Sumários

Tipos de recetores na regulação bioquímica — Chegada do sinal à célula-alvo

25 Fevereiro 2025, 14:00 • Federico Herrera Garcia

Esta classe aborda de forma clara e organizada os principais tipos de recetores envolvidos na comunicação célula-a-célula, destacando mecanismos moleculares, propriedades funcionais e exemplos fisiológicos relevantes.

Etapas da comunicação e papel dos recetores

O processo de comunicação célula-a-célula inclui a síntese/libertação de moléculas sinalizadoras, transporte até à célula-alvo e ligação ao recetor, seguida de transdução do sinal e resposta celular. Os recetores são catalisadores e amplificadores, com domínios de ligação ao ligando (molécula sinalizadora) e domínios efetores. A modularidade dos recetores permite uma enorme diversidade de respostas com mecanismos convergentes, e a especificidade é ampliada pelo tipo de recetor e de ligando.

Propriedades dos recetores e seus ligandos

Os recetores fisiológicos são em grande parte inativos na ausência de ligando, mas apresentam alguma atividade basal.
A afinidade do ligando pelo recetor determina a sensibilidade, mas não necessariamente o grau de ativação.
Ligandos podem atuar como agonistas totais, parciais, inversos ou antagonistas, conforme sua seletividade pelos estados conformacionais do recetor.

Principais tipos de recetores celulares

Canais iónicos controlados por ligando (ionotrópicos)
- Responsáveis por converter sinais químicos em sinais elétricos.
- Incluem canais ativados por ligandos extracelulares (ex: recetores glutamatérgicos NMDA e AMPA), ligandos intracelulares (ex: canais ativados por cAMP), potencial de membrana ou estímulos mecânicos.
- Destacam-se em tecidos excitatórios (nervos, músculos).
Recetores acoplados à proteína G (GPCRs, metabotrópicos)
- Família vasta (800+ GPCRs em humanos), exclusiva de eucariotas.
- Consistem em 7 hélices transmembrana; ativação resulta em sinalização por proteínas G heterotriméricas.
- Diversidade aumentada pela formação de dímeros e variantes de splicing.
- Incluem recetores para hormonas, neurotransmissores e outros ligandos.
Recetores ligados/enlaceados a enzimas
- Receptores com atividade enzimática intrínseca (normalmente quinases) ou associados a enzimas.
- Incluem recetores tirosina-cinase (ex: EGFR, insulina), recetores serina/treonina-cinase (ex: TGF-β/SMAD), e recetores associados a quinases (ex: citocinas/JAK-STAT).
- Ligação do ligando induz dimerização/transfósforilação, ativando cascatas intracelulares.
- Papel chave no crescimento, diferenciação e surviva celular. Alterações podem originar cancros.
Recetores nucleares
- Fatores de transcrição ativados por ligandos lipofílicos (ex: esteróides, hormonas tiroideias).
- Podem estar no citoplasma ou núcleo; funcionam como dímeros, reconhecendo sequências consenso no DNA.
- Incluem recetores endócrinos para hormonas clássicas e recetores órfãos cujo ligando intracelular é desconhecido.
- Regulação direta da expressão génica; importante em metabolismo, resposta ao stress, desenvolvimento.

Diferentes classes e exemplos

Os recetores são agrupados conforme mecanismos de ação, localização e tipos de ligando:
- Canis iónicos: resposta em milissegundos (ex: recetor nicotínico da acetilcolina).
- GPCRs: segundos (ex: recetor muscarínico da acetilcolina).
- Recetores tirosina-quinase, serina/treonina-quinase: horas (ex: recetores de citocinas, insulina, FGFs).
- Recetores nucleares: horas (ex: recetor de estrogénio).

Considerações finais

As células podem expressar vários recetores para o mesmo ligando, proporcionando respostas complexas.
O mesmo ligando pode originar respostas opostas em diferentes tecidos, dependendo do recetor expresso.
Diversidade e versatilidade dos recetores garantem precisão nos processos fisiológicos e adaptação celular.

Síntese e transporte de moléculas sinalizadoras

24 Fevereiro 2025, 12:00 • Federico Herrera Garcia

Esta aula aborda detalhadamente os mecanismos de síntese e transporte de moléculas sinalizadoras na comunicação célula-a-célula, descrevendo as diferentes etapas e tipos de moléculas envolvidas.

