curs _bf_13 part2 comunicare cel

5/27/2018 Curs _bf_13 Part2 Comunicare Cel

1/72

Curs de

Biofizic

BiofizicaCOMUNICARII INTERCELULARE

13

Prof. dr. Cipriana Stefnescu

Sef lucr. dr. Irena Grierosu


2/72

CELULA CA SISTEM - reprezentare

schematic

Nucleu

ADN

Mitocondrie

(centrala

energetic)

Ribozom(fabrica de

proteine)

Materie

Carburant Membran

Citoplasma

Deeuri

Lucru

metabolic

InformaieInformaie

Do you

remember ?


3/72

I. Sisteme de comunicare intercelulara - parti componente

II. Tipuri de comunicare intercelulara

III. Clasificarea receptorilor celulari

IV. Receptori membranari

1. Caracteristici structurale si functionale generale

2. Clasificarea receptorilor membranariReceptori asociati cu proteinele G

Receptori asociati cu mesageri secunzi

Receptori cu activitate proteinkinazica proprie

Receptori asociati cu canale ionice

Receptori de aprovizionare

V. Receptori citosolici sau nucleari

VI. Patologia receptorilor


4/72

I. Sisteme de comunicare

intercelularaparti componente


5/72

compart iment

celul

semnal

(pr imul

mesager)

receptor

(celul int)

n:

hormoni

neurom ediator i

semnale bioelectr ice

ioni

factori de cretereantico rpi , ant igene

vi rusur i

snge

extravascu lar (intercelular)

duct

Mod if ic are n

saun afara org anismului

RECEPTORUL: PARTE

A SISTEMULUI DE COMUNICARE INTERCELULAR

sistemendocrinsistem nervossistem imunologiccomunicare paracrin, autocrin


6/72






2. Clasificarea receptorilor membranari

Receptori asociati cu proteinele G


Receptori cu activitate proteinkinazica

Receptori asociati cu canale ioniceReceptori de aprovizionare




7/72

Comunicare:

- autocrina

- paracrina

- endocrina

Comunicare

endocrinComunicare

paracrinComunicare

autocrin

Difuzie tisularaTransport intravascular


8/72

MESAGERII PRIMARI:

Clasificare n funcie

de origine sau de natur1. neurotransmiatori

(neurohormoni si mediatori,

peste 60)

2. hormoni peptidici

3. ali factori de reglare

(ndeosebi factori de

difereniere si de crestere)

4. prostanoide5. semnale biolectrice

6. nucleotide, polinucleotide,

ARN

7. antigeni - anticorpi

8. lumina (fotoni)

9. molecule odorante10. virusuri si interferoni

11. bacterii

12. factori fizici diversi

13. medicamente

14. liganzi sintetici


9/72














10/72

RECEPTORI MEMBRANARI I

RECEPTORI INTRACELULARI (NUCLEARI)


11/72














12/72

Receptorii membranari sunt PROTEINE INTEGRALE ALE MEMBRANEI

Do you

remember ?


13/72

RECEPTORI MEMBRANARI

POT AVEA LIGANZI DIFERITI


14/72

cytosol

extracellular

space

COOH

Domeniu

extra-celular

Domeniu trans-

membranar

Domeniu

intraci to-

plasmatic

RECEPTORIIMEMBRANARI AU 3 DOMENII


15/72

Receptorii membranari = proteine integrale:-globulare

- ahelix transmembranar, 20-30 aa

- traverseazmembrana o dat sau de mai multe ori


16/72

Domeniile receptorilor membranari


17/72

Caracteristicile structurale ale receptorilor

membranari


18/72

1890: Emil Fischer(enzimasubstrat)

Ipotezabroascacheie,

a complementaritatiigeometrice,

explic i cuplareareceptorligand


19/72


20/72

Caracteristici funcionale generale

Specificitate (pentru ligand itisulara)

Afinitate

R + H [RH]

[RH]

