DL Mircea Leabu - Functionarea menbranelor ca siste'|- inteera!

Semnalizarea celulariSemnalizarea celulari, care mai general s-ar putea denumi semnalizarea intercelulari

reprezinti modalitatea esentiald prin care celulele pot comunica intre ele indiferent de distanla lacat'e sc afla. Agadar. semnalizarea celulari presupune. de reguli. cooperarea intre doui celulc:una c4re trimite semnalul- celalti care il recepteazS. In firnctie de distanta la care se atli celulelecare semnalizeaze intre ele. cdile de semnalizare se imoart in:

- endots'hte- al!r!.i cand ceiuleir se xi'12 la iiist:ml1. ial rroiec,:la :-:erlr:el rr,,-b,:ie sa fictransDortata de umorrle organisnului 1de regula de sdnqe):

- ptra,:riitt- at'-titci ,:tiiril ii-l,:lclc si lilar ii-, i:r.'jiJ:..- :allt.tt.]tc:- aubcrtne. afunci cdnd senmalul este transmis si receDtat de aceeasi celula:- juxtacritrc- cand celulele sunt ionctionare.

Pentru prirnele trei cdi semnalizarea se t-ace nrl molecule secretate de celula se mnalzatc:lrc.Acesiea trebuie si se deplaseze pnn spatiile inrerceiulare pentrlr a a_iunse la tinti. alte celule iinprimele doui caz.uri). sau aceeasi celuid. pentru sernnalizarea autocrine. Semnalizarea juxiacrildDresuDune interactirmea unor molecule din structura rnembranelor ceior doui celule(semanlizatoare. respectiv tinte).

Oricare ar fi tipul de cale de senualizarc. la initierea fenomenului narticini douEcomDonente: 6) molecula setnnnl. nt:mitd. st ligand fsecretatl. sau e:<ousi la sunrafalamembranei de celula semnalizatoare) si lii) receptoyul de la nivelul celulet receotoare.

Ca urmare a interactiunii receptorului cu lisandul- deci ca umrare a receptbrii unuisenr:ral- celula tinti declansazl '.xrele nrocese celulare ce se constifirie ca rlsouns la semnalulreceptal. F-i,snunsurile celllare sunt,je o rnaie diYersit:.te. Aceasti m2re dir,ersit:te r:ie ril-qaunsLirjzte ia be.zz di,.'ersitatea de rnoiec[ie s:nnal. Eri:r.' sule de nolecuie serrnli. car-e nct afect:tceluieie- Cun sin:uitan r.ro! si se exercite Ci..'erse sern4aie idi./erse rnolecuie sennei recegtaresirnul;.:;r'ie aceeasi ccir.lili rezuiti ci celulcJe loi riislunde la rtuii,-':uu: de c..rrblnei.ii posibtie.i'un c:nacit:lea ':nei c*!uJe ,l: r ieccntlu ser::::ri esle denindenl3 Jc nrrzerrt recrrrn:iuicoresnrrnTaror la iri'.ehrl ceirriei. rez:iil ci <iiversitarea r5sruls'.,r-ilcr ceiul:re este ,ienerrrie::t5 side setul de rtcec.rori disa.:nibili- Dar iir-.ui de risn':ls ue clre ceinia il creeazl esre decerrderr side seru! de oroieine eiectoare. adic: acele oroteine care r,''reiau semnaiul de ia recer-.ior siconrii:uie ia desidsurarea proceseior inuaceiuia.re care consiii'lie rlsounsul. -a^cesia este srotir':ioe!:ru csri acei3s; stimul (lcee:rsi nrr-riecuii sernn:ii oo:rc dr:c: il r:sounsuri .Jiferire iI tinui'idiferite de celule. lle exerrplu" acerilcoiina clerennini conrracgia la ruvelul celuielor muscuiarestriate scheletale, ciar con<iuce la relav-area muschiuiui cardiac- ce cinri in ceiuiele secretoare aierrtucoasei sasirice sau din meciuiosuorarenai5 duce ia declansarea secreriei.

Llricaie ar li combinatia de semnale cale actioneazi asuora:rrlei ceiule ia r-tn rnomelt dat.rlsci:nstl ceiuier va cieiennina unul d;nrye rrei e!^ecre oosibilt:

iit,t suprsvielttirgo. cart :-q-'rc z j;ll eict itri cei inai .rr. inrai'tiL:l\') sroli|erareu" estt iieclari4te ia rrrumit.: corrhinl,rr ri.- scir:laie ca :rrr :rtLnrt cil1d

esLc ne.lUic de sn.'rircr nooui;ttie: c:iui:r-'rrrl:--o ]rt,nte z1,ni.t:rn':i L,srir ilinc iiccaoacitatea organismuiLu de a-si menline honco:tazla cei'.tiiLra ):

/ri) tttofrI'lea cehtl{tri frroprflt?tat' iaooDtoza\. alrie in iiosl r;ncanri s!-mr3i- sari il.lorezenta uncr semlale sneciiice-

Inriiferent rit-' r'Sslunsul ceiul:r le ciire il detemtina. l1ut.m detini natru etace alcuroccsuiui dc semnalizare ci:hrl;rri. A,cestea suitt:

i. llitierelr setnnEllzdrii nril iegrea irgrndLrii:i {nroiec'.riei sernnail de rcccoior.I.egerea ligttxdului de rectnt.'y:-)!e<.,rD,-rn3 o intrrac:rr:nc ailn1. dr: mere snecjticit:rie-Liii2iriarllliC:l Si;iijiil.liri ijilr,,'rjrL(. rtt',: ia i'i,);E;/,i ijr. ,, i,,II !I!I{ijI:.. .rjr :,, . l

fl: rrr:-rl.- i::.:ice d:'rtr-. ,::l', il'i:i ,l''r'::-sa a.ra:,--ii:1. ::,t-ri:li:r: 1'rt:r:fi ,-r': i|,:r...t::..

*,iO -'

Dr- Mfucea Leabu - Functiontreq mernbrsnelor cs sistem inteqlgll

electrosiatice, hidrofobe), interacliuni care contribuie la punerea in comun a suprafeleorganizate de structurile tertiare gi/sau cuaternare ale celor doul molecule.

). Trtnsduclia senrnalului qi activarea receptorului: Transduclia semnalului are labazi modificiri conformationale la nivelui moleculei receptoruiui, datofateinleractiunii cu ligandul. Penru receptoni afia1i la niveiul membranei celulare, ceimai numerogi din cunoqtinlele noastre de pdni acum, modificlrile se propxgi, prinintermediul domeniului transmembranar al receptorului, la endodomeniu, arragAndacr ivare3 receproru iu i.

3. Attivaren eJ'ectorului St ampliJicarea sennalului: Receprorui acrivar icrivcirzd, larandui siu, proreina ei'ectoare din pasul imedrat urmitor ai semnaiizini. Lr primir:ii:tpiificar-e a semaulului csle efectuat:r chiar 1a acrst i1;\,al dcoarccd Lrn ieLepi()iactivat poate aciiva un numir mai mare de molecule ale efectorului, findnd cont defaptui ci un proces de semlalizare presupune un numir mai mare cie trpuri de efecronacliondnd secvential, fiecare preluind semnalul de la tipul anterior $i transmiliindu-lir{.rLt ij-r ! urnialor (din amonie in aval), arnpiticarea sernnalului cregte la fiecare eraoa a

ciii .Je serlnalizare.4- Atenuarea semnulului gi desensibilizarea celulei: Aceasti etapi presupune

inactivarea efectorilor gi desfacerea ligandului de receptor. Inactivarea efectorilorpoate insemna cel mai adesea iizarea moleculelcr activatoare (de exemplu scindareaGTP ia GDP), sau scoaterea funcfiunilor activltoare de pe molecula efectorulLri(defosforilarea dacd fosforilarea a presupus aclivarea. sau losforilarea daci formaactivi presupune defbsforilarea). Desfacerea complexului ligand-receptor se face dereguli dupd intemalizarea acestuia in sistemul endozomal, care poate fi urmati dedegradarea ligandului. sau chiar si a recptorului in lizosomt.

Ivlarea ciiv'rsitate a receptorilor curroscuti se poate ciasifica in lunctie cie mai muitecriterii. Ur prirrr criteriu il :'eprazinti propriet5tile fizico-chimice ale moleculei semnal. In functrede arest criteriu impirti."r receprorii celulari in doui categorii:

1. Receplori pentru molecule semnal lipafile (hiCrotbbe);2. Receptori peniru molecule semna.l ltldraJile.

Fl e,.:ept'trii pentm iiirenzi lipofili sunt urcteine circsolice crie preiau hoiritcnul dirpitliiiizia actsftril piitt membr:inii si dLrLr5 ti',n'r*r e:r complcrulri lj1;and-r:ge r-.ior :icesl:.1 csri:tl'tin:rr)oflat il nr-rcleu. unrie i-si il-ide.oJineslr lirrtr:1i:,r. aceea Ce a mo,:lLtjl erprintrre:l gr:tclL)r. Sunlcun('r1 ,ile o tiou.rr Jc Iccepr,':i perrt:'u !i::rrrzi l)poilt rtcepro:. ln L:,ni:r[. rs;efrr] [fl e\:it'Ecni.recepior Ifl progest#stt- receFtor Iu vilanini D. receptor la horsu:rti riroidieni :;i receptor iaacid retinoic. Oricare ar fi tipul de receptor din aceasiS categorie. ei prezrnti, unele caracteristicistr.icturale gi fltnctionale comtine. Acestea sunt: un sit de leqare a hormcriuiui. urt sit de lesare lauiulilcrliii. de ADi-.i ;i rin <ioiiret-iiu dc ;ictivare ii iranscrierii. S jtrltlal estc ir te!.arijsniri deaclive.re. Irr sti-ir'e i!]ircfivi- io citoscl. in:jnic .lc a irri;s1sg1i6'13 clr lig:rndui. recent,lnti esic c piatia un ct';mpicx prot:;c inltibitc'r. In aceasld siare complexatl- inacli'6. receptoml a1e masralesit'ri de legare la.AltN si ilorneniul de actir,ai'e a tralscnerii. Dupi iegarea ligandului, recepiorurse despdnde de complexul de ina<;tivare 5i estc lranslocat il nucleu ulde^ jaroriti expr11re;llocului de legare la ADN" sc atasazi in zone faverrabile activilrii genei a cirei lranscriere esiedetermilati 5i prcrcesul cic trrnscriere csic J;clcrrsirl. Trarrscrierea sengt si c..;primare..r ocesrcinin celuli, pin proteina codificati, determini producerea rispunsului specific perechii respectivereceptor-ligand.

Recepioiii penru liganzi hidrofili sunt cc'i mai nrimerosi. IJi se pot irnnirti in f',nctie dernecanisrnui de sr-'nnaliz:rre pe care il declansazS. iri:

1. Rece ptori tn .t'funclie de cs,rfil ionit.l. j{lrr!t!!Jyt tujilaltr Lll nfa{etite {, llsti:r ttrntrs-'.at3. R-u:tnlrtr! ,-'t! 4clit-illttc sui ilqt-ciciti:itd:

-4\ *

Dr. Mirces Leabu - Funcrionat'es menrbranelor cs sisten integrst

4. Receptori cu activitate tirozin-kinazici;5. Receptori cuplali cu tirozin-kinaze citosolice;6. Receptori cu activitate Ser/Ihr-kinalcd;7- Receptoi cu activitate fosfatazicd.

Chiar din denumirile lor se deduce cd mecanismele prin care receptorii la liganzi hi&ofilisunt activali se caracteizeazd. prin mare diversitate.

Un exemplu de receptor cu funcfie de canal ionic am prezentat deja mai inainte latransportul prin membrani. Este vorba de receptonrl la acetilcolini de la nir,eiul sarcolemei(membrana celulei musculare striate scheletale) din sinapsa neuio-musculard.

Receptorii cuplati cu proteine G heferofrimerice srrnt nroteine transmemhranaremultipas tip I cu 7 trecen pnn planul membranei. cu un ectodomeniu mare, smrcturd.nd situl delgare a ligarduiur gi cu endodomeniul ccntinAnd situl de interactiune cr.r proteinele Gheterotrimerice. cAt si locun de fosforilare necesare desensibilizarii. Au fost identificati 9receptori activati pnn adrenaiinh, 5 pentru acetilcolinA gi cei putin 15 pentru serotonini. Succint,mecanismul de acliune al acestor recelitori implici nrmdtoarele etape:

l. legarea ligandului gi activarea receptorului;2- interac(iunea receptorului activat cu proteinele G trimerice gi activarea acestora prin

eliberarea GDP, legarea GTP gi disocierea trimerului in subunitatea cr gi

heterodimerul py:

3. transmiterea semnalului la efectorul din aval (adenilat-ciclazd activdnd-o sauinhibnnd-o. sau fosfolipaza C-B).

Agadar receptorii cuplali cu proteinele G heterotrimerice au mecanisrre diferite.aclionend asrpra unor efectori diferiti gi deci indrcdnd rdsplursuri diferite in functie de tipui deproteini G heierotrimericd implicatd. Au tbst irientrficate mai muite tipun de proteine Giretrotrimeice, cunoscdndu-sr cam 20 subrurititr o-. cel pulin 4 subuniteti ji ri i sr,ibunirhli ypentnt ceiuleie mamiferelor. Amiirrim 6 dirrtre acestea:

i- nro_feine C stitnuialoare {Li,). care conlin u. aclivintl acieniiat-clciaza;i canaie tieCatt:

2. proteine G inhibitoare (Gi), care con{in a; inhibdnd adenilat-ciclaza si activd.nd canalede K-:

3. proteine (io, care conlin cr" qi activeazi fosfolipaza C-p;4. proteine G olfactorii (G,ti), care conlrn o,n1l si activeazi adenilat-ciclaza in neuronii

olfactorii:5. protein Go. care conlin crn inhibArd canale dc Cal* gi activrind canale de K' si

foslbhpaza C-p;6. proteine G' (transducina), care confin et $i acti.zcazl Gfu{Pc-fosfodiesieraza in celulele

forosensibile c',r bastonaqe.

Din diversitatea tle t-enomene controiate de recoptorii cupla{i cu proteinele Gheterotrirnerice putern andnli modularea glicolir:ei rn muqctriul srriat scheletal. Proteinhinaza -a,.

xcilY:]t1. dc adenozin rnl'noib-ciatui ciclic (A.MPci- procirrs de adeniiar crciazi un ctector alreceptoriior cupiatr cu proteine G hetcrotnmenco- iinte$le euzimele rrnpiicate in metabolismuiqhcogenuiui. inhibind ibrmarea accstuia $j iavorizdnd cliberarea qiucozei. Eliberarca siucozei seiace sub ibnni cie glucozo- I -jbstat. ca uirnare a unui proces ceiiiiai- cLr inceDe cu activareafbsibnlazkinat:e i pnn lbsibnlarca indusi de proteinkinaza A. Fosibnlazkinazr tbsionlara (asada!-in lb;-nri activari). al:rive;ua rnai detarte qircocen-ibsfbn I azd- care elii;ereazi giucozo - i -ibsianrl.Giucoza iT stf'el elil--.crali intri in procesui di' sljcoli:zi. Procesul de eliberarca a glucozei dinl,rcuLLl| r,rL( 1,ar:c \i l r r . r j \i l :

j ( r : ( l ( {lL re}pui'rr.,'1,;r. r;iuLr}! Lrc,L-uprf.rlr \ Jy'r jir !Lj r./lu,irirs,( Lrhelerotriryiericr.

h,o:ro,nnqn^$s,sro$1ii\ rciu$Sq\ _ hrb't 'r'$crS tnrrn&t b;ssU -lfrl,'J :Si:;,:*t$ tit..sl\-ej rrt u$o" \n

'f"L,*

5*

\r'PffcdJ'qq$r-F[cut\€-

Dr- Mirceq Leabu - Functionarea n!!mbrsnelor c4 sistem integrut

Un alt rispuns rapid se datoreazi activlrii fosfolipazei C-B. Aceasth cale de semnalizareduce la declansarea cascadei fosfoinozitidelor. Fosfatidilinozitolii sunt mai int6i fosforilalisuccesiv ia hidroxilii din diversele pozilii ale inozitolului (de exemplu la hidroxilii din poziliile 4

9i 5). Apoi, fosfolipaza C-p, specifici pentru fosfoinozitide, scindeazi fosfatidilinozitol4,5-bisfosfalii la inozitol- 1,4,5-trisfosfat (IP:) qi diacilgliceroli. IP: difrlzeazd rapid de la nivelulmembranei celulare in citosol, activind ca:rale de calciu comandate chimic din membranareticuiului endoplasmic, determinind eliberarea de Ca'- din lumenul organitului $i cre$terea

concentra{iei acestuia in citosol. Cregterea concentraliei citosolice de Ca'- detetmind efecte

divelse in func{ie de tipul celulei. in celulele musculare striate cardiace, IP,, deschide canalul de

calciu activat chimic din membrana reticulului sarcoplasmic, determinand contraclia musculard.Moleculele n.rici de tipul AMPc, sau IPj cu rol in transmiterea sernnalelor dtnspre

receptori cltre efectori sunt denumite mesageri secunzi.Diacilglicerolul eliberat din fosfatidilinozitol-trisfosfafi are, la rAndul siu, doul poienliale

roluri in semnalizare, acliondnd qi e1 ca mesager secund.Pe de o par1e, poate activa proteinkinaze C, efectori cu activitale serin,/treorrin-kinazicl

dependenti de Ca" (de unde gi numele de proteinkinaze C). