Sinalização Molecular proteinas G associadas via fosfolipase
Sinalização Molecular proteinas G associadas ao insitol, calcio, via fosfolipase
Recetores Acoplados à Proteína G (GPCR)
As principais vias de sinalização por GPCR incluem:
Via adenil ciclase: Esta via gera o mensageiro secundário AMP cíclico (cAMP), que atua como um regulador de várias vias metabólicas
Via fosfolipase C: Esta via leva à formação de inositol trifosfato (IP3), cálcio (Ca2+) e diacilglicerol (DAG). O IP3 liberta cálcio do retículo endoplasmático, enquanto o DAG e o cálcio ativam a proteína cinase C (PKC).
Lípidos de Inositol e DAG
Funções Estruturais: Os lipídios de inositol são componentes das membranas celulares e têm funções estruturais importantes.
Papel na Regulação: Regulação celular.
Fosforilação: Podem ser fosforilados em diferentes carbonos.
A PI4 cinase pode ser fosforilada nas posições 3 e 4.
O PI5 pode ser fosforilado na posição 5, formando PIP2.
PIP2:
O PIP2 (Fosfatidilinositol bisfosfato) é o substrato da fosfolipase C.
Atuação da Fosfolipase C:
A fosfolipase C atua sobre o PIP2, libertando um glicerol que permanece na membrana e forma
DAG: Um lípido que ativa proteínas cinases PKC
IP3: Um inositol que promove a liberação de Ca2+ do retículo endoplasmático, para a sinalização celular em resposta a estimulos
Fosfolipase C
Estrutura e Função
Existem pelo menos 13 isoformas conhecidas de fosfolipase C em mamíferos, cada uma com diferentes domínios estruturais que definem sua função:
X e Y: forma o centro ativo da fosfolipase
Domínio PH: Liga-se ao substrato na membrana (PtdIns(4,5)P2), iniciando a via de sinalização. (interação da membrana com fosfolípidos de inositol
Domínio EF: Liga-se ao Ca2+, facilitando a ativação da fosfolipase C (faz sentido porque C2)
Domínios C2: Associados à ligação de fosfolípidos, promovendo a interação com membranas celulares, recruta a proteína.
PLC-β - fosfolipase C que e ativada pela Gαq por calcio
PLC-γ - Domínios semelhante a PLC-β e também é ativada por calcio. Contém domínios SH3 e SH2. Ativada por RTK.
Uma vez ativadas, as PLC vão transformar PIP em IP3 + DAG
Ativação da Fosfolipase C
Todas as fosfolipases produzem IP3, que abre canais de cálcio;
DAG ativa proteínas da PKC. Existem 3 subfamílias de PKC: algumas moléculas são ativadas por ambos DAG e cálcio, enquanto outras não são reguladas por ambos.
O cálcio libertado pode ativar a PKCs juntamente com DAG, mas também ativa outras proteínas, como a calmodulina.
A calmodulina desempenha um papel crucial na transdução de sinais celulares e na regulação de várias funções celulares, incluindo a contração muscular e a secreção de neurotransmissores.
Para concentrações mais baixas de IP3, há certa quantidade de cálcio libertado, enquanto com mais IP3, há maior liberação de cálcio.
Proteína Quinase C (PKC)
Estruturas e Isoformas
As PKCs são serina tirosina cinases que requerem DAG e Ca2+ para ativação. Existem mais de 10 isoformas, categorizadas em três subfamílias com base na estrutura de seus domínios regulatórios:
Clássicas (cPKC): Ativadas por Ca2+ e DAG, essenciais para sinalização em resposta a fatores de crescimento e e quando é ativada por DAG, estéres de forbol.
Novas (nPKC): Ativadas por DAG, mas não são reguladas por cálcio, desempenham papéis em respostas celulares.
Atípicas (aPKC): Independentes de Ca2+ e DAG, têm funções específicas na sinalização relacionada ao crescimento celular e sobrevivência.
A mesma proteína por ter diferentes funções dependendo do contexto
Diferencias dos domínios - a região N terminal são domínios importantes para a regulação e mais conservada é a C terminal que é a região com domínio de cinase
A parte N terminal é o que difere como são ativadas. quando a proteina cinase C não está a ser ativada, o PS liga-se ao domínio de cinase e bloqueia a atividade da enzima. A região reguladora bloqueia a cinase quando não está ativo.
Cálcio provoca alterações conformacionais e levam à dissociação dos domínios e a proteína fica “ativa”.
