Bioquímica - Sinalização Celular

Medicina - UFCG\nAula 1 - Bioquímica (22/02/2021)\nYahana Estrela\n\nSinalização celular: receptores e transdução de sinais I\n\n- A função das células é coordenada e controlada por sinais químicos, que são secretados por uma determinada célula para agir em outras células ou nela própria, através de um receptor.\n\n- Mensageiros químicos: fazem a comunicação entre células. Eles interagem com receptores, produzindo uma cascata de eventos.\n\n- Os sinalizadores podem ser hormônios, neurotransmissores, peptídeos, dentre outras substâncias.\n\n- Os receptores podem ser enzimas, proteínas de membrana, canais iónicos, proteínas intracelulares, etc. Podem estar presentes na membrana, no citoplasma ou no núcleo. Porém, a maioria está na membrana.\n\n- Quando há uma ligação do sinalizador com o receptor ocorre uma sinalização celular que irá gerar uma resposta.\n\nPara cada receptor acontece uma sinalização celular\n\nQuestionamentos:\n- Como isso funciona?\n- Quais os principais receptores?\n- Como podemos entender por ativação?\n\n- Sempre que forem neurotransmissores que precisam de ação rápida, geralmente, o receptor é do tipo canal iônico.\n- GABA: neurotransmissor inibitório -> canal iônico de cloreto\n- Glutamato: neurotransmissor excitatório -> canal iônico de sódio\n\n- Tudo o que envolve transcrição gênica/síntese de proteína o efeito é mais demorado, porém mais prolongado.\n\n- O receptor nuclear (de hormônios) é o que rende mais lento. Está dentro da célula, no citoplasma na forma inativa, esperando o hormônio não seja já o receptor já expresso para gerar o núcleo, regulando a expressão de genes semelhante a transcrição gênica e, por isso é demorado.\n\nO tipo de receptor envolvido muda completamente a resposta e o tempo de resposta.\n\n- Adrenalina: vasoconstrição ou vasodilatação? Depende do receptor.\n- Alfa 1: vasoconstrição\n- Beta2: vasodilatação\n\n- O vaso do músculo tem que estar dilatado para que retorne. Logo, em algumas vias leva vasodilatação.\\n- A densidade de receptores para vasoconstrição (alfa 1) é maior do que a de vasodilatação (beta2).\n\n- A ação depende do receptor.\n\n- Sinalização celular\n\nAlguns tipos de sinalização:\n- Paracrina: age nas células vizinhas à célula que produziu a substância.\n- Autócrina: age na própria célula que o produziu\n- Endócrina: chega à célula através da corrente sanguínea.\n\n- Etapas da sinalização celular:\n1. O mensageiro químico é secretado por uma célula específica em resposta a um estímulo;\n2. O mensageiro químico é liberado e é transportado para a célula-alvo;\n3. A ligação do mensageiro acarretam induz uma resposta;\n4. O sinal cessa e é terminado. Substâncias de sinalização celular:\n- Proteínas, catecolaminas, hormônios esteroides, eicosanoides, óxido nítrico, gaba e glutamato. Eles podem atuar a longa distância, mas requerem sempre um receptor.\n\n- Diferentes tipos de resposta:\n- Neurotransmissão GABAergica ou Glutamatérgica: resposta rápida\n- Aldosterona/cortisol: efeito demorado/receptor nuclear.\n\nAINES bloqueiam a COX (presente no processo inflamatório), tendo a COX como receptor. Resposta rápida. Além de anti-inflamatórios, podem ser considerados analgésicos. Inflamação.\n\nAINES inibem toda a COX, mito a da inflamação (COX-2), o que afeta o estômago, por exemplo, visto que os prostaglandinas induzem a produção de muco estomacal para proteger o estômago, podendo até mesmo causar gastrite pelo indiscriminado.\n\nA diminuição do ácido gástrico pode causar anemia, aumento do risco de infecções, diminuição da absorção de nutrientes (cálcio, b12, ferro), etc.