CELL SIGNALLING

1. CELL SIGNALLING

2. Comunicazione inter-cellulare • Ogni cellula necessita di una serie di segnali provenienti dall’esterno • Sopravvivenza • Divisione • Differenziamento • Apoptosi • Morte cellulare programmata • Processo attivo che richiede ATP • Può essere attivata anche da mancanza di segnali

3. Sequenza di eventi • Riconoscimento • Dello stimolo sulla superficie esterna della membrana plasmatica • Trasferimento • Dell’informazione attraverso la membrana plasmatica • Trasmissione • Del segnale a molecole specifiche che lo interpretano e lo trasducono • Cessazione • Della risposta in seguito all’eliminazione delle molecole segnale

4. Ligando Extra-cellulare Sito di contatto cellula-cellula Attivazione Enzimi Specifici Cambiamento nell’organizzazione del citoscheletro Cambiamento nella permeabilità agli ioni Attivazione sintesi del DNA e RNA Citoscheletro Matrice Extracellulare

6. Ligandi e Recettori • Recettori • Proteine che ricevono il segnale • Sia sulla superficie cellulare sia all’interno della cellula • Ligandi • Molecole segnale che legano il recettore • Segnali • Secreti all’esterno della cellula • Esposti sulla superficie cellulare

7. Trasduzione del segnale • L’informazione recepita dai recettori viene tradotta e trasferita • Cellule specializzate in grado di produrre molecole che vengono identificate dalle cellule bersaglio per mezzo dei recettori

8. Cascata di segnali • Una volta che la cascata di segnali è attivata • Il segnale viene trasferito all’appropriato comparto cellulare • Trasdotto in forma riconoscibile • Amplificato • Distribuito a più di un bersaglio intra-cellulare • Modulato, se necessario

9. Amplificazione

10. Ligando Recettore Modulazione Amplificazione Divergenza Regolazione dell’espressione genica Regolazione del metabolismo Riorganizzazione del citoscheletro Cascata di segnali

11. Tipi di segnale • Segnali Autocrini • Si legano ai recettori presenti sulla cellula che li secerne • Segnali Paracrini • Si legano e stimolano recettori presenti su cellule adiacenti • Segnali Endocrini • Le cellule producono molecole segnale che vengono secrete nel sangue • Stimolano cellule lontane • Le ovaie nelle femmine e i testicoli nei maschi sono stimolati dagli ormoni prodotti dal cervello

12. Tipi di segnale • Segnali sinaptici • Simili ai paracrini ma vi è una struttura specializzata • Sinapsi • Fra la cellula che origina il segnale e la cellula che lo riceve • Avvengono solo fra cellule con la sinapsi • Neurone e il muscolo controllato dall'attività neuronale • Segnali per contatto cellulare • Avvengono fra cellule che devono avere membrane plasmatiche adiacenti • Le cellule sono influenzate dal loro ambiente più prossimo e dalle molecole segnale provenienti da altre cellule

13. Segnali Autocrini • La stessa cellula li produce e ne è bersaglio • Cellule del sistema immunitario • Anticorpi estranei e fattori di crescita • Innescano il differenziamento e/o la proliferazione • Una sregolata produzione di segnali autocrini può portare allo sviluppo di tumori

14. Cellula Segnalatrice Cellule bersaglio Mediatore locale Segnali Paracrini • Molecole segnale agiscono localmente • Regolano il comportamento delle cellule vicine • Durante i fenomeni di infiammazione e cicatrizzazione, ma anche nel pancreas • Glucagone e somatostatina agiscono sulle cellule secernenti insulina

15. Cellula Endocrina Recettore Ormone Flusso sanguigno Cellula bersaglio Segnali Endocrini • È sempre coinvolto un ormone • Secreto da una cellula endocrina • Trasportato dal sistema circolatorio • Agisce su cellule bersaglio distanti

17. Sinapsi Neurone Assone Cellula bersaglio Soma Neurotrasmettitore Segnali Neuronali • Neurotrasmettitore • Tipo specifico di segnale paracrino • Sinapsi nervo-cellula • Neuroendocrino • Tipo specifico di segnale endocrino • Ipofisi Posteriore • Ossitocina • Surrene • Norepinefrina

18. Cellula segnale Cellula bersaglio Molecola segnale legata alla membrana Segnali da contatto • Interazione fisica tra cellule adiacenti • Svolgono un ruolo fondamentale durante lo sviluppo embrionale

19. Proteine Peptidi Amminoacidi Nucleotidi Steroidi Derivati degli Acidi Grassi Gas disciolti Di cosa sono fatti i segnali?

