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UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL “LISANDRO ALVARADO” DECANATO DE CIENCIAS DE LA SALUD PROGRAMA DE MEDICINA SECCIÓN BIOQUÍMICA

Bioquímica II Semana III

Profesor Luis Labrador


EFECTORES ACOPLADOS A POTEÍNAS G Constituyen un grupo heterogéneo de proteínas con actividad enzimática, con la capacidad de modular la concentración intracelular de segundos mensajeros, o sin actividad enzimática tales como canales iónicos con la capacidad de modular corrientes iónicas trasmembrana específicos.

AMPc ADENILCICLASA

DAG

FOSFOLIPASAS (C, D A2,) CANALES IÓNICOS

IP3 Calcio


Regulación de la expresión génica mediada por AMPc Transportado al

espacio extracelular

L

λ β Subunidad regulatoria

α α GDP

R PKA

AMPc Subunidad catalítica

AMPc ATP

GTP

Fosfodiesterasa

R R C C

5’-AMP

C Núcleo

Fosforilación de enzimas citosolicas

CREB

CREB

TGACGTCA

PO4

PO4 CREB CREB TGACGTCA

Incremento de la transcripción


L Receptor

α7 Colina

GTP

α7 GDP

λ

λ

β

β

PIP2

αq

αq GDP

IP3

GTP DGA

DGA

+

PKC

Ca2+ CaM quinasa

Ca2+-Calmodulina

Calmodulina

Ca2+ Ca2+

Fosforilación de enzimas citosolicas

Núcleo

+

+ C-fos C-jun TGACTCA

CREB

CREB

TGACGTCA

Incremento de la transcripción


Fosfolipasa D

Sustrato

Producto Ac. Fosfatídico

Fosfatidilcolina Colina

GTP

αq

Fosfolipasa D

colina

DAG

PKC


Fosfolipasa A2 Activada por el dímero βγ Libera los ac. Grasos en la posición 2 de los fosfolípidos (Ac. Araquidónico)


Proteínas Kinasas activadas por segundos mensajeros RECEPTOR

TRANSDUCTOR

SEGUNDOS MENSAJEROS

KINASAS

PROTEÍNAS DIANAS

EFECTO BIOLÓGICO


Kinasas ATP

ADP

P

Proteína Inactiva

Proteína Activa

P

Fosfatasas Kinasas

ATP

P

ADP

+ Dr. Fischer

Dr. Krebs

P

Fosfatasas

Premio Nobel 1992


Proteínas Kinasas

Kinasas Activadas por Nucleótidos Cíclicos

Kinasas Activadas por Calcio

PKA (AMPc) PKG (GMPc)

a.-Activadas por DAG, Calcio y fosfolípidos (PKC) b.-Activadas por Calcio/Calmodulina (CaMK)

Tirosinas Kinasas

a.-Integrales de Membrana (Recp. Tirosina Kinasa) b.-Citosólicas (Tirosina kinasas solubles)


PKA (AMPc)

Kinasas Activadas por Nucleótidos Cíclicos

PKG (GMPc)

Proteína kinasa Dependiente de AMPc (PKA) Función: Kinasa de residuos Serina y Treonina Estructura: Tetrámeros formados por 2 subunidades Reguladoras (RI o RII) y 2 subunidades Catalíticas (idénticas) AMPc

AMPc

R

C

R

C

ATP y sustrato

ATP y sustrato

La subunidad Reguladora inhibe a la catalítica: El tetrámero es inactivo


Sustrato PKA inactiva R AMPc AMPc R

PKA activa

C

R

C

R

ATP

C

+

C C

ADP

P

Sustrato fosforilado


R PKA inactiva

PKA activa ATP

R

AMPc AMPc R

C

R

C

R

C

+

C C

ADP

R

P

La fosforilaci贸n de las subunidades Reguladoras retarda la reasociaci贸n del tetr谩mero: Mecanismo de Regulacion positivo