\n\nMedicamentos de câncer atuam apenas nas células cancerígenas, por isso há efeitos adversos sobre cabelo, náuseas, vômitos. Eles atuam em todas as células láveis, que possuem rápida divisão celular.\n\n4 principais tipos de receptores:\n- Tipo 1: acoplado a canal iônico -> receptor ionotrópico\n- Tipo 2: acoplado a proteína G\n- Tipo 3: acoplado a tirosina quinase\n- Tipo 4: acoplado a transcrição de DNA -> nuclear\nOBS: Temos que saber processos bioquímicos de sinalização nuclear desses quatro receptores. Toda a cascata.\n\nSinalização celular: receptores e transdução de sinais II\n\nPrimeira família de receptores apresentada: acoplado a canal iônico: ionotrópico\n- Despolarização: saída de cálcio\n- Hiperpolarização: potássio e cloro\n- Efeito excitatório: nicotínico\n\nSegunda família de receptores apresentada: G: metabotrópico\n- Envolvem principalmente na transmissão sináptica rápida\n- Ligação do agonista promove a abertura do canal\n- Exemplo: glutamato, GABA, ACh, benzodiazepínicos.\n\nTerceira família de receptores apresentada: acoplado a quinase.\n- Fosforilação de proteínas\n- Transcrição gênica\n- Mais lento. Receptor para citocina, para insulina, para fator de crescimento.\n\nQuarta família de receptores apresentada: receptor nuclear.\n- Transcrição gênica\n- Síntese de proteína\n- Receptor de hormônios esteroides. Mais lento de todos.\n\nAtividade de casa:\n- Responder caso clínico\n- Lipocortina e GC -> pesquisar\n- Lipocortina e a diminuição do processo inflamatório -> pesquisar. Medicina - UFCG\nAula 2 - Bioquímica (23/02/2021)\nYahana Estrela\n\nSinalização celular: receptores e transdução de sinais II\n\nReceptores do Tipo 1: canais iônicos\n\n- Produzem respostas do tipo mais rápida, em milissegundos.\n- Vários neurotransmissores e várias substâncias fisiológicas atuam nesses receptores: GABA, glutamato, acetilcolina (canal iônico e acoplado à proteína G também), etc.\n\n- O efeito celular depende do canal iônico. Por exemplo, se for canal do sódio: excitatório (despolarização); se for canal de cloro: inibitório (hiperpolarização).\n\nEstrutura fundamental:\n- Constituída de 4 a 5 subunidades.\n- Sendo que cada unidade da cadeia polipeptídica contém 4 α-hélices transmembranárias -> passam de um lado da membrana para outro, para que não consiga entrar do tipo a célula.\n\n- Cada α-hélice contém entre 20 aminoácidos.\n- A β-hélice, que é hidrofóbica, forma o domo de ligação do eixo para abri o canal.\n\n- O receptor nicotínico é um receptor de sódio (excitador) e possui forma circular, com 5 subunidades: 2 alfa, 1 beta, 1 sigma e 1 delta.\n\nA nicotina é uma substância presente no cigarro e causa dependência. Ela ativa o receptor nicotínico, presente também no sistema nervoso central. Esses receptores nicotínicos do SNC são responsáveis pela ligação da acetilcolina. O efeito da acetilcolina nesse receptor ocasiona uma liberação de dopamina no sistema límbico. Quando uma pessoa fuma, a nicotina ativa o receptor nicotínico do SNC e estimula a liberação de dopamina, gerando sensação de prazer e bem-estar, ativando o sistema de recompensa, ocasionando dependência. O indivíduo tenta parar de fumar, o tratamento é fornecido na nicotina na forma de adesivo ou pastilhas, evitando que ele procure a comida, preenchendo um vazio interno a ser mantido controlado. Além disso, o uso de nicotina através do adesivo ou de pastilhas também livra a pessoa das substâncias cancerígenas existentes no cigarro.\n\nQuantas moléculas de acetilcolina são necessárias para abrir o canal iônico nicotínico?\nPrecisa-se de duas moléculas de acetilcolina.\n\n- O receptor fisiológico existe, mas substâncias exógenas (toxinas ou medicamentos, por exemplo) também podem ativá-lo.