20. Ormoni Steroidei Derivati dal colesterolo Legano recettori intra-cellulari Molecole non-polari Non accumulati nelle cellule endocrine Si possono somministrare per via orale Ormoni Peptidici Solubili in H2O Legano recettori di membrana Accumulati in vescicole con membrane Di norma non somministrabili per via orale Ormoni

22. Piccoli ormoni steroidei idrofobici • Passano liberamente attraverso la membrana plasmatica per interagire con un recettore nel citosol o nel nucleo • Cortisolo • Estradiolo • Testosterone • Ormoni tiroidei

23. Molecole grandi o idrofiliche • Necessitano di un recettore sulla superficie cellulare • Legame ligando-recettore causa cambiamento nel recettore • Il segnale viene trasmesso all’interno della cellula senza che la molecola segnale vi penetri

24. Recettori • Recettori accoppiati a canali ionici • Convertono i segnali chimici in elettrici • Recettori accoppiati a proteine G • GTP convertito a GDP per attivare le sub-unità funzionali • cAMP • Recettori accoppiati ad enzimi • Il ligando induce l’attivazione di un enzima all’altra estremità del recettore • Chinasi, lipasi, etc

26. Canali Ionici • Proteine trans-membrana • Presenti in cellule eccitabili elettricamente • Neuroni, cellule muscolari, cellule sensoriali • Normalmente coinvolto un Neurotrasmettitore che apre transientemente il canale

27. Recettori accoppiati a canali ionici

31. Recettori accoppiati a proteine G

34. Recettori accoppiati ad enzimiTirosina chinasi

35. Ossido Nitrico (NO) • Gas disciolto • Prodotto secondario del metabolismo dell’aminoacido arginina • Passa facilmente attraverso le membrane • Cellule endoteliali dei vasi lo rilasciano come messaggero per le cellule muscolari lisce • Si rilassano ed aumenta il flusso sanguigno

37. Eicosanoidi e Leucotrieni • Molecole segnale contenenti lipidi • Legano recettori sulla superficie cellulare • Effetto Autocrino e Paracrino • Prostaglandine, prostacicline, trombossani e leucotrieni • Stimolano l’aggregazione delle piastrine • Infiammazione • Contrazione muscolo liscio • Aspirina ed anti-infiammatori inibiscono la formazione di queste molecole

38. Fattori di Crescita • Polipeptidi che possono agire su diversi tipi cellulari oppure solo su uno specifico tipo • Promuovono la crescita • Influenzano la motilità e la contrattilità cellulare • Stimolano il differenziamento • Inducono la proliferazione modificando l’espressione genica

39. Fattori di Crescita • EGF-epidermal growth factor • PDGF-platelet derived growth factor • FGF-fibroblast growth factors • TGF--transforming growth factor • VEGF-vascular endothelial growth factor • Citochine • CSF-colony stimulating factor

40. Interazioni cellula-ECM • L’interazione con la matrice extra-cellulare innesca una serie di segnali • Proteoglicani • Grosse molecole a base di zuccheri che attraggono H2O • Proteine fibrose • Collagene ed Elastina • Glicoproteine adesive • Fibronectina, Integrine

42. Apoptosi dipende dai segnali • Periodo di vita determinato • Manifestazione di una funzionalità alterata • Selezione clonale dei linfociti autoimmuni • Sviluppo embrionale • Spazi inter-digitali • Cellule infettate da virus oppure con mutazioni • Le cellule morte vengono fagocitate dai macrofagi