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Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
LA CaMKII es la kinasa de la MEMORIA
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Proteínas KinasasProteínas Kinasas
Kinasas Activadas por Nucleótidos Cíclicos
PKA (AMPc)
PKG (GMPc)
Kinasas Activadas por Calcio
a.-Activadas por DAG, Calcio y fosfolípidos (PKC)b.-Activadas por Calcio/Calmodulina (CaMK)
Tirosinas Kinasasa.-Integrales de Membrana (Recp. Tirosina Kinasa)b.-Citosólicas (Recepores asocidos a Tirosina kinasas solubles)
RECEPTORES PARA MOLÉCULAS DE SEÑALIZACIÓN EXTRACELULAR
RECEPTORES
De Superficie
Intracelulares
A) Receptores unidos a canales iónicos
B) Receptores acoplados a Proteínas G
C) Receptores unidos a Enzimas (Tirosina-kinasa y otros)
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Señalización a través de
RECEPTORES DE SUPERFICIE ASOCIADOS A ENZIMAS
Encargados de responder a señales extracelulares que modulan la proliferación, diferenciación, supervivencia, crecimiento y/o migración celular. Producen respuestas
lentas
Estructura
Dominio Extracelular: Reconocimiento del ligando
Dominio Transmembrana
Dominio Intracelular: Con o sin actividad enzimática
KK
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Tipos
RECEPTORES TIROSINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular (adaptadores).
RECEPTORES ASOCIADOS A TIROSINA KINASA: La actividad tirosina kinasa reside en otra proteína citoplasmática que se asocia al receptor activado.
RECEPTORES GUANIDIL-CICLASA: Con actividad enzimática intrínseca, catalizan la producción de GMPc (Guanidilciclasa de membrana).
“RECEPTOR” TIROSINA FOSFATASA
RECEPTORES SERINA/TREONINA KINASA: Fosforilan residuos de serina o treonina de proteínas reguladoras génicas.
RECEPTORES ASOCIADOS A HISTIDINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular.
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Receptores con actividad enzimática Tirosinia Kinasa
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
RECEPTORES TIROSINA KINASAResponden a una gran variedad de factores de crecimiento y hormonas
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
La unión del ligando al dominio extracelular de unión activa el dominio intracelular tirosina kinasa…PERO COMO
LO HACE?
La activación se produce por un proceso de dimerización/reorientación del receptor
Dímeros Monómero
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
La autofosforilación contribuye a la activación del receptor por medio de dos vías
1.-La fosforilación de los dominios Tirosina Kinasas aumenta la actividad enzimática intrínseca.
2.-La fosforilación fuera de los dominios Tirosina Kinasas crea sitios de unión o acoplamiento para determinadas proteínas (ACOPLADORAS) de señalización que reconocen con altísima afinidad los residuos de Tirosinas fosforiladas
Los acopladores han de tener la capacidad de reconocer y unirse a los dominios de unión formado por las fosfo-tirosinas
SH2 PTB
SH2: SRC homology region
PTB: Phosphotyrosine-binding
SOS
Acoplador Grb2
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
En algunos casos los dominios fosfo-tirosinas de unión a los acopladores no están en el propio receptor…….. EJM.: I.R.S.
Los adaptadores no se unen al directamente al receptor, se unen al IRS
Adaptadores con atividad enzimática
Las proteínas ACOPLADORAS unidas al receptor son activadas:
-FOSFORILACIÓN y/o
-CAMBIO CONFORMCIONAL DEPENDIENTE DE LA UNIÓ AL RECEPTOR
Además de los dominios de unión de fosfo-tirosinas pueden tener dominios de unión a otras proteínas…..formación decomplejos multiproteínicos
Actúan como puentes entre el receptor y las proteínas de señalización
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
RAS
SOS
La activación de RAS dependiente de receptor TK se debe a la interacción indirecta con el receptor mediada Grb2. La Grb2 tiene dominios SH2 (unión al receptor TRK activado) y a la GEF llamada SOS (a través de un dominio SH3)
Ras ActivaRas inactiva
AutoGTP-asa
GTP GDP
P
GDP
GTP
Proteínas Ras
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
phophoTRK-GRB
SOS
GAP
Señal
GEF: Intercambiador de nucleótidos de Guanina.
