los bronquios, disminuye las contracciones estomacales y estimula las glándulas suprarrenales. Desde el punto de vista psicológico nos prepara para la acción. Su mensajero es la norepinefrina y actúa sobre receptores adrenérgicos.
    • sistema parasimpático: la función principal del sistema nervioso parasimpático es la de provocar o mantener un estado corporal de descanso o relajación tras un esfuerzo. Actúa sobre el nivel de estrés del organismo disminuyéndolo. Se encarga de la producción y el restablecimiento de la energía del organismo. Su mensajero es acetilcolina y actúa por medio de los receptores muscarínicos.

Picture2.png.
Proteínas reguladoras G:
Las proteínas G en una célula en reposo ligan preferencialemente a GDP aun cuando la concentración de GTP es 10 veces mayor que la de GDP
Esto recalca la importancia de factores como GEF.
· GEF (guanine nucleotide Exchange factors)
§ Son necesarios para que ocurra el intercambio aun en presencia de ligando. Acelera la velocidad del intercambio entre GDP a GTP activando la proteína monomérica GTPasa.

La actividad de GTPasa de las proteinas G es muy lenta. En ausencia de proteinas reguladoras G-GTP podria quedar activos por horas en ausencia de GAPs.
· GAP ( proteína activadora de GTPasa)
§ Acelera la actividad de GTPasa de la proteina G. Lleva la proteína a un estado de reposo aumentando la velocidad de hidrólisis de GTP a GDP, desactivando la proteína monomérica GTPasa.
GEF_and_GAP_system.jpg


Drogas:
Las drogas tienen diferentes funciones sobre los receptores. La epinerfrina es un tipo de catecolamina y se conoce también como adrenalina. Actúa sobre receptores ß y α. El efecto de epinefrina en el corazón es mediado principalmente por los receptores ß1 que son receptores acoplados a Gαs. El receptor ß2 media el efecto de en los vasos sanguíneos. Se han creado drogas que bloquean el receptor ß cuando las arterias coronarias se tapan y no llega suficiente sangre al músculo del corazón. El que no llegue la cantidad necesaria de sangre causa angina porque no llega suficiente oxigeno. Por lo tanto, el corazón no puede contraerse fuertemente, tiene que estar relajado y para ello se suministran estas drogas bloqueadores ß.

· Antagonista
Bloqueadores β: tratamientos para condiciones cardíacas

§ función: disminuye las contracciones del músculo del corazón.
§ Ligando: epinefrina
§ Receptor: adrenérgicos β1 (beta uno) en el músculo del corazón
§ Ejemplo: Practolol bloquea receptores β1
·
Agonista
§ Ligando: epinefrina
§ Receptor : adrenérgico β2 (beta dos) en el músculo liso de los bronquios
§ Ejemplo: albuterol es agonista de receptores β2 . Personas con problemas respiratorios al inhalar este medicamento se produce bronco dilatación, la persona puede respirar mejor.
También se producen lo que conocemos como efectos secundarios. Estos efectos ocurren porque la droga no selecciona entre todos los posibles receptores adrenérgicos β.

    • Los agonistas ß pueden crear efectos cardiovasculares, vasodilatación y broncodilatación, entre otros.
      Las drogas como cocaína, opio y extasis actúan como ligandos que se acoplan a proteínas G. Estas drogas pueden actuar de manera diferente sobre el receptor causando un efecto irreversible. La afinidad por el receptor es muy fuerte.

RECEPTORES CON ACTIVIDAD ENZIMATICA


Receptores ligados a enzimas pueden tener actividad enzimática o se pueden asociar a componentes que tienen capacidad enzimática. Existen 6 clases de receptores ligados a enzimas. Uno de ellos lo es:
- RTK ( receptor tyrosine kinases): tienen la capacidad de fosforilar o desfosforilar tirosina en ellos mismos y en otras proteínas.
Los factores que inducen mitosis lo hacen por medio de estos receptores. Se activan en presencia del ligando, lo que causa que los receptores se dimerizen y lleven a cabo fosforilación cruzada. Una vez ocurre fosforilacion cruzada, se reclutan proteínas reguladoras que tienen afinidad por los residuos fosforilados. O sea, que sirven como andamio para que otras proteínas se enlacen y eventualmente se activen, haciendo que otras a su vez se adhieran a ellas.
    • Tiene tres dominios: transmembranal, extracelular y citosolico.( El dominio citosolico es el que fosforila los residuos de tirosina)
    • Produce ciertas acciones tales como: regulación de crecimiento, motilidad y diferenciación; así también como supervivencia y metabolismo.
    • Dominios SH2 en proteinas adaptadoras tiene afinidad por tirosinas fosforiladas en el donino citosolico de los RTK, los dominos SH3 tienen afinidad por regiones ricas en prolina de los cuales un ejemplo es Sos, que está dentro de la cascada.