[R]X[H]K

D

=[R] - conc. receptor i

[H ] - conc. l igand

(hormon)

[RH] - conc. complex

hormon - receptorKD = constanta de disociere, msoar afinitatea


21/72

Mecanism de legare:

- legturi electrostatice, slabe:ionice,

hidrofobe, Van der Waals- frlegturicovalente

Capacitate de legare: numrde situsuri


22/72

Clasificarea receptorilor

membranari

1. Receptori asociati cu proteinele G

2. Receptori asociati cu mesageri secunzi

3. Receptori cu activitate proteinkinazica

4. Receptori asociati cu canale ionice

5. Receptori de aprovizionare


23/72

1. Receptori asociati

cu

proteine G


24/72

primulmesager

proteinG

primaenzim

mesagersecund

a 2a

enzimefect

biologic

RECEPTOR

Etapele mecanismuluide traducere a

semnalului pentrumarea majoritate

a receptorilormembranari


25/72


26/72

Receptorul muscarinicde acetilcolina - asociatcu proteina G

http://people.usd.edu/~cliff/Courses/Behavioral%20Neuroscience/Transmitters/transmitterfigs/transmitters.html


27/72

Cascadaevenimen-

telorpost-receptor


28/72

2. Receptori asociati

cumesageri secunzi


29/72


30/72

3. Receptori asociati cucanale ionice


31/72

Do you

remember ?


32/72

Exemple:

- r eceptor nicotin ic pentru

acetilcolin(Na+)

- r. GABAA(Cl-)

- tranchi l izante, benzodiazepine,

glicina.

Receptorul nicotinic deacetilcolina - ionotrop


33/72

Implicati in procesele de invatare si memorie


34/72


35/72

4. Receptori cu activitate

protein-kinazica proprie =receptori enzime

RECEPTORII FACTORILOR DE CRETERE


36/72

RECEPTORII FACTORILOR DE CRETERE un singur segment transmembranar


37/72

Caracterist ici:

- activitate tirozin-

kinazic asociat

receptorului


38/72

5. Receptori de aprovizionare

(cu internalizare obligatorie)


39/72


40/72

RECEPTOR LDL

Domenii

deorganizare

a r. LDL


41/72

Receptori absenisau nnumr redus:Hipercolesterolemie familial

I Sisteme de com nicare intercel lara parti componente


42/72















43/72

RECEPTORII CITOSOLICI SAU


44/72

RECEPTORII CITOSOLICI SAU

NUCLEARI sunt denumii i

receptori factori de transcripie Receptorii hormonilor steroizi, tiroidieni

i ai vitaminelor A i D sunt localizai intracelular,

n principal la nivelul nucleului, deci nu suntasociai membranei.

Mecanismul de aciune al acestor substane: legare

pe secvene de ADN, cu stimularea sau suprimareaexpresiei genelor.


45/72

a) TIPURI DE MOLECULE LIGAND

Hormoni i vitamine:

- hormoni steroizi: glucocorticoizi (cortizol),mineralocorticoizi (aldosteron), androgeni

(testosteron), progestageni (progesteron) i estrogeni(estradiol);

-vitamine A (retinoide) i D;

- hormoni tiroidieni: T4 i T3;

Toxice: ex. - dioxin; Medicamente: ex. - clofibrat (hipolipemiant)


46/72

b)STRUCTURA RECEPTORILOR

receptorii factori de transcripie formeazmpreun o superfamilie conservat fidel nevoluie;

exist o similitudine de structur ntrediferii receptori, n ciuda diversitiiliganzilor


47/72

3 domenii

3 domenii A B C

nu arefuncie binedefinit ieste variabil

- domeniu de legare areceptorului la ADN,

- conine reziduuri de Cys caren coordinare cu Zn menine oconformaie specific necesar

legrii receptorului la ADNcu reziduurile oze fosfat din

dubla elice a ADN

- situs de legarespecific aliganzilorhormonali sauexogeni,- rol probabil ndimerizareareceptorului,- legare cuproteinainhibitoare hsp 90


48/72

Degetul de Zinc:

8 molecule de

cistein sunt

implicate narhitectura

degetului de

zinc.