Etapas da comunicação célula-a-célula:

Síntese ou presença da molécula sinalizadora e sua libertação.
Transporte da célula emissora até à célula-alvo.
Ligação ao recetor na célula-alvo.
Transdução: transmissão do sinal do recetor a moléculas efetoras intracelulares.
Integração: “interpretação” do sinal no contexto de outros sinais.
Resposta: alteração do comportamento celular.
Terminação do sinal.

Classificação das moléculas sinalizadoras:

Baseada na síntese, armazenamento/libertação, propriedades hidrofílicas/hidrofóbicas e tipo de recetor.

Exemplos de moléculas sinalizadoras:

Proteínas sinalizadoras (citocinas, fatores de crescimento, hormonas peptídicas), moléculas orgânicas pequenas (neurotransmissores, hormonas lipídicas), hormonas gasosas (NO, CO, H2S) e hormonas vegetais.

Armazenamento e secreção:

Podem ser armazenadas em vesículas ou libertadas imediatamente.
A secreção é regulada, frequentemente dependente de estímulos e de Ca2+.

Síntese e transporte:

O tráfego das vesículas segue a via do retículo endoplasmático, Golgi, vesículas secretoras e fusão com a membrana plasmática (exocitose).
Existem vários mecanismos de endocitose (ex.: mediada por clatrina, fagocitose, caveolar, etc.).

Comunicação intercelular:

Diferentes modos: autócrina, parácrina, endócrina, juxtracrina (dependente de contacto), sinais via gap junctions, e comunicação sináptica.
A velocidade e especificidade variam conforme o modo.

Tipos de moléculas sinalizadoras:

Hormonas peptídicas, neuropeptídeos (ex.: insulina, vasopressina, ACTH), fatores de crescimento, neurotransmissores (aminoácidos e derivados), esteroides (derivados do colesterol), eicosanoides, hormonas vegetais.

Processamento e transporte intracelular:

Muitos peptídeos/hormonas sofrem modificações pós-traducionais e são processados em formas ativas durante o seu transporte.
Utilizam diferentes tipos de recetores: GPCRs, recetores tirosina quinase, recetores nucleares (para hormonas lipídicas).

Proteínas de transporte ("carriers"):

Hormonas hidrofóbicas e outras moléculas utilizam proteínas plasmáticas como a albumina, globulinas, transtirretina, entre outras, para circularem no sangue.

Relevância fisiológica:

Exemplos de funções: regulação do metabolismo, crescimento, desenvolvimento, resposta a estímulos, adaptação a ambientes e integração de múltiplos sinais.

O que é a vida?

Vida não é uma substância, mas um processo físico-químico.
Características essenciais: homeostase, organização celular, metabolismo (catabolismo e anabolismo), crescimento, adaptação, resposta a estímulos e reprodução.

Perspetiva evolutiva:

Nada em biologia faz sentido exceto à luz da evolução (Dobzhansky, 1973).
Sobrevivem as espécies mais adaptadas, não necessariamente as mais fortes ou inteligentes.

Classificação dos seres vivos:

Procariontes (bactérias, arqueias) e eucariontes (protistas, plantas, fungos, animais).
Teoria endossimbiótica explica a origem das organelas (mitocôndrias e cloroplastos) a partir de procariontes simbiontes.

Sequências conservadas e consenso:

Sequências biológicas altamente conservadas são fundamentais funcionalmente e evolutivamente.
Consenso refere-se a sequências típicas num dado contexto, mas nem sempre conservadas entre espécies.

Metabolismo e sinalização celular:

Metabolismo inclui todas as reações químicas que mantêm a vida.
Sinalização celular regula funções vitais — comunicação entre células, influenciada pelo ambiente.
Exemplos incluídos: metabolismo da histidina, ativação do fator NF-κB, apoptose, resposta a fatores de crescimento, hormonas e neurotransmissores.

Organização celular e evolução de sistemas complexos:

Transição de procariontes a eucariontes envolveu aquisição de sistemas membranares e organelas especializadas.
Seres multicelulares desenvolveram proliferação celular, especialização e comunicação intermolecular.

Funções reguladas pela sinalização celular:

Metabolismo
Crescimento e divisão celular
Migração celular (ex.: reparação de feridas)
Diferenciação celular
Desenvolvimento embrionário e vegetal
Processamento da informação sensorial (ex.: visão, audição)

Controlo bioquímico e feedback:

Sinalização utiliza pequenas moléculas, modificações pós-traducionais, alterações conformacionais e interações proteicas para regular processos.
Feedback positivo e negativo permitem robustez e controlo dinâmico.

Regulação Bioquímica