Transdução de Sinais e Receptores

A transdução de sinais é o conjunto de processos pelos quais uma célula deteta um sinal externo e o converte numa resposta intracelular. Uma molécula sinalizadora liga-se a um recetor — na superfície celular ou dentro da célula — o que inicia uma cascata de eventos moleculares que retransmite, amplifica e integra a informação antes que a célula responda. Os recetores são o ponto de entrada desta conversão, conferindo às células a especificidade para reagir a sinais particulares.

Definition

A transdução de sinais é a conversão de um estímulo extracelular ou intracelular, detetado por um recetor específico, numa sequência de eventos bioquímicos intracelulares que produzem uma resposta celular.

Scope

A entrada abrange as principais classes de recetores (recetores acoplados à proteína G, recetores tirosina quinases e recetores intracelulares), os componentes de retransmissão que propagam os sinais (proteínas G, proteínas quinases e fosfatases, e pequenas GTPases), e os princípios de amplificação, integração e terminação. Trata a sinalização como um tópico de referência em biologia celular e não como orientação clínica.

Core questions

• Como um recetor distingue o seu sinal do fundo molecular?
• Como um evento de ligação na superfície é retransmitido para o citoplasma e o núcleo?
• Como os sinais são amplificados, mas mantidos específicos?
• Como as cascatas de sinalização são desligadas e reiniciadas?

Key concepts

• Ligação ligando-recetor e especificidade
• Recetores acoplados à proteína G
• Recetores tirosina quinases
• Recetores intracelulares (nucleares)
• Cascatas de proteínas quinases
• Sinalização por MAP quinase
• Amplificação, integração e terminação de sinais

Key theories

Fosforilação proteica reversível como um interruptor de sinalização

As proteínas quinases adicionam e as fosfatases removem grupos fosfato, atuando como interruptores opostos que ligam e desligam as proteínas de sinalização; esta modificação covalente reversível é um mecanismo central para propagar e regular os sinais.

Interruptores moleculares GTPase

As proteínas G heterotriméricas e pequenas ciclam entre estados ativos ligados a GTP e inativos ligados a GDP, com reguladores que promovem a ativação ou aceleram a hidrólise de GTP, fornecendo controlo de ligar/desligar temporizado da sinalização a jusante.

Mechanisms

Uma molécula sinalizadora liga-se a um recetor com alta especificidade. Os recetores de superfície celular dividem-se em classes principais: os recetores acoplados à proteína G ativam proteínas G heterotriméricas que atuam como interruptores moleculares; os recetores tirosina quinases dimerizam e autofosforilam para recrutar efetores a jusante; e os sinais lipofílicos atravessam a membrana para alcançar recetores intracelulares que atuam na expressão génica. A jusante, os sinais são propagados em grande parte pela fosforilação proteica reversível, na qual quinases e fosfatases ligam e desligam proteínas-alvo, e por pequenas GTPases que ciclam entre estados ligados a GTP e GDP. Cascatas de múltiplos níveis, como as vias das MAP quinases, amplificam e direcionam os sinais, enquanto a mesma arquitetura permite a integração de múltiplas entradas. A internalização do recetor por endocitose liga a sinalização ao tráfego e ajuda a terminar ou redirecionar a resposta. A terminação — através da atividade da fosfatase, hidrólise de GTP e regulação negativa do recetor — reinicia o sistema para o próximo sinal.

Clinical relevance

A transdução de sinais governa como as células respondem a hormonas, fatores de crescimento e neurotransmissores, e a sinalização alterada é central para a compreensão de muitos processos de doença, razão pela qual os recetores e as enzimas de sinalização são amplamente estudados como alvos de medicamentos. Esta entrada descreve os mecanismos de sinalização para referência e não constitui uma base para diagnóstico ou tratamento.

History

O conceito de recetor e a descoberta do AMP cíclico como segundo mensageiro em meados do século XX estabeleceram que os sinais de superfície são retransmitidos para o interior da célula. As décadas subsequentes resolveram as principais famílias de recetores, o papel das proteínas G e dos interruptores GTPase, e o lugar central da fosforilação proteica reversível, com cascatas de quinases como as vias das MAP quinases a tornarem-se estruturas organizadoras. Trabalhos mais recentes integraram a sinalização com o tráfego de membrana, mostrando que a endocitose molda a duração e a localização dos sinais.

Key figures

• Tony Hunter
• Elliott M. Ross
• Mark von Zastrow

Seminal works

• hunter-1995
• ross-wilkie-2000

Frequently asked questions

O que é um recetor na sinalização celular?

Um recetor é uma proteína que se liga especificamente a uma molécula sinalizadora e, após a ligação, inicia uma resposta intracelular; os recetores podem estar na membrana plasmática ou dentro da célula, dependendo se o sinal pode atravessar a membrana.

Como os sinais são amplificados dentro da célula?

Cada recetor ativado pode desencadear muitas moléculas a jusante, e cascatas de quinases de múltiplos níveis e segundos mensageiros multiplicam o efeito, de modo que um pequeno número de eventos de ligação pode produzir uma grande resposta celular.