CELL SIGNALLING

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

Sequenza di eventi Riconoscimento Trasferimento Trasmissione 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

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

Ligandi e Recettori Recettori Ligandi Segnali 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

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

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

Amplificazione

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

Tipi di segnale Segnali Autocrini Segnali Paracrini Segnali Endocrini 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

Tipi di segnale Segnali sinaptici Segnali per contatto cellulare 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

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

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 Mediatore locale Cellule bersaglio Cellula Segnalatrice

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

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

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

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

Ormoni Ormoni Steroidei Ormoni Peptidici 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

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

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

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

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

Recettori accoppiati a canali ionici

Recettori accoppiati a proteine G

Recettori accoppiati ad enzimi Tirosina chinasi

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

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

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

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

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

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