Mecanismos de Regulação
A ativação das PKC é controlada por cofatores presentes, bem como por processos de fosforilação e interação com outras proteínas como o RACK (Receptor for Activated C Kinase), que organiza complexos de sinalização e regula a localização subcelular das PKCs. CRs, podem ser representadas com C1
Mecanismos de Ativação e Regulação da Proteína Quinase C (PKC)
Dependente dos domínios da proteina da PKC:
CR: Rica em cisteínas.
C2: Responsável pela ligação a fosfolípidos e dependente de cálcio.
C1: Envolve a ligação ao diacilglicerol (DAG).
Nota: As PKCs atípicas também possuem o domínio C1.
Existe um C2 (novo) em isoformas que interage com fosfotirosinas.
Fosforilação:
A região C terminal possui locais de fosforilação para a regulação da PKC.
A fosforilação é importante para a regulação e a ativação da PKC, exigindo duas fosforilações:
Primeira: Catalizada pela PDK1 no loop de ativação.
Segunda: Fosforilação auto-induzida em uma zona terminal, que é necessária para a dissociação da membrana.
Ativação da PKC:
A ligação de cofatores resulta em alterações conformacionais que ativam a proteína. A PKC associa-se na membrana, onde o DAG está localizado, sendo ativada também pelo cálcio.
As PKCs são reguladas por RACKs (Receptores para a Proteína Quinase C Ativada) e PDK1, que organizam complexos de sinalização e interagem com a PKC, formando diferentes respostas.
Esteres de forbol ligam-se ao domínio C1, promovendo a ligação à membrana e a ativação da PKC, o que pode contribuir para o desenvolvimento de cancro.
Complexos de Sinalização:
PKCs interagem com outras proteínas através do domínio C2, formando complexos de sinalização localizados diversos.
As AKAPs podem também ligar-se a PKCs, o que é importante para mantê-las inibidas. Quando cofatores estão presentes, as PKCs dissociam-se das AKAPs.
Funções e Patologias Relacionadas às PKC
Funções da Proteína Quinase C (PKC)
A ativação das PKC está envolvida em vários processos celulares, incluindo:
Proliferação celular: A PKC regula a entrada em ciclo celular e a divisão celular.
Respostas imunológicas: A PKC exerce um papel na modulação de células imunológicas, afetando suas funções em resposta a patógenos.
Regulação do citoesqueleto: A PKC influencia a dinâmica do citoesqueleto, afetando a motilidade celular e a adesão.
Morte celular programada (apoptose): A ativação ou inibição de diferentes isoformas de PKC pode promover ou prevenir a apoptose de células.
Alvos das PKC
Regulação do citoesqueleto: A PKC está envolvida na modulação da estrutura e função do citoesqueleto.
Sinalização envolvendo células do sistema imunológico: As PKC desempenham um papel crucial nas respostas das células imunológicas.
Ativação através de diversas vias: As PKC são ativadas por GPCR, RTK e, para as isoformas clássicas, por vias de cálcio.
Proteínas do citoesqueleto - MARCKS: Uma proteína associada à regulação do citoesqueleto.
MAPCinases: A Raf é a primeira proteína da cascata de MAP cinases, essencial nas respostas proliferativas.
Receptor da Vitamina D3: Importante para a sinalização celular relacionada à PKC.
Desregulações e Doenças Relacionadas à PKC
Desregulações tem sido implicadas em muitas doenças, com destaque para:
Isoformas Mutadas:
4 isoformas com mutações associadas a:
Perda de Função (LOF - loss of function)
Ganho de Função (GOF - gain of function)
Relação com Cancro:
Alterações na sinalização da PKC têm sido correlacionadas a diversas patologias, incluindo cancro, onde isoformas específicas podem atuar como oncogenes ou supressores tumorais.
Exemplos de Alterações em PKC e Relações com Cancro:
PKCζ: Considerada um importante supressor tumoral; sua inativação pode levar à progressão tumoral e inibe a expressão do c-Myc.
PKCι: Associada a propriedades oncogênicas, desempenhando um papel na promoção do crescimento tumoral e na resistência à apoptose.
Três alvos:
p62/NF-kB (fator de transcrição, respostas de sobrevivência)
Bcl-XL (proteína antiapoptótica)
Via da ERK (proliferação)
Regulação da c-Myc: Essencial para o controlo da proliferação e ciclo celular.