\n\nExistem dois tipos de canais iônicos, sendo eles:\n- Canais iônicos regulados/ativados por ligantes:\n- Envolvem principalmente na transmissão sináptica rápida\n- Ligação do agonista promove a abertura do canal\n- Exemplo: glutamato, GABA, ACh, benzodiazepínicos.\n\n- Canais iônicos regulados por voltagem\n- Nota: Quando há mudança de carga e há um potencial de carga na membrana; medidores do sinal nem um tipo específico.\n\n- Exemplo: quando um potencial de carga muda, abre-se o canal, levando a dor. Carbamazepina.\n\n- No nosso organismo existem vários receptores canais iônicos/ionotrópicos. Cada neurotransmissor possui seu receptor, com nomenclatura específica. Exemplo: Acetilcolina -> receptor nicotínico; GABA -> GABAc; glutamato -> NMDA. Todos esses citados são canais iônicos ativados por ligantes. Por que os benzodiazepínicos causam dependência? O canal iônico possui o sítio de ligação do agonista. Se houver ativação frequente do canal o organismo vai começar a fazer uma mudança conformacional no canal para diminuir a afinidade (com a finalidade de manter a homeostase). Dessa forma, a resposta do medicamento é diminuída gradativamente. Esse processo é de desensibilização do receptor, ou seja, o efeito do receptor vai diminuindo pelo uso contínuo de determinado medicamento. Para solucionar, tem que parar o uso para que o organismo volte ao normal e buscar outros tratamentos para evitar esse problema. O efeito de desensibilização pode ocorrer com muito açúcar, por exemplo. O pâncreas libera insulina. O excesso de insulina atuando muito o receptor, fazendo que ele fique desensibilizado, ocasiona o quadro de resistência à insulina ( diabetes mellitus tipo 2), sendo necessário o uso de metformina (ajuda o organismo a voltar ao normal). Portanto, o processo de desensibilização pode acontecer tanto com substâncias exógenas quanto endógenas.\n\nAtividade de casa 1\nDown regulation: regulação para baixo. Up regulation: regulação pra cima.\n\nO paciente com esquizofrenia, bioquimicamente aumentará a sensibilidade para os hormônios específicos. Ela ocorre quando a célula produz mais receptores, a célula diminui a degradação de receptores ou ativa os receptores já presentes. Se tem uma baixa concentração do hormônio no sangue a célula aumenta o número de receptores, aumenta a chance de hormônio interagir com receptor, ou seja, aumenta a sensibilidade. O hormônio também pode causar a célula para fazer o up regulation. Down-regulation é quando a célula diminui a sensibilidade do hormônio, diminuindo o tanto de receptores disponíveis.\n\nGABA possui sítio de ligação para álcool, do GABA, do benzodiazepínico, dos hormônios esteroides (por isso durante a TPM a mulher fica emocionalmente afetada).\n\nO álcool, incidentalmente, possui resposta secretória, estimulando liberação de dopamina e outros neurotransmissores, porém, o efeito do álcool é depressor do SNC.\n\nPor isso o golfe do ponto de vista cinético é feito com um benzodiazepínico e álcool. Os dois, claro, ocorrem em nível depressor e andam no SNC. Na relação de dependência, do desastre da desregulação do bulbo, os dois, a depressão neuronal é tão grande que pode permitir a pessoa não fazer uso de álcool durante uma medicalização.\n\nUm exemplo da ação do canal iônico ativado/regular do voltage é quando o sódio voltagen dependente. Esses canais da sódio voltage dependente elevam suas transmissões da dor para periferia da neural espinhal. Quando a corrente sofre um corte, por exemplo, é comum que o elevado do SNC, através de descargas neuronais e através de transmissões pelo stress do canal de sódio voltagen dependente.