TP4 Optogenetica

24 Maio 2023, 12:30 • Federico Herrera Garcia

A Optogenética utiliza o poder da engenharia genética para poder controlar os eventos de sinalização através da luz em comprimentos de onda específicos. Para isso, os investigadores utilizam proteínas que alteram a conformação em resposta à luz, e introduzem-nas em células e organismos. As proteínas optogenéticas podem ser canais iónicos que podem controlar a transmissão sináptica nos neurónios ou as propriedades excitatórias de outras células excitáveis, tais como células cardíacas, células musculares esqueléticas. Mas também podem ser proteínas que tendem a interagir com outras proteínas em resposta à luz, tais como o sistema Cry2. Os estudantes conheceram estes métodos com a visualização de alguns vídeos e a leitura de um interessante artigo de investigação. Após uma sessão de perguntas e respostas em sala de aula e debate, os alunos fizeram o exame sobre o conteúdo destes recursos.

Recursos:

Video 1, Nature (5 min): https://youtu.be/I64X7vHSHOE

Video 2, Optogenetics at EMBL (10 min): https://www.youtube.com/watch?v=Y86kusSJC4Y

Research Article: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5117147/

Transdução IV: A via da PI3K/Akt e as RhoGTPases

24 Maio 2023, 11:00 • Federico Herrera Garcia

Estendemos a classe anterior para rever mais detalhadamente um caminho kinase muito importante com grandes diferenças em relação aos caminhos clássicos MAPK, e explicar mais detalhadamente uma subfamília particular de proteínas G conhecidas como RhoGTPases. PI3K não é uma proteína cinase, mas uma inositol-fosfato cinase, e isto deu-nos a oportunidade de recordar o importante papel dos segundos mensageiros e, em particular, dos lípidos de membrana na sinalização celular. A actividade da PI3K é contrariada pela fosfatase PTEN, que desfosforila os IPs. Ambos são relevantes para o desenvolvimento, cancro, e outros fenómenos fisiopatológicos. Descrevi as vias a jusante controladas pela PI3K via Akt. Beta-catenin, mTOR, família FoxO, família Bcl-2, e o papel contra-activo do PP2A na actividade do Akt. Os processos celulares governados por estas vias são utilizados como exemplo da sua relevância. 

A parte dedicada aos RhoGTPases permite-nos

1) descrever o GDI, um elemento de sinalização característico destes GTPases versus outros membros da superfamiy Ras; 

2) dar ênfase à relevância dos domínios conservados para desempenhar funções específicas; e

3) descrever CAAX, outro domínio proteico que permite o recrutamento de proteínas para a membrana quando estas são pré-niladas (um importante PTM)

TP4 Optogenetica

23 Maio 2023, 15:30 • Federico Herrera Garcia

A Optogenética utiliza o poder da engenharia genética para poder controlar os eventos de sinalização através da luz em comprimentos de onda específicos. Para isso, os investigadores utilizam proteínas que alteram a conformação em resposta à luz, e introduzem-nas em células e organismos. As proteínas optogenéticas podem ser canais iónicos que podem controlar a transmissão sináptica nos neurónios ou as propriedades excitatórias de outras células excitáveis, tais como células cardíacas, células musculares esqueléticas. Mas também podem ser proteínas que tendem a interagir com outras proteínas em resposta à luz, tais como o sistema Cry2. Os estudantes conheceram estes métodos com a visualização de alguns vídeos e a leitura de um interessante artigo de investigação. Após uma sessão de perguntas e respostas em sala de aula e debate, os alunos fizeram o exame sobre o conteúdo destes recursos.

Recursos:

Video 1, Nature (5 min): https://youtu.be/I64X7vHSHOE

Video 2, Optogenetics at EMBL (10 min): https://www.youtube.com/watch?v=Y86kusSJC4Y

Research Article: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5117147/

Transdução V: Transmissão sináptica

23 Maio 2023, 14:00 • Federico Herrera Garcia

Terminámos o módulo de sinalização celular fornecendo uma visão mais profunda da transmissão sináptica. Revimos os conceitos de transmissão neuronal, propriedades passivas dos neurónios, potencial de membrana e potencial de acção. Descrevemos a estrutura dos canais iónicos e como estes participam na transmissão neuronal. Isto deu-nos a oportunidade de falar da optogenética como uma ferramenta de engenharia para controlar a sinalização celular por meio da luz. Utilizei o tempo restante para utilizar a minha própria investigação para fazer uma integração final dos conceitos que revimos através deste módulo. Estamos actualmente a concentrar a nossa investigação no factor de transcrição STAT3. Este factor é activado por fosforilação por JAK kinases que estão associadas a certas citocinas e receptores de factores de crescimento. Estes receptores são heterodímeros obrigatórios, em oposição aos receptores de tirosina cinase, que são mais comumente homodímeros. Descrevemos outros PTMs que controlam a homodimerização STAT3, a localização intracelular e a função transcripcional. Uma vez activado, o STAT3 acumula-se no núcleo, onde se liga a elementos de resposta específicos no ADN, forma complexos com outras proteínas, é ainda modificado, e activa a transcrição de uma série de genes, frequentemente relacionados com a sobrevivência e proliferação celular. Todos estes são excelentes exemplos de moedas de sinalização.

TP3 Apoptosis

17 Maio 2023, 12:30 • Federico Herrera Garcia

A apoptose é um mecanismo fisiológico para a morte celular controlada com forte relevância para condições patológicas como a doença de Alzheimer ou o cancro. É essencialmente diferente da necrose, onde não há eventos de sinalização que mediem a morte celular, mas sim uma degradação física dos componentes celulares. Há vários caminhos envolvidos, e são um excelente exemplo dos conceitos-chave que explorámos neste módulo. Estes incluem a clivagem proteica como mecanismo de PTM e de degradação, a formação de poros por interacções proteína-proteína, a translocação de moléculas de sinalização entre diferentes compartimentos celulares, e a existência de cascatas de sinalização. Os materiais fornecidos permitiram que os estudantes se familiarizassem com os detalhes moleculares deste processo. Após uma aula de perguntas e respostas e discussão dos conceitos, os alunos fizeram o exame sobre estes materiais.

Recursos:

Video:  https://youtu.be/jXouy_5tfmU

Additional general information, apoptosis vs necrosis: https://youtu.be/1vaEVcMfa1E

Research Article: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6459836/

Review article support: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/32203277