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I mediatori chimici sono prodotti da cellule specializzate e sono diffusi nell’organismo da apparati di distribuzione
Sistemi di distribuzione ad ampio raggio
Neuroni neurotrasmettitori
Cellule endocrine ormoni
Sistemi di distribuzione a breve raggio
Secrezione paracrina, autocrina, dipendente da contatto
Risposta a segnali extracellulari
Lenta o Rapida
Alcuni tipi di modificazione cellulare, come la crescita e
la divisione cellulare comportano variazioni
dell’espressione e la sintesi di proteine nuove, per cui
avvengono con tempi relativamente lunghi.
Altri come il movimento cellulare, la secrezione,
particolari risposte metaboliche non coinvolgono il
nucleo cellulare per cui avvengono più rapidamente.
Mediatori chimici o Primi messaggeri
Molecole che interagiscono con una specifica cellula bersaglio o competente
perché dotata di specifici recettori.
Recano il segnale iniziale che scatenerà la risposta cellulare
Determinano modificazioni adattative della attività cellulare
Segnali
I recettori per gli ormoni steroidei sono
spesso fattori di trascrizione che
inducono una risposta cellulare
attivando l’espressione di specifici geni
Recettori intracellulari
Azione dell’Ossido di azoto
(NO) nel rilassamento della
muscolatura liscia nella parete
di un vaso sanguigno
Recettori di superficie
Esistono 3 classi principali di recettori di superficie
1. Recettori annessi a canali ionici
2. Recettori accoppiati alle proteine G
3. Recettori associati ad enzimi
Tutti i recettori di superficie sono proteine allosteriche
• Un dominio extracellulare che contiene il sito di legame per il
mediatore
• Un dominio intracellulare che contiene un sito funzionale
coinvolto, direttamente o indirettamente, nella produzione della
risposta
Direttamente
L’effettore è un dominio funzionale appartenente alla stessa proteina che svolge il ruolo di recettore
Indirettamente
Recettore ed effettore sono molecole indipendenti ma capaci di interagire funzionalmente tra loro tramite uno specifico raccordo molecolare che con la sua attività trasferisce il segnale dal recettore all’effettore
Canale ionico che si apre per effetto della transizione allosterica
provocata dal mediatore chimico e libera una cascata di ioni
denominati secondi messaggeriche determina la risposta finale
(cellule muscolari e cellule nervose)
Il dominio intracellulare del recettore possiede attività enzimatica
che si esprime soltanto quando si lega il mediatore chimico.
Molto spesso l’attività enzimatica è del tipo protein chinasi;
il sito catalitico attivato fosforila una specifica proteina
citoplasmatica che sua volta si attiva e determina la risposta
cellulare.
Direttamente
I recettori accoppiati a proteine G costituiscono la più grande famiglia
di recettori di superficie.
Le proteine G sono sempre composte da 3 subunità proteiche e sono
localizzate nel versante citoplasmatico della membrana cellulare.
Indirettamente
In assenza di segnale il recettore e la proteina G sono inattivi
L’attivazione del recettore determina l’associazione recettore-proteina G
L’associazione induce la subunità alfa a scambiare il GDP con il GTP. Questo fa dissociare la proteina G in una subunitàalfa ed in un complesso beta-gamma
La subunità alfa possiede attività GTPasica
(GTP GDP + P), quindi dopo un breve intervallo idrolizza
il GTP a GDP, si riassocia al complesso beta-gamma
ed il segnale viene interrotto
Tra le molecole effettrici che rispondono alle proteine G ricordiamo:
• Il sistema dell’adenilato ciclasi
• Fosfolipasi C
Recettore – Raccordo –Molecole effetrici
ATP cAMP + pirofosfato
L’adenilato ciclasiè un enzima integrato nella membrana plasmatica, con il sito attivo esposto sul versante citoplasmatico che catalizza la reazione:
Il cAMP è un secondo messaggero di vita breve
Solitamente il cAMP attiva la protein chinasi A che a sua volta può attivare, fosforilandole, vari tipi di proteine
Segnale Adrenalina
Tessuto bersaglio Muscolo Scheletrico
Proteina G – cAMP – PKA
Fosforilazione di enzimi che intervengono nel metabolismo del Glicogeno
Produzione di Glucosio
Primo messaggero
Recettore
Proteina G
Fosfolipasi CInositol Fosfolipide di membrana
Diacilglicerolo Trifosfoinositolo
Protein chinasi C Canali del calcio
Attivazione di enzimi Liberazione di Ca++