\n\nAs fibras envolvidas na transmissão do SNC se elevaram a TPM e as células da SNP se despregaram a baixa intensidade. Recapitulando Canais iônicos:\n\nÉ o mecanismo de ação dos neurotransmissores rápidos;\nA resposta fisiológica ocorre em milissegundos;\nNão envolve segundos mensageiros (é diferente de proteína G, pois não tem produtos de ativação enzimática);\nExemplos: Acetilcolina  receptor nicotínico; GABA  GABAa; glutamato  NMDA.\n\nReceptores do Tipo 2: acoplados a proteína G\n\nTambém chamado de receptor metabotrópico. Um dos principais receptores envolvidos em respostas bioquímicas, fisiológicas e farmacológicas.\n\nÉ um receptor composto por 7 α-hélices transmembranas. Na parte interna esse receptor está acoplado a proteína G.\nA proteína G é o que exerce essa proteína está conectada a uma molécula de GDP.\n\nA proteína G é composta por três subunidades:\n- A subunidade alfa, subunidade beta e subunidade gama.\n\nA molécula de GDP está conectada à subunidade alfa. A subunidade alfa está ligada à subunidade gama.\n\nQuando o agonista se liga no receptor promove uma determinada alteração conformacional: os hélices começam a se mexer. A energia da ligação do agonista com o receptor passa imediatamente para proteína G. Na proteína G, GDP armazena a energia, transformando-se em GTP. Dessa forma, tem-se alfa ligado a GTP e este ligado a plasma. Isso faz com que essa proteína G se solte do receptor e se abra em duas partes: alfa ligada a GTP e a outra ligada a gama.\n\nAlfa-GTP é quem continua a sinalização, gastando energia. A energia passa para proteína G, para a subunidade alfa-GDP. A alfa-GTP se transforma em alfa-GTP e ocorre a separação da proteína G em alfa-GTP e beta-gama. 1. Alfa-GTP inibe a adenosina-ciclase. O que diminui os níveis de AMPc.\n\n2. A diminuição do AMPc (segundo mensageiro) vai diminuir a ativação da PKA.\n\n3. PKA gera o efeito celular.\n\nOBS: Gi sempre vai ser efeito inibitório, devido à ausência ou diminuição do AMPc, enquanto segundo mensageiro.\n\nAcetilcolina no coração diminui os batimentos cardíacos e a força de contração. Isso ocorre devido ao receptor da acetilcolina no coração. Acetilcolina possui receptores musculares e nicotínicos. Os musculares podem ser: M1, M2, M3, M4 e M5. Os que possuem numeração maior são acoplados a G1 e os que possuem numeração menor iam ligados a Gq. O que está no coração é M2.\n\nDúvidas dos alunos na 2ª aula:\nNão. Na verdade, o principal alvo dos AINES é bloquear a COX. Agora um canal iônico não é o principal mecanismo de ação deles, embora artigos falem que eles podem bloquear alguns tipos de canal iônico voltagem, mas há o efeito rápido quando comparado ao CG pois bloqueia a enzima, mas não é por ser de canal iônico. Canal iônico geralmente é neurotransmissor.\n\nExistem receptores já ligados às proteínas?\nO receptor acoplado a proteína G ou receptores acoplados a quinase estão acoplados a proteínas.\n\nA Gi e a Go em conjunto regulam ou quê?\nA Gi/Go  alfa-GTP tanto inibe adenosina-ciclase quanto regula atividade da cAMP celular.\n\nNenhum AINES tem receptor iônico?\nNão. Na verdade, o principal alvo dos dois ainda é bloquear a COX. Agora um canal iônico não é o principal mecanismo de ação deles, embora artigos falem que eles podem bloquear alguns tipos de canal iônico voltagem, mas há o efeito rápido quando comparado ao CG pois bloqueia a enzima, mas não é por ser de canal iônico. Canal iônico geralmente é neurotransmissor. 2. Ocorre mudança conformacional, o que gera energia. A energia passa para proteína G, para a subunidade alfa-GDP.\n3. Alfa-GDP se transforma em alfa-GTP e ocorre a separação da proteína G em alfa-GTP e beta-gama.\n4. Alfa-GTP regula o canal iônico para gerar um determinado efeito celular.