400 - 800 R

asociai cu 2 atomi de Zn


49/72

c)ACTIVAREA RECEPTORILOR DE

CTRE MOLECULELE LIGAND

- liganzii menionai anterior sunt lipofili:

trecere liber prin membran

- apoi migreaz n citoplasm/

nucleu


50/72

Ligand lipofilic

(L)

Citosol

Receptor nuclear (R)

Traverseaza

liber

membrana

L + R

Cuplare

ADN

Activarea sau

inhibarea

sintezei

mRNA

Modificarea

transcriptiei

proteice

P i i il


51/72

Prin activarea receptorilor se pot

distinge 2 tipuri de procese:

1. receptorii steroizilor + dioxinei sunt asociai cu o proteinde tip hsp (heat shock protein) cu rol inhibitor; legarealiganduluiprovoac disocierea - activarea R ihiperfosforilarea sa,

2.receptorii pentru retinoizi i hormonii tiroidieni nu suntasociai cu o protein inhibitoare.

Urmeaz (att la 1 ct i la 2): legarea la ADNi activareasintezei de ARN mesager


52/72

A) Mecanism ul d e act ivare a receptor i lor h. steroizi

B) Prezentare schematica a uno r receptor i n uclear i

d) EXPRESIA ACTIVRII


53/72

d) EXPRESIA ACTIVRIIRECEPTORILOR

Legat pe regiunea promotoare a unei gene,

un receptor, asociat cu factori de

transcripie, poate activa sau reprimatranscripia unei gene, adic sinteza de ARNmesager prin ARN polimeraz.


54/72

Complexul hormon/receptor nuclear/element de

raspuns

moduleaza expresia genica


55/72


56/72

PET image of estrogen receptors in breast tumor

The first PET radiotracer to image a tumor based on afluorine-18-labeled carrier molecule (fluoroestradiol) that

targets a specific hormone receptor of the cell.



57/72

p p














58/72

BOLIIN

CARE

ESTE

IMPLICATUN

RECEPTOR

RECEPTORII
http://opioids.com/images/opium-poppy.html


59/72

Persian gir l enjoy ing a pipe

of op ium

Papaver Somniferum

" There is always a need for

intox icat ion: China has

opium , Islam has hash ish,

the West has woman."

Andr Malraux

(1901-1976) - MAN'S FATE

The Plant Of Joy :" God's Own Medic ine"

Sir William Osler

RECEPTORII

PENTRU OPIOIZI

a)Modelul

receptorului opioid

c)
http://opioids.com/heroin.htmlhttp://opioids.com/images/shanghaigal.htmlhttp://opioids.com/images/opium-poppy.htmlhttp://opioids.com/images/opiumpoppy.html


60/72

c)O hart a creierului care indic concentraia de receptori pentruopioidele endogene (feel good substances ).

Rou, portocaliu i galben corespund zonelor care au cele mai mariconcentraii de receptori, i, prin urmare, cea mai mare reactivitatepentru opiacee.

Fumatul determin schimbri majore n activitatea sistemului opioidn mai multe din domeniile receptorului (b).

receptorului opioid

b)

R.

PENTRUOPIOIZI

Delta Kappa


61/72

pp

Mu Orphan

Mutaii punctualeale receptorilor pt opioizi (n albastru)

RECEPTORUL GLUTAMAT
http://www.opioid.umn.edu/muttabs/orphanmap.htmlhttp://www.opioid.umn.edu/muttabs/mumap.htmlhttp://www.opioid.umn.edu/muttabs/kappamap.htmlhttp://www.opioid.umn.edu/muttabs/deltamap.htmlhttp://www.opioid.umn.edu/muttabs/orphanmap.htmlhttp://www.opioid.umn.edu/muttabs/mumap.htmlhttp://www.opioid.umn.edu/muttabs/kappamap.htmlhttp://www.opioid.umn.edu/muttabs/deltamap.html


62/72

Receptorul glutamat

ionotrop

Glutamate receptor topology and crystal

structure of the agonist-binding pocket

Ionotropicglutamate receptors

are ion channelproteinsinvolved inexcitatoryneurotransmission.