GAP: Proteína Activadora de la GTPasa
Raf
Calcio-DAG
GEF
Los receptores Trirosina Kinasa utilizan proteínas acopladoras para conducir la señal
a una cascada de señalización celular
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
MAP-KKK
MAP-KK
MAP-K
SOS
Proliferación, diferenciación, supervivencia
RUTA MITOGÉNICA MAPK: Mitogen Actiated Protein Kinase
Raf
MEK
ERK
Expresión de genes tempranos
Serina/Treonina Kinasas
¿Cuál es el mecanismo mediante el cual RAS activa a RAF (MAP-KKK) ?
Tomando en cuenta que RAS no tiene actividad kinasa sino GTP-asa:
Adaptadores con actividad enzimática
RUTA DE LA PI 3-K
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
PI 3-KINASAUna de las principales kinasas involucradas en el crecimiento y supervivencia celular
Subunidad Reguladora
Subunidad Catalítica
TRK Ras
La PI3-K cataliza la fosforilación de los fosfoinsitoles en la posición 3 del anillo INOSITOL.
Actividad de la PI Kinasa: Activación indirecta de la Proteína Kinasa B (AKT) y de la PLC-γ
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
PI (3,4)P2 PI (3,4,5)P3
PLC
DAG
IP3
PI (4,5)P2
Sustrato y productos de la PI 3-K
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Los polifosfoinositoles productos de la PI3-K forman dominios lipídicos en la membrana especializados para la unión (reclutamiento) de determinadas proteínas activadoras (BTK y PDK)
Activación de PLC-γ por PI3-K (mediada por BTK)
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Activación de PKB(AKT) por PI3-K
PDK: Phosphatidylinositol-dependent Protein Kinase
Activación Indirecta mediada por PDK
LA vía de la PI3K-AKT es la principal vía prosupervivencia neuronal
Adaptadores con atividad enzimática
Las proteínas ACOPLADORAS unidas al receptor son activadas:
-FOSFORILACIÓN y/o
-CAMBIO CONFORMCIONAL DEPENDIENTE DE LA UNIÓ AL RECEPTOR
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Activación de PLC-γ directamente por Receptores Tirosina Kinasa
La PLC-γ posee un dominio SH2
Explicar detalles de la Explicar detalles de la señalización de las señalización de las neurotofinasneurotofinas
Edosoma de señalizaCIONEdosoma de señalizaCION
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Tipos
RECEPTORES TIROSINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular (adaptadores).
RECEPTORES ASOCIADOS A TIROSINA KINASA: La actividad tirosina kinasa reside en otra proteína citoplasmática que se asocia al receptor activado.
RECEPTORES GUANIDIL-CICLASA: Con actividad enzimática intrínseca, catalizan la producción de GMPc (Guanidilciclasa de membrana).
“RECEPTOR” TIROSINA FOSFATASA
RECEPTORES SERINA/TREONINA KINASA: Fosforilan residuos de serina o treonina de proteínas reguladoras génicas.
RECEPTORES ASOCIADOS A HISTIDINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular.
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Señalización a través de
RECEPTORES DE SUPERFICIE ASOCIADOS A ENZIMAS
Estructura
Dominio Extracelular: Reconocimiento del ligando
Dominio Transmembrana
Dominio Intracelular: Con o sin actividad enzimática
KK
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
-Los receptores carecen de actividad catalítica.
-Se activan al formar dímeros inducidos por la unión del (los) ligando(s) al igual que los TRK
-Se asocian no covalentemente a proteínas kinasas citosólicas.
-Las kinasas citosólicas fosforilan al receptor y se auto-trans-fosforilan.
Receptores asociados a tirosinas kinasas
Tirosinas Kinasas no receptoras
-Familia Src (SRC, YES, LYN, FYN)
-JAK-STAT
-FAK (Kinasas de adhesión focal … integrinas)
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Familia Src
Tirosinas Kinasa no receptores
SH2
SH3
Catalítico
Inactiva Activa Inactiva
Csk
SH2
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Sistema de kinasas JAK/STAT-Participan en la señalización de citoquinas (IL-3,
interferón), hormona decrecimiento, eritropoyetina y otras.
-La activacion de las JAK/STAT permite una señalizacióin directa hacia el núcleo: Control de la expresión génica
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Tipos
RECEPTORES TIROSINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular (adaptadores).
RECEPTORES ASOCIADOS A TIROSINA KINASA: La actividad tirosina kinasa reside en otra proteína citoplasmática que se asocia al receptor activado.
RECEPTORES GUANIDIL-CICLASA: Con actividad enzimática intrínseca, catalizan la producción de GMPc (Guanidilciclasa de membrana).
“RECEPTOR” TIROSINA FOSFATASA
RECEPTORES SERINA/TREONINA KINASA: Fosforilan residuos de serina o treonina de proteínas reguladoras génicas.
