Tema 3.3 - Regulació hormonal pel segon missatger: Fosfolípids de membrana i calci (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Girona (UdG)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura Regulació metabòlica
Año del apunte 2016
Páginas 6
Fecha de subida 22/03/2016
Descargas 37
Subido por

Descripción

Tema 3.3 - Regulació hormonal pel segon missatger: Fosfolípids de membrana i calci: el mitocondri, BOX7, tipus de resposta generades pel calci, senyal transitori, mecanismes de les proteïnes fixadores de calci: la calmodulina, proteïnes que són activades per la calmodulina, BOX8

Vista previa del texto

Regulació metabòlica – Tema 3.3 - Sònia Vivo TEMA 3.3: REGULACIÓ HORMONAL PEL SEGON MISSATGER: FOSFOLÍPIDS DE MEMBRANA I CALCI Els fosfolípids de membrana es renoven alimentats pel reticle endoplasmàtic. El calci, en canvi, és un metall que no pot ser sintetitzat, s’ha d’ingerir.
El calci és un gran segon missatger involucrat en moltes grans rutes (sistema nerviós, contracció muscular…). Funciona a base de diferències de concentracions intracel·lulars → funciona per gradient de concentració. La majoria de processos de la cèl·lula venen regulats o hi intervé el calci (és més important que el cAMP).
En estat de repòs, la concentració intracel·lular (citosol) de calci és molt baixa (10 -7M). Fora de la cèl·lula, en canvi, la concentració és molt més elevada (10-3M → 10.000 vegades més concentrat que a dins).
El calci es troba en 3 llocs diferents ( en 2 dels quals es troba emmagatzemat): - Fora la cèl·lula.
- Reticle endoplasmàtic.
- Mitocondri.
Sota senyal, s’obriran els canals (bombes de calci) i el calci anirà al citosol. Quan s’acaba el senyal, el Ca2+ tornarà a entrar al reticle o al mitocondri o sortirà fora la cèl·lula ja que només tolera una concentració de 10-5M → A més concentració, el calci és tòxic per la cèl·lula (entra en apoptosi ja que no tolera estar sempre excitada). La magnitud i rapidesa d’aquest sistema és molt gran.
Hi han 2 canals de calci diferents: els que deixen entrar el calci de fora de la cèl·lula i els que deixen sortir el calci dels magatzems (reticle i mitocondri).
Hi ha un augment brusc i local de les concentracions de calci. Aquest augment activarà una sèrie de processos. Sobretot activarà unes proteïnes.
Hi han 4 tipus de bombes de calci: bombes de membrana, bombes SERCA, bombes del reticle endoplasmàtic normal i bombes del mitocondri: - Bombes de membrana (Bombes PMCA)→ deixen entrar el calci de fora la cèl·lula i desprès l’expulsaran. Utilitzen ATP per fer fora el calci ja que va contra gradient (més concentrat a 1 Regulació metabòlica – Tema 3.3 - Sònia Vivo fora). L’entrada de calci té lloc a favor de gradient. El calci que entra permetrà reomplir els magatzems.
- Bombes del reticle endoplasmàtic → N’hi han dos tipus: - Bombes del sarcoplasma (SERCA) → es troben en el reticle endoplasmàtic de les cèl·lules musculars i nervioses (reticle sarcoplasmàtic).
- - Bombes del reticle endoplasmàtic normal (Calcissomes).
Bombes situades a la membrana interna del mitocondri.
EL MITOCONDRI Fa 2.500 milions d’anys va aparèixer la cèl·lula eucariota. Es pensava que els bacteris van entrar dins la cèl·lula eucariota més tard, unió simbiòtica.
El mitocondri té 2 membranes. La membrana interna és una membrana lipídica la qual no deixa passar “res”. La membrana externa, en canvi, sí deixa passar molècules ja que té porus. Aquest fet indica que hi ha d’haver un transport per tal de passar les molècules per la membrana interna.
2 Regulació metabòlica – Tema 3.3 - Sònia Vivo El mitocondri, com ja hem comentat, és un gran magatzem de calci, fosfat càlcic → acumula hidroxiapatita (és la base pels ossos).
El mitocondri agafa Ca2+ quan n’hi ha un excés al citosol i n’allibera quan n’hi ha massa poc.
BOX 7: DIGITOXIGENIN: Al segle XVIII, el senyor William Withering (metge) va descriure les propietats d’un abstracte vegetal de la planta Digitalis purpurea. Va extreure la Digitoxigenina, un esteroide que estimula la contracció de la musculatura cardíaca. Provoca l’elevació de la concentració de calci citosòlic ja que inhibeix la bomba ATPasa de Na2+ i K+ de la membrana plasmàtica. Això fa que augmenti la concentració de Na2+ i el sistema respon alliberant Ca2+ del mitocondri (augment el Ca2+ citosòlic).
Aquest calci fa que el cor es contragui → permet allargar la contracció del cor quan es té un atac de cor. (La gent malalta del cor, doncs, prendria nitroglicerina per vasodilatar i digitoxigenina per contraure el cor).
