Mecanismos e Vias de Transdução de Sinal
A transdução de sinal é o conjunto de processos moleculares pelos quais uma célula converte um estímulo extracelular, como um hormônio, fator de crescimento ou neurotransmissor, em uma resposta intracelular específica. Esta área reúne os mecanismos e vias centrais através dos quais os sinais são recebidos na superfície celular, retransmitidos e amplificados dentro da célula, e traduzidos em mudanças no metabolismo, expressão gênica, movimento ou destino.
Definition
A transdução de sinal é o processo pelo qual um sinal extracelular ou intracelular é detectado por um receptor e propagado através de uma série de eventos moleculares, frequentemente envolvendo segundos mensageiros e modificações proteicas reversíveis, para produzir uma resposta celular regulada.
Scope
A área orienta o leitor para os componentes recorrentes da sinalização celular: receptores, segundos mensageiros, a fosforilação reversível de proteínas por quinases e fosfatases, GTPases heterotriméricas e pequenas, e cascatas de proteína-quinase. Trata-os como tópicos bioquímicos e moleculares e remete para as entradas detalhadas dos tópicos (segundos mensageiros, fosforilação de proteínas e quinases, sinalização de receptores acoplados à proteína G, cascatas de MAP quinase e sinalização de cálcio), em vez de servir como orientação clínica.
Sub-topics
Core questions
- Como uma célula detecta um sinal específico entre muitos estímulos concorrentes?
- Como um sinal é amplificado, retransmitido e, finalmente, desligado?
- Como componentes de sinalização compartilhados produzem resultados distintos e específicos do contexto?
Key concepts
- Receptor
- Ligante e primeiro mensageiro
- Segundo mensageiro
- Fosforilação reversível de proteínas
- Amplificação de sinal
- Cascata e rede de sinalização
- Terminação e dessensibilização de sinal
Mechanisms
A maioria das vias começa quando um ligante se liga a um receptor, seja na superfície celular (para sinais hidrofílicos) ou intracelularmente (para sinais permeáveis à membrana). Receptores ativados desencadeiam eventos a jusante através de um pequeno conjunto de estratégias conservadas: geração de segundos mensageiros difusíveis, como AMP cíclico, trifosfato de inositol, diacilglicerol e íons cálcio; fosforilação reversível de proteínas-alvo por quinases, oposta por fosfatases; e mudança conformacional de proteínas de ligação a GTP entre estados ativos e inativos. Essas etapas amplificam o sinal original e permitem que ele seja integrado em redes ramificadas, de modo que os mesmos componentes podem produzir resultados diferentes dependendo do contexto celular.
Clinical relevance
Como as vias de sinalização governam a proliferação, diferenciação e sobrevivência, sua desregulação está subjacente a muitas doenças, e várias classes de medicamentos atuam em componentes de sinalização, como receptores e quinases. Esta área descreve os mecanismos em um nível de referência para apoiar a compreensão dessa literatura; não é uma base para decisões individuais de diagnóstico ou tratamento.
Evidence & guidelines
O conhecimento nesta área deriva de estudos bioquímicos, estruturais e genético-moleculares, em vez de ensaios clínicos, portanto, a literatura de apoio consiste em pesquisa primária e revisões e livros didáticos autorizados, em vez de diretrizes de prática clínica.
History
O conceito moderno de transdução de sinal surgiu na segunda metade do século XX: a descoberta do AMP cíclico por Sutherland introduziu a ideia do segundo mensageiro, Krebs e Fischer estabeleceram a fosforilação reversível como um mecanismo regulatório, e Rodbell e Gilman identificaram as proteínas G como transdutores. O trabalho de Berridge e Irvine sobre o trifosfato de inositol estendeu a estrutura do segundo mensageiro, e estudos em larga escala, como a catalogação do quinoma humano, posteriormente colocaram esses mecanismos em um contexto genômico.
Key figures
- Martin Rodbell
- Alfred G. Gilman
- Edwin Krebs
- Edmond Fischer
- Michael Berridge
- Tony Hunter
Related topics
Seminal works
- berridge-1984
- manning-2002
- weng-1999
Frequently asked questions
- Qual é a diferença entre um primeiro e um segundo mensageiro?
- Um primeiro mensageiro é o sinal extracelular, como um hormônio, que atinge a célula, enquanto um segundo mensageiro é uma pequena molécula intracelular (como AMP cíclico ou cálcio) gerada em resposta à ativação do receptor que retransmite e amplifica o sinal dentro da célula.
- Por que as células usam cascatas de múltiplas etapas em vez de uma única etapa?
- Cascatas de múltiplas etapas permitem a amplificação, a integração de várias entradas e um controle rigoroso sobre onde e quando uma resposta ocorre, de modo que um estímulo fraco ou breve pode produzir uma saída celular grande, regulada e reversível.