Transportado al espacio extracelular L λ β Subunidad regulatoria

α α GDP

R AMPc Subunidad catalítica

AMPc ATP

GTP

PKA

Fosfodiesterasa

R R C C

5’-AMP

C Núcleo

Fosforilación de enzimas citosolicas

CREB

CREB

TGACGTCA

PO4

PO4 CREB CREB TGACGTCA

Incremento de la transcripción


Kinasas Activadas por Nucleótidos Cíclicos

PKA (AMPc) PKG (GMPc)

PKG (GMPc) No forma parte del sistema de transmisión de la información mediante Proteínas G Función: Fosforilación de residuos Serina/Treonina Estructura: Una única cadena polipeptídica con dominios de unión a GMPc (reguladoras) y dominio con actividad Kinasa

¿Cuales son las fuentes celulares de GMPc?


¿Cuales son las fuentes celulares de GMPc?

GTP

Guanidil Ciclasa

Guanidil Ciclasa Unida a Membrana

GMPc

Guanidil Ciclasa Soluble

Activable por ligados: Receptores para los Péptidos Natriuréticos

Activable por el Óxido Nítrico (NO)

Constituida por una única cadena polipeptídica

Constituida por 2 subunidades con actividad catalítica


Ejemplos funcionales de la se帽alizaci贸n por NO

Fosforilaci贸n de Sustratos Relajaci贸n muscular

PKG


Proteínas Kinasas

Kinasas Activadas por Nucleótidos Cíclicos

Kinasas Activadas por Calcio

PKA (AMPc)

PKG (GMPc)

a.-Activadas por DAG, Calcio y fosfolípidos (PKC) b.-Activadas por Calcio/Calmodulina (CaMK)

Tirosinas Kinasas

a.-Integrales de Membrana (Recp. Tirosina Kinasa) b.-Citosólicas (Tirosina kinasas solubles)


Kinasas Activadas por Calcio

a.-Activadas por DAG, Calcio y fosfolípidos (PKC) b.-Activadas por Calcio/Calmodulina (CaMK)

PKC (Calcio, DAG, fosfolípidos) Proteína kinasa de residuos Serina/Treonina Constituida por una única cadena polipeptídica con porciones Reguladoras (unión de efectores) y Catalíticas (unión de ATP y sustratos)

Porción Reguladora (Variable)

Porción Catalítica

Dominio C1: Unión de DAG y fosfolípidos

Dominio de unión a ATP

Dominio C2: Unión de Calcio

Dominio de unión al sustrato

Las cPKC tienen C1 y C2, mientras que las nPKC tienen sólo C1. Las aPKC tiene una variación del dominio C1.


Activación de la PKC….translocción a la membrana

L Receptor

α7 Colina

GTP

α7 GDP

λ

λ

β

β

PIP2

αq

αq GDP

IP3

GTP

DGA

DGA

+

PKC CaM quinasa

Ca2+-Calmodulina

Ca2+ Calmodulina

Ca2+ Ca2+

Fosforilación de enzimas citosolicas

Núcleo

+

+ C-fos C-jun TGACTCA

CREB

CREB

TGACGTCA

Incremento de la transcripción


Proteínas Kinasas

Kinasas Activadas por Nucleótidos Cíclicos

Kinasas Activadas por Calcio

PKA (AMPc) PKG (GMPc)

a.-Activadas por DAG, Calcio y fosfolípidos (PKC) b.-Activadas por Calcio/Calmodulina (CaMK)

Tirosinas Kinasas

a.-Integrales de Membrana (Recp. Tirosina Kinasa) b.-Citosólicas (Tirosina kinasas solubles)


Kinasas Activadas por Calcio

a.-Activadas por DAG, Calcio y fosfolípidos (PKC) b.-Activadas por Calcio/Calmodulina (CaMK)

CaMK (Calcio/Calmodulina) CaMK: Fosforilan residuos Serina y Treonina Calmodulina: Proteína quelante de Calcio

+ Calmodulina

Calcio

Calcio/Calmodulina

Activación de múltiples proteínas (enzimas, canales)


Señalización dependiente de CaMK activado por R.A.P.G. L Receptor

λ β

PIP2

αq

αq GDP

IP3

GTP DGA

CaM quinasa

Ca2+-Calmodulina

Calmodulina

Ca2+ Ca2+ Ca2+

Fosforilación de enzimas citosolicas

Núcleo

+ C-fos C-jun TGACTCA

CREB

CREB

TGACGTCA

Incremento de la transcripción


Estructuralmente está formada por Homomultímeros

Sitio de Unión

Sitio Catalítico

Inhibe la unión del sustrato al sitio catalítico

Permite la formación del complejo enzimático multimérico

Holoenzima (hasta 12 subunidades)


Proceso de activación de la CaMK La autofosforilación le otorga la capacidad de continuar activa pesar de que hay desaparecido el estímulo inicial….efecto prolongado.


La CaMK II es la mejor estudiada Sustratos: -Enzima Tiroxina Hidroxilasa (síntesis de Catacolaminas) -Proteínas del Citoesqueleto -Receptores para Neurotransmisores (NMDA) -Sinapsina (Liberación del NT)


Es la proteína más abundante en las densidades post-sinápticas de las sinapsis Glutamatérgicas Procesos de MEMORIA-APRENDIZAJE

Pre-sináptico

Post-sináptico

PSD


Proteínas Kinasas

Kinasas Activadas por Nucleótidos Cíclicos

Kinasas Activadas por Calcio

PKA (AMPc) PKG (GMPc)

a.-Activadas por DAG, Calcio y fosfolípidos (PKC) b.-Activadas por Calcio/Calmodulina (CaMK)

Tirosinas Kinasas

a.-Integrales de Membrana (Recp. Tirosina Kinasa) b.-Citosólicas (Recepores asocidos a Tirosina kinasas solubles)


RECEPTORES PARA MOLÉCULAS DE SEÑALIZACIÓN EXTRACELULAR

A) Receptores unidos a canales iónicos

De Superficie

B) Receptores acoplados a Proteínas G C) Receptores unidos a Enzimas (Tirosina-kinasa y otros)

RECEPTORES

Intracelulares


Señalización a través de RECEPTORES DE SUPERFICIE ASOCIADOS A ENZIMAS Encargados de responder a señales extracelulares que modulan la proliferación, diferenciación, supervivencia, crecimiento y/o migración celular. Producen respuestas lentas. Estructura Dominio Extracelular: Reconocimiento del ligando

Dominio Transmembrana

Dominio Intracelular:

Con o sin actividad enzimática

K

K


Receptores con actividad enzimรกtica Tirosina Kinasa


Receptores asociados a proteĂ­nas Tirosina Kinasa


Receptores con actividad enzimรกtica


Tipos RECEPTORES TIROSINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular (adaptadores). RECEPTORES ASOCIADOS A TIROSINA KINASA: La actividad tirosina kinasa reside en otra proteína citoplasmática que se asocia al receptor activado. RECEPTORES GUANIDIL-CICLASA: Con actividad enzimática intrínseca, catalizan la producción de GMPc (Guanidilciclasa de membrana). “RECEPTOR” TIROSINA FOSFATASA RECEPTORES SERINA/TREONINA KINASA: Fosforilan residuos de serina o treonina de proteínas reguladoras génicas. RECEPTORES ASOCIADOS A HISTIDINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular.


RECEPTORES TIROSINA KINASA Responden a una gran variedad de factores de crecimiento y hormonas


La unión del ligando al dominio extracelular de unión activa el dominio intracelular tirosina kinasa La activación se produce por un proceso de dimerización/reorientación del receptor

Dímeros


La autofosforilación contribuye a la activación del receptor por medio de dos vías

1.-La fosforilación de los dominios Tirosina Kinasas aumenta la actividad enzimática intrínseca. 2.-La fosforilación fuera de los dominios Tirosina Kinasas crea sitios de unión o acoplamiento para determinadas proteínas (ACOPLADORAS) de señalización que reconocen con altísima afinidad los residuos de Tirosinas fosforiladas

Los acopladores han de tener la capacidad de reconocer y unirse a los dominios de unión formado por las fosfo-tirosinas SH2: SRC homology region PTB: Phosphotyrosine-binding

SH2 PTB


Los dominios fosfo-tirosinas de unión no están en el propio receptor……..Los adaptadores no se unen al directamente al recepto…….EJM.: I.R.S.


Las proteínas ACOPLADORAS unidas al receptor son activadas: -FOSFORILACIÓN y/o -CAMBIO CONFORMACIONAL DEPENDIENTE DE LA UNIÓN AL RECEPTOR

Adaptadores con atividad enzimática


Además de los dominios de unión de fosfo-tirosinas pueden tener dominios de unión a otras proteínas…..formación de complejos multiproteínicos Actúan como puentes entre el receptor y las proteínas de señalización


RAS

La activaci贸n de RAS dependiente de R.A., se debe a la interacci贸n indirecta con el receptor mediada por Grb2. La Grb2 tiene dominios SH2 (uni贸n al receptor TRK activado) y un dominio SH3 (que reconoce POLIPROLINA) a trav茅s del cual se une a GEF llamada SOS.


Proteínas Ras

GEF: Intercambiador de nucleótidos de Guanina. GAP: Proteína Activadora de la GTPasa


RUTA MITOGÉNICA

MAPK: Mitogen Actiated Protein Kinase

Proliferación, diferenciación, supervivencia Raf MEK

ERK Serina/Treonina Kinasas

Expresión de genes tempranos


Adaptadores con actividad enzimรกtica

RUTA DE LA PI 3-K


Sustrato y productos de la PI 3-K


Activación de PLC-γ por PI3-K (mediada por BTK)

Los polifosfoinositoles productos de la PI3-K forman dominios lipídicos en la membrana especializados para la unión (reclutamiento) de determinadas proteínas activadoras (BTK y PDK)


Activaci贸n de PKB(AKT) por PI3-K Activaci贸n Indirecta mediada por PDK LA v铆a de la PI3K-AKT es la principal v铆a prosupervivencia neuronal

PDK: Phosphatidylinositol-dependent Protein Kinase


Activación de PLC-γ directamente por Receptores Tirosina Kinasa

La PLC-γ posee un dominio SH2


Tipos RECEPTORES TIROSINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular (adaptadores).

RECEPTORES ASOCIADOS A TIROSINA KINASA: La actividad tirosina kinasa reside en otra proteína citoplasmática que se asocia al receptor activado. RECEPTORES GUANIDIL-CICLASA: Con actividad enzimática intrínseca, catalizan la producción de GMPc (Guanidilciclasa de membrana). “RECEPTOR” TIROSINA FOSFATASA RECEPTORES SERINA/TREONINA KINASA: Fosforilan residuos de serina o treonina de proteínas reguladoras génicas. RECEPTORES ASOCIADOS A HISTIDINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular.


Señalización a través de

RECEPTORES DE SUPERFICIE ASOCIADOS A ENZIMAS

Estructura Dominio Extracelular: Reconocimiento del ligando

Dominio Transmembrana

Dominio Intracelular:

Con o sin actividad enzimática

K

K


Receptores asociados a tirosinas kinasas Tirosinas Kinasas no receptoras -Los receptores carecen de actividad catalítica. -Se activan al formar dímeros inducidos por la unión del (los) ligando(s) al igual que los TRK -Se asocian no covalentemente a proteínas kinasas citosólicas. -Las kinasas citosólicas fosforilan al receptor y se auto-transfosforilan.

-Familia Src (SRC, YES, LYN, FYN) -JAK-STAT -FAK (Kinasas de adhesión focal … integrinas)


Familia Src Tirosinas Kinasa no receptores

SH3 SH3 SH2

Csk

CatalĂ­tico Inactiva

Activa

Inactiva


Sistema de kinasas JAK/STAT -Participan en la señalización de citoquinas (IL-3, interferón), hormona de crecimiento, eritropoyetina y otras. -La activación de las JAK/STAT permite una señalización directa hacia el núcleo: Control de la expresión génica

LA UNIÓN DEL INTERFERON PROVOCA LA UNIÓN CON EL RECEPTOR ADYACENTE, jaks SE FOSFORILA DE MANERA CRUSADA EN OTRAS TIROSINAS