TIPUS DE RESPOSTA GENERADES PEL CALCI Les variacions de calci citosòlic provoquen 2 tipus de resposta depenent del temps: 1) Senyal transitori: està provocat per un augment local i temporal dels nivells de calci citosòlic (segons). El calci funciona com a interruptor: l’augment de la concentració de Ca2+ citosòlic inicia la resposta. La seva disminució, en canvi, la para. Això genera respostes cel·lulars molt breus (de μsegons a segons). Aquests augments locals i temporals són els que engeguen una resposta més sostinguda en el temps (hores) anomenat senyal sostingut.
2) Senyal local: (deriva del transitori). Es genera en una regió localitzada de la cèl·lula. Es posarà en marxa un transductor, una quinasa depenent de calci: la PKC. La PKC amplificarà el senyal i aquest durarà més en el temps.
SENYAL TRANSITORI - VIA CLÀSSICA: L’estímul provoca un augment local (al voltant del receptor que ha rebut l’estímul) i temporal de calci.
L’augment local provoca un seguit de reaccions mitjançant proteïnes fixadores de calci. Hi han dos tipus de proteïnes fixadores de calci (sistemes fixadors de calci): - Bombes de calci ancorades a membrana: es troben a la bicapa lipídica, la membrana del reticle endoplasmàtic i la membrana del mitocondri.
3 Regulació metabòlica – Tema 3.3 - Sònia Vivo - Proteïnes lliures al citosol: són molt més petites. Fixen el calci soluble (ex: calmodulina).
Quan baixa l’estímul, el calci s’allibera de les proteïnes fixadores i retorna als magatzems (reticle i mitocondri) o surt a fora fent que la concentració de calci citosòlic disminueixi i s’apaga l’estímul. Això provoca un senyal molt curt en el temps (transitori).
● Mecanisme de les proteïnes fixadores de calci: La Calmodulina Setsuro Ebashi (1922-2006) va descobrir una proteïna en peixos que fixava calci: la troponina C (molt semblant a la calmodulina).
Tipus de proteïnes que s’uneixen al calci (n’hi han moltes més): 1. Annexines → es troben a la cara interna de la membrana plasmàtica, però s’expressen a l’exterior. Poden ser reconegudes per macròfags fent que la cèl·lula mori (sigui destruïda).
Quan la cèl·lula entra en apoptosi, envia les annexines a fora per tal que siguin reconegudes i s’elimini la cèl·lula.
2. Proteïnes modulades pel calci (ex: Calmodulina (CAM)) → Aquestes proteïnes tenen un domini fixador de calci. Aquestes proteïnes tenen un motiu estructural, un domini, que reconeix específicament el calci. Aquest domini s’anomena nansa EF (EF hand). Aquest domini fixa el Ca2+.
Ex: Calmodulina (CAM): És una proteïna petita (148 aminoàcids). És ubiqua, és a dir, està present a la majoria de les cèl·lules dels éssers vius → si es silencies l’expressió del seu gen, la cèl·lula moriria.
4 Regulació metabòlica – Tema 3.3 - Sònia Vivo La calmodulina actua com un sensor i interruptor del calci.
Té 4 punts fixadors de calci (2 a dalt i 2 a baix) (punts blaus). Aquests punts fixadors són les nanses EF. Té una hèlix que separa els dos caps (asterisc vermell).
Aquesta hèlix permet un gran canvi conformacional.
El calci es fixa d’una manera semblant que l’hemoglobina.
A més calci, més canvi conformacional: el calci fa de modulador.
La calmodulina passa per 3 estats: - Estat de repòs → es troba desplegada. No té calci (la concentració de calci al citosol ha de ser inferior a 10-7M.
- Estat actiu → quan augmenta la concentració de calci (10-5M), fet que passa quan arriba un senyal, la calmodulina fixa el calci i pateix un canvi conformacional (com hem dit, més calci farà que hi hagi un canvi més intens).
- Estat “encès” → un cop plegada, a calmodulina pot interaccionar amb un pèptid present en un seguit de proteïnes. Quan està unida a la proteïna, l’activa. És l’estat funcional: la calmodulina s’uneix a la proteïna diana i fa que aquesta s’activi.
La calmodulina és la principal transductora del senyal de calci transitori (la més important).
5 Regulació metabòlica – Tema 3.3 - Sònia Vivo El sistema s’acaba perquè el calci serà bombejat a fora o entrarà al reticle o al mitocondri.
La nansa EF fixa el calci ja que aquest, respecte la mida de la proteïna, és qui pot establir més interaccions amb la proteïna (és qui forma la interacció més forta i permet que la proteïna canviï conformacionalment) → el calci forma fina a 8 interaccions amb la proteïna i el magnesi, en canvi, en podria formar menys de 6.
- Proteïnes que són activades per la calmodulina: - Proteïnes del metabolisme de nucleòtids cíclics (fosfodiesterases, adenilat ciclasa, la NOsintasa).
- Quinases, com les CaMK quinases I i II; i la MLCK.
- Proteïnes del citoesquelet.
- Bombes ATPàsiques de transport de calci.
- Fosfatases (com la Calcineurina).
BOX 8: INTOXICACIÓ DIARRÈICA PER MOL·LUSCOS: Els mol·luscs filtren l’aigua i s’empassen els dinoflagel·lats. Aquests fan toxines per defensar-se, toxines que queden dins el mol·lusc. Una de les toxines conté àcid ocadaico, el qual inhibeix la fosfatasa i les quinases que ajuda a la contracció. Així que el múscul té el problema que sempre és troba amb contracció constant i per això tens les diarrees.
6 ...

Comprar Previsualizar