Las tirosinas fosforiladas en los receptores de quinasa de tirosina (RTK) funcionan como sitio de anclaje para otras proteinas intracelulares de se~al. La fosforilacion cruzada entre cadenas de receptores adyacentes contribuye grandemente a los procesos de activacion del receptor de dos maneras:

  1. La fosforilacion de tirosinas dentro del dominio de quinasas, aumenta la actividad enzimatica como quinasa que tiene la propia enzima.
  2. Las fosforilaciones de tirosinas fuera del dominio de quinasas, crea una afinidad para proteinas de se~al; ya que es un lugar perfecto para anclaje.

Las proteinas se anclan a lugares fosforlidos del receptor, ya que el mismo contiene "phosphotyrosine-binding domain" que reconoce cadenas polipeptidicas en adicion a la fosfotirosina. Una vez la proteina es anclada al recpetor la misma puede ser fosforilada en tirosinas y asi ser activadas; aunque muchas veces el hecho de anclarse al receptor provoca la activacion ya sea por un cambio en conformacion, o que sea activada por una proteina vecina en la cadena de se~al.

Caso de Ashley:

Un ejemplo de una enfermedad afectada por la ausencia de RTK es la insensibilidad al dolor. En esta condicion, la persona no siente ningun tipo de dolor; calor extremo(quemaduras), frio extremo. Estas personas no tienen el mecanismo de proteccion activo ya que no tienen la capacidad de reconocer algun tipo de dolor. Los trayectos del dolor son sensoriales. Para que una neurona sensorial sobreviva necesita una se~al que viene del tejido. Por lo tanto, cuando una persona se esta desarrollando, las neuronas requieren una se`al de sobrevivencia que viene de NGF prodicido por el blanco. El blanco libera al NGF en cantidades limitantes ya que va a tener un efecto en la neurona que pueda responder mejor (mejor o mayor asosiacion de receptores). Ashley no tiene recpetor y como consecuencia la neurona muere, NGF si esta alli presente pero sin neurona.


Mecanismo general de los receptores de quinasa de tirosina:
A la vez que alguna proteína señal se liga al dominio de enlace en la superficie de la célula provoca que el dominio intracelular de quinasa de tirosina fosforile cadenas de tirosina en las proteínas del mismo receptor o en las proteínas de señal intracelular que subsiguientemente se enlazan a los residuos de tirosina fosforilados en el receptor.


Señales intercelulares V (29 de oct)

Receptores Acoplados a Enzimas:

Existen 6 diferentes tipos de receptores acoplados a enzimas pero solo nos centraremos en un tipo:

1.'Receptor Tyrosine Kinase' (RTK) ej. receptor de factor de crecimiento nervioso (NGF) (el receptor es Trk A), receptor de insulina (IR) y receptor de factor de crecimiento epidermal (EGFR)

estructura general: dominio extracelular, helice alpha transmembranal y dominio citosólico con sitio catalítico de cinasa

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Importancia: *Media funciones celulares que están asociadas a supervivencia , metabolismo, proliferación celular y movimiento.
Supervivencia –NGF (cinasas de tyrosina) se produce para que el humano sobreviva en una situación peligrosa (nerve growth factor). El ligando en ocasiones tiene que crear Dímeros (algunos son homodímero y otros heterodímero) del receptor para que se pueda crear la señal deseada. Una vez el receptor se dímeriza este se autofosforila creando regiones en donde otras proteína se pueden ligar para mediar la respuesta y sirve de anclaje para otras proteinas.

Las tyrosinas fosforiladas de la cinasa sirven de lugares de anclaje para proteínas que contienen algunos dominios específicos. Estos dominios son llamados SH2, SH3 (su nombre es gracias a donde se descubrieron que fue de una célula sarcoma).

SH2 = esta en el espacio citológico del receptor y se liga al receptor ya fosforilado. Reconoce residuos fosforilados.

SH3 = Reconoce el lado GEF en este caso RAS. Reconoce regiones ricas en prolina.

La proteína de señal Ras se pega al RTK por medio de una proteína adaptora Sos y esta a su vez se pega a GR2B la cual contiene el dominio SH2.

*Estos mensajeros no son 2darios. Este receptor activa una cascada de reacciones de fosforilación.
Ejemplo : Proteinas Ras
*Rab= lleva las vesículas a la membrana target.
*Ran= mueve moléculas hacia el núcleo.
  • Sar / ARF= Proteínas encargada de formación de vesícula.
*Ras= Actúa como Switch molecular que traduce señales que activan las cinasas MAP, Que activan factores de transcripción.
Ras se identifican:
*Dando tratamiento con FGF y EGF y se inhibía RAS, el resultado era no división celular y crecimiento.
*También se pueden identificar mutando la célula de RAS y esta se prolifera en ausencia de ligando.

La cascada de Ras se identificó con un modelo genético del ojo de drosophila
- en la mutación que no tiene el receptor no ocurre diferenciación
- en una doble mutación sin receptor y con Ras de foma activa, ocurre diferenciación
Si el RAS esta normal, la señales entre las células 7 y 8 se dan correctamente transformando la celula 7 en una neurona R7. La celula 8 es quien expresa el ligando BOSS (bride-of-sevenless) quien se liga a al receptor 7less. En las mutaciones los receptores no están y por esto el ligando no se pega creando otro color en el ojo.
Cuando tenemos un doble mutante o no tiene los receptores, o RAS esta activo sin ligando constitutivamente igual que en la celula cancerosa y en este caso si ocurre la diferenciación de la celula 7 en una neurona

La proteína Ras recibe la señal del RTK activado para estimular la diferenciación y crecimiento celular. 80% de los tumores tienen una mutación en Ras.

LA reacción cascada del Ras:Picture4.jpg
1) Viene el ligando y se dimeriza el receptor (EGF )
2) Se fosforila el receptor, Activando el receptor y se liga GRB2; es fosforilación cruzada.
3) Ocurre un cambio en comformacion y la Proteina SOS se liga a GRB2; SOS actúa como GEF.
4) SOS se une a GDP Activando el RAS.
Picture5.jpg


En un experimento utilizando FRET (fluorescent energy transfer), podemos medir la activida de la GTPasa Ras. Marcando con un floroforo a Ras y con otro floroforo a GTP. El floroforo de GTP absorbe luz emitida por el floroforo de Ras. Así que cuando ambos Ras y GTP esten presentes se detectará luz de un color distinto al color cuando Ras está de forma inactiva (GDP bound).

En el citosol: RAS activa = Raf (MAP kinase) activa = Mek activa =Erk activa = Proteínas efectoras con diferentes funciones (Expresión genética y Actividad metabolismo). El ERK entra al núcleo y afecta factores de transcripción y le da la señal para que la célula se pueda dividir.
El MAP es mitogénico que significa proviene de factores de mitosis o de crecimiento. Todas son cinasas porque fosforílan. Las cinasas de tyrosina están asociadas al crecimiento o proliferación mitogenetico. MAPKKK = Raf; MAPKK = Mek; MAPK = Erk.

NFG = Esta envuelto en casos de diferenciación y supervivencia. En presencia de esta hay cascadas asociadas a RAS-Raf-MEK-ERK. Pueden asociarse a otras cascadas que activan una fosfolipaza y generan mensajeros secundarios que actúan en fosfocitoles.
Ejemplo: En Gαq activa fosfolipasa c (PLC) y convierte diacylglucerol en PI3 Van a canales de calcio dirigidos al ER.

La cascada se podría ver:
(ligando)(adaptora)(GEF)
EGF - GRB2 - SOS - RAS - Raf - Mek - Erk = transcripción de genes temprano

El NGF es importante para la supervivencia de las neuronas. Al NGF ligarse apoptosis se inhibe.

Receptores de Insulina:
Estos tienen efectos en el Citosol y en el nucleo. RAS-Raf-MEK-ERK. Esta cascada se cambia por que antes de este proceso en la fosforilacion este asocia proteínas IRS-1 Dominios que reconoce el receptor (SH2 ) y da anclaje para proteínas las cuales regulan diversas reacciones de cascadas. Se liga insulina, se fosforila y el receptor recluta la proteína IRS-1 y amplía lugars de anclaje (hace más grande el "scaffold").

Diabetes mellitus (dulce):
- Type 1: insulin dependent. El azúcar permanece en alta concentración en la sangre, haciendo que la orina sepa dulce, ya que se filtra el azúcar.
- Type 2: el receptor de insulina puede estar mutado.