Glutamate receptorsare located in themammalian centralnervous system(CNS), in the postsynapticmembrane.

RECEPTORUL GLUTAMAT

Dezvoltarea de radioliganzi PET pt receptori NMDA
http://e/stick/stick10oct07/receptors071/IchHelp','','showhttp://e/stick/stick10oct07/receptors071/IchHelp','','showhttp://e/stick/stick10oct07/receptors071/IchHelp','','showhttp://e/stick/stick10oct07/receptors071/IchHelp','','show


63/72

Receptorii NMDA:

implicati in neurodegenerescenta si moarte celulara

Medica-


64/72

RECEPTORUL PENTRU NEUROKININA-1

mentelecareactioneaza

pe acestireceptoripot fi utile intrata-mentul:

-migrenei-inflamatiei

-astmului.

Implicare in: Durere; Dilatatie vasculara; Spasm bronsic

RECEPTORUL


65/72

Schematicrepresentationof the TSH

receptor withthe position ofthe activatingmutationsindicated.

RECEPTORULTSH

RECEPTORII DOPA


66/72

PET scan images that use FDOPA (18F-l-dopa), a specificdopamine imaging compound, can provide information that is

key to diagnosing brain diseases such as

Parkinson's disease

Serotonin 5-HT1A Receptor


67/72

Imaging in the Human Brain with PET

Implicati in anxietate, depresie, schizofrenie, autism, tulburari aleapetitului, sindrom premenstrual, violenta extrema, agresivitate,

atac de panica si multe altele.

RECEPTORIIPT

SEROTONINA


68/72

Irregularities and reduced chemical binding in GABA receptorin severe tinnitus.

Deficiency in the GABA receptoris directly related to theworsening of tinnitus, which is marked by increased emotional

difficulty, anxiety, stress, depression and fear.

PET scans show different


69/72

PET scans show differentpatterns of glucose (sugar)metabolism related toperforming various mental

tasksFluorine-18 FDG PET studies,

show different patterns ofglucose (sugar) metabolismin the brain during five

tasks: looking at scenery, listening to a mystery story

with music, thinking by counting

backwards from 100 by 7s, remembering objects

previously memorized, and working by touching the

thumb consecutively to thefour fingers.


70/72


71/72

24 ianuarie 2014 !!!

Examen deiofizica


72/72

Bibliografie selectiv

Aurengo A., Grmy F., Petitclerc T. - Biophysique, Mdecine-SciencesFlammarion, Paris, 1998.

Dimoftache C., Herman S.Principii de Biofizic uman, Ed. Universitar CarolDavila, Bucureti, 2003.

Goldfarb D. Biophysics DeMYSTiFieD. McGraw-Hill Companies, 2011.

Rusu V., Baran T., Brniteanu D. D. - Biomembrane i patologie, vol. I, Ed.Medical, Bucureti, 1988, 63-92, 286-292.

Rusu V.Note de curs. 2010. Rusu V.NobelRetrospectiv 1905 1995Laureaii premiului pentru fiziologie i

medicin,Ed. Omnia, Iai, 1996. Rusu V si colab. Lucrri practicei demonstraii de Biofizic i Fizic Medical,Ed.

Gr. T. Popa Iai, 2003. Rusu V.Dicionar medical, Ed. Medical, Bucureti, ed. IV, 2011.

tefnescu C, Rusu V. Biophysics and Medical Physics: An Introduction, Ed.Tehnopress, 2008.

curs _bf_13 part2 comunicare cel

Documents