RECEPTORES ASOCIADOS A HISTIDINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular.
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Sistema de señalización mediado por Receptores Serina/TreoninKinasas y
proteínas SMAD (no kinasas)Receptor con actividad Serina-Treonina Kinasa-Activados por los Factores de Crecimiento Transformadores
(TGF).
-Forman dímeros al unir el ligando
-Dos tipos de receptores: Tipo I y Tipo II.
-Señalizan a través de las proteínas SMAD (sin actividad enzimátca).
-Señalización directa hacia el núcleo: Control rápido de la expresión génica.
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Receptor con actividad Serina-Treonina Kinasa
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Tipos
RECEPTORES TIROSINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular (adaptadores).
RECEPTORES ASOCIADOS A TIROSINA KINASA: La actividad tirosina kinasa reside en otra proteína citoplasmática que se asocia al receptor activado.
RECEPTORES GUANIDIL-CICLASA: Con actividad enzimática intrínseca, catalizan la producción de GMPc (Guanidilciclasa de membrana).
“RECEPTOR” TIROSINA FOSFATASA
RECEPTORES SERINA/TREONINA KINASA: Fosforilan residuos de serina o treonina de proteínas reguladoras génicas (SMAD).
RECEPTORES ASOCIADOS A HISTIDINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular.
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
PKG Sustrato
Relajación muscular
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Tipos de Receptores con actividad enzimáica
RECEPTORES TIROSINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular (adaptadores).
RECEPTORES ASOCIADOS A TIROSINA KINASA: La actividad tirosina kinasa reside en otra proteína citoplasmática que se asocia al receptor activado.
RECEPTORES GUANIDIL-CICLASA: Con actividad enzimática intrínseca, catalizan la producción de GMPc (Guanidilciclasa de membrana).
RECEPTORES SERINA/TREONINA KINASA: Fosforilan residuos de serina o treonina de proteínas reguladoras génicas (SMAD).
RECEPTORES ASOCIADOS A HISTIDINA KINASA: Con actividad kinasa intrínseca. Las dianas de fosforilación son proteínas de señalización intracelular.
“RECEPTOR” TIROSINA FOSFATASA.
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
PProteína Activa
Proteína Inactiva
Kinasas
Fosfatasas
ATP ADP
P
IMPORTANCIA DE LAS PROTEINAS FOSFATASAS
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
PROTEINAS FOSFATASAS
Citosólicas: Tirosina o Treonin-Serin-Fosfatsas Calcineurina, MAPK-Fosfatasa, SHP
De Membranas: Tirosina fosfatasas CD45 (receptores)
Fosfatasas de proteínas: Calcineurina, CD45, MKP-1.
Fosfatsas de fosfolípidos: PI(3,4,5)P3 Fosfatasa (PTEN)
Su
str
ato
Ub
icació
nEsp
ecif
icid
ad
Treonin-Serin-Fosfatsas: Calcineurina (PP2B), MAPK-Fosfatasa 1 (MKP-1), SHP
Tirosina fosfatasas: CD45, PP1
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Citosólicas Membrana
Tirosina Fosfatasas
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Receptores Tirosina Fosfatasas
Membrana Proteínas de membrana con estructura similar a un receptor, pero sin ligados conocidos
Dominio citoplasmático con actividad TIROSINA FOSFATASA
EJEMPLO: CD45
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
ActivableInactivable Activa
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Activa
Autofosforilada
Inactiva
No susceptible de
autofoforilación
(inactivable)
CD45Autofosforilación
Susceptible de autofoforilación
(activable)
Activación de proteínas SRC
p56-Lck es una SRC
p56-Lck
Serina-Treonina Fosfatasas
-Fosfatasas citosólicas.
-Existen en forma de complejos formado por la subunidad catalítica y la (las) subunidad(es) reguladoras.