\n\nA proteína G que regula canal iônico é a G0.\nQuando a proteína G regula canal iônico não há participação de segundo mensageiro, pois não tem ativação/inibição de enzimas.\nA parte da proteína G que vai interagir/regular a atividade do canal iônico é alfa-GTP.\n\nDentro da proteína G, o subtipo que tem uma ação mais rápida é G0, pois não precisa ativar/inibir enzima. A ação é direta, em que alfa-GTP vai regular diretamente um canal iônico. O efeito celular está relacionado ao processo de entrada ou saída de um determinado íon.\n\nSinalização celular – Proteína G/0\n1. O agonista/ligante se liga e ativa o receptor acoplado à proteína G (GPCR).\n\n✔️ Receptor de membrana, que na parte interna tem um domínio quinase. Ou seja, um domínio que ao ser ativado irá fosforilar diversas proteínas.\n\nA Resposta Fisiológica ocorre de minutos a horas (dependendo do ligante)\n\n✔️ Fosforilação da tirosinas das proteínas-alvo (receptor principal).\n\nO ligante leva a uma dimerização do receptor.\n✔️ Dimerização – fosforilação de resíduos de tirosina do receptor – alta afinidade para proteínas (ex. com SH2)\n\nDesencadeamento de uma cascata de quinases culminando com a resposta. As proteínas que fazem parte da cascata mudam de cor como efeito.\n\nExemplos: Receptores da Insulina, receptores do fator de crescimento e ectônicas.\n\nÉ importante que ocorra a dimerização porque as proteínas são ativadas se tiverem duas unidades próximas. Significa dizer que o receptor não está sozinho na sua atividade, e as quinases irão se autossufalar ao se aproximar, dando início à cascata de quinase: sequência de várias proteínas sendo fosforiladas e ativadas até a mensagem chegar ao núcleo da célula, no entanto, sem dizer a proteína e o efeito celular.\n\nResumo: O receptor Gi é uma mistura do receptor Gi com o receptor Go. Alfa-GTP vai inibir adenilato ciclase, diminuindo os níveis de AMPc e vai regular atividade do canal iônico ao mesmo tempo. Visto que Gi, geralmente, produz uma resposta inibidora, o canal iônico também terá efeito de inibição, potencializando o efeito.\n\nReceptor tipo 3: Acoplados à proteína quinase\n\nSinalização celular - acoplados a proteína quinase\n1. Agonista se liga ao receptor, ocorre mudança conformacional.\n2. Aproximação de um receptor idêntico (dimerização).\n3. Autofosforilação.\n4. Cascata de quinases.\n5. Transcrição gênica.\n6. Síntese/inibição de proteínas.\n7. Efeito celular.\n\n✔️ Nem todo receptor acoplado à quinase é do tipo tirosina-quinase, existem receptores acoplados à serina. Receptor tipo 4: Nuclear\n\n⚠️ Sinalização celular (com exemplo: glicocorticoides)\n1. O agonista entra na célula ao fazer difusão simples, porque ele é lipossolúvel.\n\n2. O agonista se liga e ativa o receptor que está no citoplasma, liberando os proteínas do choque térmico (são essas proteínas que estabelecem o receptor para que ele fique em forma nativa, no citoplasma).\n\n3. O complexo agonista/receptor migra para o núcleo na forma de dimero.\n\n4. Receptor intracelular (forma inativa) ou receptor nuclear (forma ativa), diferentes dos outros.\n\nGrandes proteínas intracelulares solúveis.\n\nResposta Fisiológica ocorre em horas e até dias, é mais lenta, dado ao transcrição gênica.\n\n5. Regulação da transcrição de DNA\n6. Síntese de proteínas e efeitos específicos.\n\n✔️ Receptores dos hormônios esteroides, por exemplo, receptor de hormônio D e ácido retinóico.\n✔️ Receptor está dentro da célula, então o hormônio ou substância tem que entrar por difusão simples para dentro da célula.\n\nResumo: Agonista age no receptor -> ativação do receptor migra para o núcleo e se liga no DNA -> regulação da transcrição gênica, síntese de proteínas -> efeito celular.