Jaks ACTIVA FOSFOSFORILA AL RECEPTOR

LUEGO STATs SE UNE A FOSFOTIROSINAS ESPECIFICAS DEL RECEPTOR Y Jacks LAS FOSFORILA

STATs MIGRA AL NUCLEO, SE UNE AL ADN Y A OTRAS PROTEINAS REGULADORAS DE GENES

STATs SE DISOCIA DEL RECEPTOR Y DIMERIZA VIA SUS DOMINIOS SH2


Tipos RECEPTORES TIROSINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular (adaptadores). RECEPTORES ASOCIADOS A TIROSINA KINASA: La actividad tirosina kinasa reside en otra proteína citoplasmática que se asocia al receptor activado. RECEPTORES GUANIDIL-CICLASA: Con actividad enzimática intrínseca, catalizan la producción de GMPc (Guanidilciclasa de membrana). “RECEPTOR” TIROSINA FOSFATASA

RECEPTORES SERINA/TREONINA KINASA: Fosforilan residuos de serina o treonina de proteínas reguladoras génicas. RECEPTORES ASOCIADOS A HISTIDINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular.


Sistema de señalización mediado por Receptores Serina/TreoninKinasas y proteínas SMAD (no kinasas) Receptor con actividad Serina-Treonina Kinasa -Activados por los Factores de Crecimiento Transformadores (TGF). -Forman dímeros al unir el ligando -Dos tipos de receptores: Tipo I y Tipo II.

-Señalizan a través de las proteínas SMAD (sin actividad enzimátca). -Señalización directa hacia el núcleo: Control rápido de la expresión génica.


Receptor con actividad Serina-Treonina Kinasa

TGF-β SE UNE A UN RECEPTOR TIPO II CAUSANDO QUE EL RECEPTOR RECLUTE Y FOSFORILE AL RECEPTOR TIPO I

EL RECEPTOR TIPO I FOSFORILADO RECLUTA Y FOSFORILA A Smad2 O Smad3

Smad2/Smad3-Smad4 OLIGOMERIZADA MIGRA AL NUCLEO, RECLUTANDO OTRAS PROTEINAS REGULATORIAS DE GENES Y ACTIVANDO LA TRANSCRICIÓN DE GENES BLANCO ESPECIFICOS

Smad2 O Smad3 FOSFORILADAS SE DISOCIAN DEL RECEPTOR Y OLIGOMERIZAN CON Smad4


Tipos RECEPTORES TIROSINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular (adaptadores).

RECEPTORES ASOCIADOS A TIROSINA KINASA: La actividad tirosina kinasa reside en otra proteína citoplasmática que se asocia al receptor activado. RECEPTORES GUANIDIL-CICLASA: Con actividad enzimática intrínseca, catalizan la producción de GMPc (Guanidilciclasa de membrana). “RECEPTOR” TIROSINA FOSFATASA

RECEPTORES SERINA/TREONINA KINASA: Fosforilan residuos de serina o treonina de proteínas reguladoras génicas (SMAD). RECEPTORES ASOCIADOS A HISTIDINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular.


RECEPTORES GUANIDIL-CICLASA: Con actividad enzimática intrínseca, catalizan la producción de GMPc (Guanidilciclasa de membrana).

Activación de la proteín kinasa G (PKG) por el GMPc


cGMP es degradado por una fosfodiesterasa (Inhibida por VIAGRA)


Tipos RECEPTORES TIROSINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular (adaptadores). RECEPTORES ASOCIADOS A TIROSINA KINASA: La actividad tirosina kinasa reside en otra proteína citoplasmática que se asocia al receptor activado.

RECEPTORES GUANIDIL-CICLASA: Con actividad enzimática intrínseca, catalizan la producción de GMPc (Guanidilciclasa de membrana).

“RECEPTOR” TIROSINA FOSFATASA RECEPTORES SERINA/TREONINA KINASA: Fosforilan residuos de serina o treonina de proteínas reguladoras génicas (SMAD). RECEPTORES ASOCIADOS A HISTIDINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular.


Unidad I semana III