-Las subunidades reguladoras le confieren mayor especificidad de acción: Regulan la unión a sustratos específicos
PP1
PP2a
PP2b
PP3
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
1.-Desactivación de vías activadas por fosforilación
ERK ERK
MAPK-Kinasa
MAPK-Fosfatasa
P
ActivaInactiva
RAS
PAPEL DE LAS FOSFATASAS EN LA MODULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN CELULAR
SEÑAL
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MAP-KKK
MAP-KK
MAP-K
SOS
Proliferación, diferenciación, supervivencia
RUTA MITOGÉNICA MAPK: Mitogen Actiated Protein Kinase
Raf
MEK
ERK
Expresión de genes tempranos
Serina/Treonina Kinasas
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
MODULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN: Vía mitogénicaFosfatasa MKP-1
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
2.- Activación de vías desactivadas por fosforilación
p56-Lck
CD45 (Fosfatasa)
KinasaActivableInactivab
e
P
p56-Lck
Señal
p56-Lck es una SRC
MODULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN: PAPEL DE LAS FOSFATASAS
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
MODULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN: Vía JAK-STAT. Fosfatasa SHP1
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
MODULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN: PI3K-AKTFosfatasa PTEN
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Regulación de la actividad de las proteínas Fosfatasas
1.- Fosforilación de la fosfatasa
2.- Proteínas Inhibdoras de Fosfatasas
3.- Segundos Mensajeros
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Regulación de la actividad de las proteínas Fosfatasas
1.- Fosforilación de la fosfatasa
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Regulación de la actividad de las proteínas Fosfatasas
2.- Proteínas Inhibidoras de Fosfatasas (DARPP-32)
PKA
Inactiva
AC
PKA
Activa
DARPP-32
Inactiva
DARPP-32
Activa
-DARPP-32: Inhibidora de fosfatasas regulada por Dopamina y AMPc.-Expresada en zonas especíicas del SNC
PP1
Activa
PP1
Inactiva
Persistencia de la fosforilacón en los sustratos de la PP1
Sustrato de PKA
X
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Regulación de la actividad de las proteínas Fosfatasas
3.- Segundos Mensajeros: Calcineurina
-Abundante en tejido nervioso y linfocitos T
-Es activada por la unión de Calcio (5% activa) y Calcio-Calmodulina (100% activa)
Ca-Calmodulin
aCa
AB
Defosforila sustratos de la PKA y PKC directa e indirectamente (inactiva el inhibidor de fofataasas I-1)
Sitio catalítico
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Calcio: 0,1 μM
Calcio: 2 mM
MODULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN: PAPEL DE LA CONCENTRACIÓN INTRACELULAR DE CALCIO
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Los efectos fisiológico del calcio dependen de que su concentración intracelular se mantenga dentro de un margen determinado
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
La concentració intracelular de Calcio responde al balance entre los mecanimos de entrada y los de salida/almacenamiento de Calcio
Aumento Calcio i:
-Canales activados por ligando
-Canales activados por voltaje (Membrana citp. y R.E)
-Canales activados por IP3
Disminución Calcio i:
-Bombas ATPasa citoplasmática, Mitocondrial y del R.E.
-Bombas intercambidoras Na/Ca
-Proteínas quelantes de Calcio
Las células poseen los mecanismos restringir finamente los aumentos intracelulares de calcio: MICROAMBIENTES INTRACELULARES: Espinas dendríticas
ESPINA DENDRITICA
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Proteínas Moduladas por Calcio
(directa o indirectamente mediante la calmodulina)
Parvalbúmina
Troponina
Cadena ligera de Miosina
ATPasa-Ca (membrana y RE)
Adenilciclasa
Calpaina
Calcineurina
CaMK
PKC
Oxido Nítrico Sinatasa
Calmodulina
Adenilciclasa
NOS
MAP-2
Calcineurina
CaMK
RasCadena ligera Miosina
Tau
Sinaptotagmina
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Control de la expresión génica mediada por Calcio
-Participación de RAS, PKA y /o CaMKII
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
La activación de los receptores NMDA produce una entrada de calcio capaz de activar la transcripción de genes regulados por CREB y por NFkβ
Al estimular una neurona in vitro con un baño de NMDA (agonista NMDAr) no se produce el mismo patrón de expresión génica
¿La acción del calcio puede depender de la fuente de calcio o sólo es necesario un aumento en la concentración celular?
El baño de NMDA activa todos los receptores NMDA, tanto los que están en las sinapsis como los que están n el soma neuronal.
Sólo la estimulación de los receptores que están en las sinápsis son capaces de producir la activación de CREB.
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
La cascada de señalización inducida por el aumento intracelular de calcio puede estar modulado por el tipo de fuente de entrada de calcio
Canal de Calcio acoplado a la cascada intracelular
Canal de Calcio NO acoplado a la cascada intracelular
Jesús F. Torres-Peraza, MD PhD
PSD
Presináptico
Post-sináptico
Los incrementos en la concentración intracelular de Calcio puede estar dirigida directamente hacia una cascada de señalización gracias a proteínas de andamiaje, entre otros factores
Coupling NMDAr to cytoplasmic signaling pathways and NMDA modulators
nNOS SynGAP
RAS
GKAP/Shank
HOMER
mGluR