1. LA COMUNICAZIONE CELLULARE:
SEGNALAZIONE CELLULARE
E TRASDUZIONE DEL SEGNALE

3. La segnalazione cellulare può riguardare praticamente ogniLa segnalazione cellulare può riguardare praticamente ogni
aspetto della struttura e della funzione cellulare. Inoltreaspetto della struttura e della funzione cellulare. Inoltre
questo processo permette di regolare funzioni quali:questo processo permette di regolare funzioni quali:
– SopravvivenzaSopravvivenza
– DivisioneDivisione
– DifferenziamentoDifferenziamento
– ApoptosiApoptosi
Alterazioni di questo sistema possono avere ripercussioni
gravissime e dare origine ad un clone di cellule
neoplastiche
COMUNICAZIONE CELLULARE

4. L’ADATTAMENTO
FUNZIONALE AD
NUOVA SITUAZIONE
AMBIENTALE E’
POSSIBILE PERCHE’
GLI ORGANISMI
(COSTITUITI DA
CELLULE) POSSIEDONO
MECCANISMI
MOLECOLARI IN
GRADO DI
“AVVERTIRE” IL
CAMBIAMENTO E
AVVIARE RISPOSTE
CELLULARI ADEGUATE

5. Una risposta cellulare specifica può essere determinata dalla
presenza di mediatori chimici (ormoni o altre molecole),
dall’interazione con altre cellule (contatto cellula-cellula) o con
strutture extracellulari (lamina basale o matrice extracellulare)
Attivazione Enzimi Specifici
Cambiamento
nell’organizzazione del
citoscheletro
Cambiamento nella
permeabilità agli ioni
Attivazione sintesi del DNA e
RNA
Matrice Extracellulare
Sito di contatto
cellula-cellula
Citoscheletro

6. Il controllo dell’attività
cellulare tramite
mediatori chimici può
avvenire con
meccanismo endocrino,
paracrino o autocrino.
Il controllo attraverso
contatto cellula-cellula
o cellula-lamina è
dovuto alla presenza di
proteine sulla
membrana plasmatica
o nelle strutture
extracellulare

7. 1.1. RiconoscimentoRiconoscimento dello stimolo sulla
superficie esterna della membrana
plasmatica
2.2. TrasferimentoTrasferimento dell’informazione attraverso
la membrana plasmatica
3.3. TrasmissioneTrasmissione del segnale a molecole
specifiche che lo interpretano e trasducono
4.4. CessazioneCessazione della risposta in seguito
all’eliminazione delle molecole segnale
SEQUENZA DI EVENTI

9. • RecettoriRecettori
– Proteine che ricevono il segnale sulla
superficie cellulare o all’interno della cellula
• LigandiLigandi
– Molecole segnale che legano il recettore
• SegnaliSegnali
– Secreti all’esterno della cellula
– Esposti sulla superficie cellulare
LIGANDI E RECETTORI

10. • L’informazione recepita dai recettori
viene tradotta e trasferita
• Cellule specializzate in grado di
produrre molecole che vengono
identificate dalle cellule bersaglio per
mezzo dei recettori
TRASDUZIONE DEL SEGNALE

11. • Una volta che la cascata di segnali è
attivata
– Il segnale viene trasferito all’appropriato
comparto cellulare
– Trasdotto in forma riconoscibile
– Amplificato
– Distribuito a più di un bersaglio intra-
cellulare
– Modulato, se necessario
CASCATA DI SEGNALI

12. Amplificazione

13. Cascata di
segnali
Ligando
Recettore
Regolazione del
metabolismo
Modulazione
Regolazione
dell’espressione
genica
Riorganizzazione
del citoscheletro
Amplificazione
Divergenza

14. • Segnali AutocriniSegnali Autocrini
• Si legano ai recettori sulla cellula che li secernecellula che li secerne
• Segnali ParacriniSegnali Paracrini
• Si legano ai recettori e stimolano le cellule adiacenticellule adiacenti
• Segnali EndocriniSegnali Endocrini
• Le cellule secernono molecole segnale nel sangue. Stimolano cellulecellule
lontanelontane
• Segnali sinapticiSegnali sinaptici
• Simili ai paracrini ma vi è una speciale struttura : la sinapsi;
avvengono solo fra cellule con sinapsi (Neurone e il muscolo controllato
dall'attività neuronale)
• Segnali per contatto cellulareSegnali per contatto cellulare
• Avvengono fra cellule che hanno membrane plasmatiche adiacenti.
Le cellule sono influenzate dal loro ambiente più prossimo
TIPI DI SEGNALI

15. • La stessa cellulastessa cellula li produce e ne è bersaglio
• Cellule del sistema immunitarioCellule del sistema immunitario
– Anticorpi estranei e fattori di crescita
• Innescano il differenziamento e/o la proliferazione
• Una sregolata produzione di segnali
autocrini può portare allo sviluppo di
tumori
SEGNALI AUTOCRINI

16. • Molecole segnale agiscono localmenteMolecole segnale agiscono localmente
• Regolano il comportamento delle cellule vicineRegolano il comportamento delle cellule vicine
• Durante i fenomeni di infiammazione e
cicatrizzazione, ma anche nel pancreas
– Glucagone e somatostatina agiscono sulle cellule secernenti
insulina
Mediatore
locale
Cellule
bersaglio
Cellula
Segnalatrice
SEGNALI PARACRINI

17. • Coinvolge un ormoneCoinvolge un ormone
• Secreto da una cellula endocrina
• Trasportato dal sistema circolatorio
• Agisce su cellule bersaglio distantiAgisce su cellule bersaglio distanti
Cellula Endocrina Recettore
Ormone
Flusso sanguigno
Cellula bersaglio
SEGNALI ENDOCRINI

19. • NeurotrasmettitoreNeurotrasmettitore
– Tipo specifico di segnalesegnale
paracrinoparacrino
– Sinapsi nervo-cellula
• NeuroendocrinoNeuroendocrino
– Tipo specifico di segnalesegnale
endocrinoendocrino
– Ipofisi PosterioreIpofisi Posteriore
• Ossitocina
– SurreneSurrene
• Norepinefrina
Sinapsi
Neurone
Soma
Assone
Cellula
bersaglioNeurotrasmettitore
SEGNALI NEURONALI

20. Segnali da contatto
• Interazione fisica tra cellule
adiacenti
• Svolgono un ruolo fondamentale
durante lo sviluppo embrionale
Cellula segnale Cellula bersaglio
Molecola segnale legata
alla membrana

21. • Proteine
• Peptidi
• Amminoacidi
• Nucleotidi
• Steroidi
• Derivati degli
Acidi Grassi
• Gas disciolti
DI COSA SONO FATTI I SEGNALI

22. • Ormoni SteroideiOrmoni Steroidei
– Derivati dal
colesterolo
– Legano recettori intra-
cellulari
– Molecole non-polari
– Non accumulati nelle
cellule endocrine
– Si possono
somministrare per via
orale
• Ormoni PeptidiciOrmoni Peptidici
– Accumulati in
vescicole con
membrane
– Solubili in H2O
– Legano recettori di
membrana
– Di norma non
somministrabili per
via orale
ORMONI

24. • Passano attraverso la membrana
plasmatica per interagire con un
recettore nel citosol o nel nucleo
– Cortisolo
– Estradiolo
– Testosterone
– Ormoni tiroidei
PICCOLI ORMONI STEROIDEI IDROFOBICI

25. • Necessitano di un recettore sulla
superficie cellulare
• Legame ligando-recettore causa
cambiamento nel recettore
• Il segnale viene trasmesso all’interno
della cellula senza che la molecola
segnale vi penetri
MOLECOLE GRANDI O IDROFILICHE

26. Molti mediatori
interagiscono con
recettori posti sulla
membrana cellulare e
innescano una serie di
reazioni chimiche
(trasduzione del
segnale) che portano
alla formazione di un
mediatore
citoplasmatico
(secondo messaggero)
in grado di attivare la
risposta cellulare
specifica.

27. Famiglie di recettori

28. Le tre classi più grandi di recettori di superficie sono recettori
collegati a canali ionici, a proteine G e a enzimi
Sono coinvolti nella segnalazione
Sinaptica rapida fra cellule eccitabili elettricamente
Agiscono indirettamente nella regolazione dell’attività di
una proteina bersaglio separata legata alla membrana
(enzima o canale ionico)
Quando sono attivati, o agiscono direttamente come enzimi o sono
Direttamente associati ad enzimi che attivano

29. • Presenti in cellule eccitabilicellule eccitabili
elettricamenteelettricamente
• Neuroni, cellule muscolari, celluleNeuroni, cellule muscolari, cellule
sensorialisensoriali
• Normalmente coinvolto un
neurotrasmettitore che apre
transientemente il canale
Canali Ionici

30. Altri recettori
di membrana
possiedono
direttamente
una funzione
enzimatica in
grado di
formare il
messaggero
intracellulare,
come il
recettore per
l’insulina

31. Alcuni recettori di membrana non attivano direttamente la
risposta cellulare, ma un’altra proteina di membrana, denominata
proteina G, la quale attiva un effettore, direttamente legato alla
formazione del secondo messaggero (es. adenilato ciclasi)

32. RECETTORI ASSOCIATI A PROTEINE G

33. La subunità alfa viene liberata col suo GTP legato, e si muove lungo la
membrana finché trova l'enzima adenilil ciclasi. La piccola catena alfa si
lega all'enzima e lo attiva. L'adenilil ciclasi attivato produce molto AMP
ciclico che diffonde il segnale all'interno della cellula. Infine, il GTP
nella subunità alfa attiva si rompe formando GDP, così la proteina G si
può ricostruire per unione dei due frammenti che producono la forma
trimera inattiva, pronta per eseguire un altro ciclo.

34. LE VIE DI TRASDUZIONE
DEL SEGNALE SI BASANO
SU PROTEIN-CHINASI E
FOSFATASI CHE ATTIVANO
PROTEINE TRAMITE
L’AGGIUNTA O
ELIMINAZIONE DI GRUPPI
FOSFATO
LA RISPOSTA CELLULARE INIZIA GENERALMENTE CON
L’ATTIVAZIONE DI PROTEINE CHIAVE. UNO DEI MECCANISMI
PRINCIPALI DI ATTIVAZIONE/INIBIZIONE PROTEICA NELLA
TRASDUZIONE DEL SEGNALE È BASATO SUL GRADO DI
FOSFORILAZIONE O DEFOSFORILAZIONE DELLA PROTEINA STESSA
GLI ENZIMI CHE AGGIUNGONO
GRUPPI FOSFATO SONO
CHIAMATI PROTEIN-CHINASI,
MENTRE GLI ENZIMI CHE
ELIMINANO GRUPPI FOSFATO
SONO DETTI FOSFORILASI

35. recettore
tsqi
G proteina
cAMPCa2+
messaggero
intracellulare
enzimacanale
effettore
Signalling mediante recettori
accoppiati a proteine G

36. Recettori 7TM
• 7 tratti transmembrana
• > 2000 recettori
• Presenti in tutti gli eucarioti
• Funzioni biologiche diverse
• Molecole segnale: proteine, peptidi, lipidi e
altre piccole molecole
• Struttura simile

37. Recettori 7TM
Il 50% dei farmaci sono attivi su questi recettori
(di questi il 25% dei 200 farmaci più usati)
Sono state identificate 6 famiglie di questi
recettori e di queste le prime 3 sono ben
studiate.

38. Famiglie di recettori 7TM
• A: include recettori della visione ed olfattivi
• B: include solo 25 membri (recettori per
glucagone, ormoni gastrointestinali, secretina ecc)
• C: piccola famiglia che include recettori del gusto
e il recettore metabotropico del glutammato
• Circa 200 recettori “orfani”

42. 7TM receptors
• Il recettore lega una molecola
segnale extracellulare, subendo
un cambiamento
conformazionale che consente
l’interazione con “effettori a
valle” –spesso proteine G-

43. Proteine G

44. Il genoma umano contiene:
20 geni che codificano per subunità α
5 geni per subunità β
6 geni per subunità γ
In teoria almeno 1000 combinazioni diverse.
Amplificazione e diversificazione del segnale
Proteine G

46. Famiglie di proteine G

48. I bersagli dei componenti dissociati delle proteina G sono enzimi
(adenilato ciclasi, fosfolipasi ) o canali ionici che trasmettono in
avanti il segnale

49. Attivazione proteine G

50. Disassemblaggio di una proteina G attivata in 2
componenti di segnalazione

51. Un solo tipo di segnale extracellulare (adrenalina) può
attivare vie multiple di segnalazione e quindi influenzare
più aspetti del comportamento cellulare.
1) tipo di recettore
2) tipo di proteine G (Gs o Gi) a cui è accoppiato il
recettore
3) bersagli enzimatici attivati nella cellula

52. Gs vs. Gi
Regolazione dell’attività dell’adenilato ciclasi
Gs stimola adenilato ciclasi Gi inibisce adenilato ciclasi
L’adrenalina causa aumento o riduzione dei livelli intracellulari di cAMP,
In funzione del recettore al quale si lega
recettori β adrenergici sono accoppiati a Gs, mentre
recettori α2 adrenergici sono accoppiati a Gi

53. Amplificazione del segnale
• Signal transduction cascades
amplify a signal
• ligand-receptor complex can
activate many Gα
• each Gα can activate adenyl
cyclase such that many cAMP are
produced
• each cAMP activates cAPK which
can phosphorylate multiple
proteins
• each protein can then affect
multiple downstream effectors

54. I bersagli dei componenti dissociati delle proteina G sono enzimi
(adenilato ciclasi, fosfolipasi ) o canali ionici che trasmettono in
avanti il segnale

55. La subunità alfa viene liberata col suo GTP legato, e si muove lungo la
membrana finché trova l'enzima adenilil ciclasi. La piccola catena alfa si
lega all'enzima e lo attiva. L'adenilil ciclasi attivato produce molto AMP
ciclico che diffonde il segnale all'interno della cellula. Infine, il GTP
nella subunità alfa attiva si rompe formando GDP, così la proteina G si
può ricostruire per unione dei due frammenti che producono la forma
trimera inattiva, pronta per eseguire un altro ciclo.

56. AMP CICLICO
CALCIO
La fosfolipasi attivata taglia
PI(4,5)P2 generando due prodotti:
inositolo 1,4,5-trifosfato (IP3) e
diacilglicerolo.

57. L’adenosin mono-
fosfato ciclico
(cAMP), che viene
formato a partire
dall’ATP, è un
esempio di secondo
messaggero molto
utilizzato nelle
cellule. Il cAMP
attiva diverse
chinasi in grado di
iniziare processi
cellulari differenti

58. La formazione di
cAMP a partire
dall’ATP è
catalizzata
dall’enzima
adenilato ciclasi,
presente nella
membrana
plasmatica.
Questo enzima
viene attivato
solo dopo il
legame del
recettore con un
mediatore
chimico spacifico

59. REAZIONE CATALIZZATA
DALL’ADENILATO CICLASI
SECONDO MESSAGGERO cAMP
SECONDO MESSAGGERO cGMP
REAZIONE CATALIZZATA
DALLA GUANILATO CICLASI

60. IP3 è una piccola molecola solubile in acqua che lascia la membrana plasmatica e
diffonde rapidamente nel citosol, dirigendosi verso il ER dove si lega a recettori
per IP3. Questo recettore è un canale tetramerico del Ca++
Diacilglicerolo resta immerso nella membrana e va ad attivare una proteina
chinasi C (PKC), Calcio-dipendente. L’aumento di Ca++ citosolico indotto da
IP3 è essenziale per l’attivazione di PKC. PKC attivata fosforila proteine
bersaglio tesuto-specifiche.La PKC svolge ruoli importanti nella crescita,
differenziamento,metabolismo, attivazione della trascrizione.

61. PIP2: PHOSPHATIDYLINOSITOL 4,5-BIPHOSPHATE
Hydrolysis of PIP2 is activated by different PLC,
stimulated either by G-protein or protein tyrosine kinase.
DAG: Diacylglycerol activates the protein kinase C
family, that play a crucial role in cell growth and
differentiation.

62. QUAL’E’ LA FUNZIONE DELL’AMP
CICLICO E DEL CALCIO?
 SECONDI MESSAGGERI
 attivazione della proteina chinasi dipendente da AMP
ciclico (PKA) .
PKA fosforila un grande numero di fosforilasi chinasi……….

63. Amplificazione

64. TRASLOCAZIONE DELLA PKA NEL NUCLEO

65. Calcio – il messaggero universaleCalcio – il messaggero universale
Il Ca2+
è mantenuto ad una concentrazione estremamente
bassa nel citosol (a causa della sua tossicità), tuttavia la
concentrazione del Ca2+
è alta fuori dalla cellula e
all’interno di alcuni organelli
L’apertura rapida e transitoria di canali permette al Ca2+
di fluire nel citosol seguendo il suo gradiente di
concentrazione e costituisce la base di un sistema di
signalling ubiquitario
Un’ipotesi suggerisce che la frequenza di ‘spikes’ di Ca2+
rapidamente oscillanti codifica informazioni segnale-
specifiche

66. PLC
DAG
PKC
Calcio – il messaggero universaleCalcio – il messaggero universale
kinasi
L’IP3 si lega al recettore per
l’IP3 sul reticolo
endoplasmatico e apre un
canale del Ca2+
(che fa parte
del recettore)
L’attivazione della PLC porta alla
formazione di IP3 solubile in acqua
Il Ca2+
rilasciato dal RE si
lega alle Calmoduline
permettendole di interagire
con altre proteine e attivarle
La Calmodulina può attivare pompe del Ca2+
del reticolo endoplasmatico abbassando la
[Ca2+
] citosolico
La Calmodulina può attivare
pompe del Ca2+
sulla
membrana plasmatica
abbassando la [Ca2+
]
citosolico
La Calmodulina attiva una vasta gamma di proteine
p.es chinasi calmodulina-dipendenti

67. Ca+2 ha la funzione di messaggero intracellulare ubiquitario.
• nella cellula uovo, un improvviso aumento della concentrazione di
calcio citosolico si verifica in seguito alla fecondazione da parte di
uno spermatozoo ed è responsabile dell’inizio dello sviluppo
dell’embrione.
• nelle cellule muscolari innesca la contrazione.
• in molte cellule secretorie scatena la secrezione.
MOLTE AZIONI DEL CALCIO NELLE CELLULE ANIMALI
SONO MEDIATE DA PROTEINE CHINASI DIPENDENTI DA
CA+2/ CALMODULINA
Ogni molecola di calmodulina ha
4 siti di legame con il calcio, il cui
legame ne induce un cambio
conformazionale che aumenta
la affinità per diversi effettori:
Protein chinasi, fosfodiesterasi,
Canali ionici, una delle chinasi
fosforila CREB

68. Le proteine G sono bersagli di alcune tossine importanti dal punto
di vista medico.
La tossina colerica, prodotta dal batterio che causa il colera.
IPERSTIMOLAZIONE DELLE PROTEINE G
O
INIBIZIONE DELLE PROTEINE G
La tossina della pertosse, prodotta dal batterio che causa la pertosse.

69. Come una singola cellula riesce a mostrare risposte specifiche a segnali
multipli?
Proteine di supporto:
-facilitano l’interazione dei recettori con i propri effettori
-assicurano la specificità nella attivazione delle vie di trasduzione
del segnale
-confinano il processo di segnalazione in una specifica regione della
cellula.
Adaptor/scaffolding proteins

70. Adaptor/scaffolding proteins
• AKAPs (A-Kinase
anchoring proteins).
• Esistono più di 50
AKAPs: differenti tipi
cellulari possiedono
diversi tipi di AKAP.
• Interazione con pKA/
strutture subcellulari
specifiche (microtubuli,
filamenti di actina

71. β-arrestina. Disaccoppia il recettore a serpentina dalla sua
proteina G . Lega enzimi della cascata delle MAP-chinasi,
facilitando alcuni processi di segnalazione

72. La possibilità di spegnere le vie di
trasduzione del segnale è per la cellula una
funzione tanto cruciale quanto la capacità di
accenderle

73. Originariamente inteso come specifico dei neuroni, ora si sa
che è generalizzabile
• Permette alla cellula di rispondere a cambiamenti nella
concentrazione del ligando invece che nel valore assoluto.
• Avviene o nella diminuzione del numero di recettori, che
richiede ore, o nella loro inattivazione, che richiede minuti.
• Inoltre, intervengono cambiamenti nelle proteine coinvolte
nella trasduzione del segnale a valle, es prot G
Adattamento della cellula bersaglioAdattamento della cellula bersaglio
viene anche chiamato desensitizzazione

74. Il legame recettore-ormone spesso provoca la rapida
attenuazione della responsività recettoriale
(DESENSITIZZAZIONE)
3. down-regulation dei recettori totali a seguito
della ridotta sintesi di mRNA e di proteina,
o della degradazione lisosomiale
2. internalizzazione del recettore
1. disaccoppiamento recettore-proteine G in
risposta alla fosforilazione del recettore
Desensitizzazione
recettoriale

75. PKC PKAPKA
α
γ
β
α
γ
β
ACAC
PLCβP P
1. Il sistema più rapido di desensibilizzazione:
il disaccoppiamento recettore-proteine G in risposta alla
fosforilazione del recettore tramite PKA e/o PKC
(desensibilizzazione eterologa)

76. GRK
α β
γ
P PP
-arrestinaβ
La fosforilazione tramite GRK spesso
non è sufficiente per inattivare
completamente i recettori; la
completa inattivazione richiede un
componente addizionale, l’arrestina
α β
γ
1. disaccoppiamento recettore-proteine G in risposta alla
fosforilazione del recettore tramite le GRK (G protein-coupled
receptor Kinase)
(desensibilizzazione omologa)

77. 7 geni codificano per GRK (G protein-coupled receptor
Kinase):
GRK1 è nota come rodopsina chinasi
GRK2 è la chinasi del recettore β-adrenergico
4 geni codificano per arrestine:
2 arrestine sono espresse esclusivamente nella retina
2 arrestine sono pressocchè ubiquitarie

78. Funzioni della β-arrestina
-Disaccoppia il recettore da proteina G
-Interazione con numerose proteine segnale: c-Src enzimi della
cascata delle MAP-chinasi, facilitando alcuni processi di
segnalazione
-Internalizzazione del recettore mediante endocitosi dipendente da
clatrina
-Ubiquitinazione del recettore

80. Biochem.J. (2003) 375, 503-51
La β-arrestina interagendo con proteine diverse guida il destino
del recettore, favorendo l’intenalizzazione, il riciclo o la
degradazione

81. Spegnimento della subunità α della
proteina G
La subunita αα è dotata di una attività GTPasicaè dotata di una attività GTPasica
intrinseca: idrolizza GTP a GDP e Pi e siintrinseca: idrolizza GTP a GDP e Pi e si
riassocia alle subunitàriassocia alle subunità βγβγ per riformare laper riformare la
proteina G inattivaproteina G inattiva

82. Spegnimento della subunità α della proteina G

83. Le proteine RGSLe proteine RGS
(regolatrici della segnalazione della proteina G)(regolatrici della segnalazione della proteina G)
• Sono proteine che attivano la GTPasi
• Ruolo cruciale nello spegnimento di risposte
mediate da proteine G
• Circa 25 proteine codificate nel genoma umano:
ognuna interagisce con una serie di proteine G

84. Recettori accoppiati ad enzimi Tirosin kinasi

85. Un esempio di recettori
enzimatici è rappresentato dai
recettori tirosin chinasici
(RTK), presenti sulla
membrana nella forma
monomerica inattiva. Il
legame del recettore con
almeno due RTK permette la
formazione del dimero attivo,
in grado di aggiungere gruppi
fosfato ai residui di tirosina
presenti nel segmento
citoplasmatico dei RTK. Le
tirosine fosforilate vengono
riconosciute da molecole
citoplasmatiche specifiche, che
vengono a loro volta attivate

87. Un esempio molto
importante di recettori
RTK è rappresentato dai
recettori di molti fattori di
crescita, come EGF e
PDGF. In questo caso, la
fosforilazione dei residui
tirosinici determina
l’attivazione della proteina
RAS, una proteina
estremamente importante
nel controllo della
proliferazione cellulare.

88. LA PROTEINA RAS E’
UNA PROTEINA G
MONOMERICA CHE
TRASDUCE IL
SEGNALE DI MOLTI
RTK PER ORMONI DI
CRESCITA (egf, pdgf)

89. L’ATTIVAZIONE DI RAS
PORTA ALL’ATTIVAZIONE
DELLA VIA MAP
CHINASICA (Mitogen
Activated Protein Kinases)

90. Chinasi a cascataChinasi a cascata
ras raf
raf
Mek1
Erk1
ras
Mek1
ATP
Erk1
GTP
GDP
Nucleo
P P
ATP
ADP
Erk1ATP
ADP
ADP
P
P
P
Il legame del fattore di
crescita epidermico al
suo recettore attiva
ras
Ras attiva la chinasi
serina/treonina raf
Raf fosforila e attiva
lqa chinasi Mek-1
Mek-1 fosforila la
chinasi
serina/treonina Erk-1
che migra nel nucleo
Erk-1 fosforila il
fattore di trascrizione
myc e attiva la
trascrizione
di cicline D ed A

91. Chinasi a cascataChinasi a cascata
La cascata raf Mek-1 Erk-1 è un esempio di MAP chinasi a
cascata. È stato descritto un certo numero di queste cascate, e
sebbene utilizzino chinasi specifiche, le catene di trasduzione sono
molto simili…
raf
Erk1
Mek1
ATP
ADP
ATP
ADP
Mekk1
Jnk1
MKK4
ATP
ADP
ATP
ADP
MLK3
Jnk2
MKK7
ATP
ADP
ATP
ADP
MAP chinasi
chinasi chinasi
MAP chinasi
chinasi
MAP chinasi
Fattore di Crescita Stress Citochine
Chinasi Serina/treonina
Chinasi Serina/treonina
N.B. La modalità di
attivazione della prima chinasi
della cascata varia e dipende
dal segnale

92. Oltre a
Grb2
altre
proteine
come
PI3K e
fosfolipasi
C
presentano
i domini
SH
e possono
legarsi
a recettori
tirosin
chinasici

93. Un singolo segnale può attivare diverse vieUn singolo segnale può attivare diverse vie
ras
rafras
GTP
PLCγ
DAG
PKC
Effetti multipli p.es.
Differenziamento
Proliferazione
Cascata delle MAP chinasi
Il legame del fattore di
crescita epidermica al suo
recettore attiva la via delle
MAP chinasi attraverso ras
Il legame del fattore di crescita
epidermica al suo recettore attiva la
fosfolipasi C γ (PLCγ) portando alla
produzione di diacilglicerolo (DAG) e
all’attivazione della protein chinasi C
(PKC)

95. SEGNALAZIONE DEL
RECETTORE PER
L’INSULINA
Oltre agli effetti sul metabolismo
del glucosio, l’insulina è anche
un potente stimolatore della
sintesi dei lipidi (negli adipociti),
della sintesi proteica e della
crescita e proliferazione cellulare.

96. L’interazione fra recettore e
proteine IRS -1 o IRS-2
fosforilate, determina
l’interazione con proteine
diverse aventi in comune una
sequenza simile di aminoacidi,
detta dominio SH2
come le proteine chinasi
PI(3)K, Grb2, attivando le vie
di segnalazione.
Il recettore per l’insulina è
costituito una catena α e da
una catena β, legate da ponti
disolfuro. Il legame con il
ligando attiva la fosforilazione
del recettore e dei Substrati
Recettori per l’Insulina (IRS).

97. Gli ISR fosforilati sono a loro volta in grado di legarsi a
proteine diverse aventi in comune una sequenza simile di
aminoacidi, detta dominio SH2
Motivo fosfotirosinico
Dominio SH2
di una proteina
che si lega al
recettore ISR

98. • Gas disciolto
• Prodotto secondario dall’aminoacido
arginina
• Passa facilmente attraverso le membrane
• Cellule endoteliali dei vasi lo rilasciano
come messaggero per le cellule muscolari
lisce. Si rilassano ed aumenta il flusso
sanguigno
Ossido Nitrico (NO)

99. Impiego di composti
che si degradano in
ossido nitrico
per il trattamento
dell’angina

100. • Molecole segnale contenenti lipidi
• Legano recettori sulla superficie cellulare
• Effetto AutocrinoAutocrino e ParacrinoParacrino
• Prostaglandine, prostacicline, trombossani eProstaglandine, prostacicline, trombossani e
leucotrienileucotrieni
– Stimolano l’aggregazione delle piastrine
– Infiammazione
– Contrazione muscolo liscio
– Aspirina ed anti-infiammatori inibiscono la
formazione di queste molecole
Eicosanoidi e Leucotrieni

101. • ProteoglicaniProteoglicani: Grosse molecole costituite da un nucleo proteico a cui
sono attaccate molecole di glicosaminglicani (GAG) costiuiti da disaccarid
(A-B-A-B-A-B..... ). I proteoglicani possono essere assemblati in
complessi giganti, mediante il legame dei loro nuclei proteici con acido
ialuronico. A causa della loro natura sono in grado di legare una
grande quantità di molecole di acqua.
• Proteine fibroseProteine fibrose
– CollageneCollagene
– ed ElastinaElastina
• Glicoproteine adesiveGlicoproteine adesive
– FibronectinaFibronectina
Interazioni cellula-ECM

102. Per capire come un segnale cellulare possa essere trasmesso attraverso l’interazione
cellula-cellula o cellula-matrice extracellulare, basta ricordare che tali rapporti
richiedono sempre la partecipazione di specifiche proteine di membrana, in grado di
sostenere l’organizzazione della connessione tra cellule o della matrice extracellulare.
Le integrine sono una famiglia di proteine di membrana che si legano a
componenti della matrice extracellulare come la fibronectina ed il collagene,
trasmettendo il segnale dall’esterno all’interno della cellula.

103. La proteina integrina, è
in grado di modificare
la propria struttura
tridimensionale nei
punti in cui la matrice
extracellulare o le
connessioni tra cellule
subiscono alterazione,
attivando un segnale
intracelluare che
influenza molti aspetti
del comportamento
cellulare come il
differenziamento, la
mobilità, la crescita, la
sopravvivenza stessa.

104. Le modificazioni conformazionali
successive al legame della
integrina a collagene o
fibronectina, determinano
l’interazione con molecole quali
Talina e α –Actinina che
determinano il collegamento con
componenti del citoscheletro.
I domini citoplasmatici delle
integrine sono associati anche a
protein chinasi come FAK
(chinasi delle adesioni Focali) e
Src. La loro attivazione,
conseguente all’interazione fra
integrine e ligandi extracellulari,
attiva la cascata di reazioni che
trasmettono i segnali attraverso la
cellula.

105. Analogamente, una
modificazione della
struttura tridimensionale
della proteina integrina
può determinare
l’attivazione di un
secondo messaggero in
grado di iniziare la
sintesi di nuove proteine,
come miosina ed actina.

106. Anche le caderine (Ca++ -aderine) (recettori adesivi che mediano
il riconoscimento e l’adesione cellula-cellula, insieme alle CAM
Cell Adhesion Molecules) generano segnali intracellulari in
risposta all’adesione fra cellule. In questo caso è la B catenina e
svolgere un ruolo fondamentale.
La B catenina è una proteina ponte che collega
l’actina del citoscheletro alla caderina, ma può anche legarsi un
fattore di trascrizione (LEF1) e traslocare nel nucleo.
La formazione di legami fra cellule favorisce l’associazione
B catenina alla caderina, inibendo l’interazione con LEF1.

107. • Periodo di vita determinato
• Manifestazione di una funzionalità
alterata
– Selezione clonale dei linfociti
autoimmuni
• Sviluppo embrionale
– Spazi inter-digitali
• Cellule infettate da virus oppure con
mutazioni
• Le cellule morte vengono fagocitate
dai macrofagi
Apoptosi dipende dai segnali

110. Le varie vie di trasmissione del
segnale interagiscono reciprocamente,
mettendo in grado le cellule di
produrre una risposta adatta a una
combinazione di segnali complessa.
Alcune combinazioni significano per
la cellula che deve continuare a
vivere, altri che deve riprodursi; in
presenza di segnali apoptotici le
cellule si suicidano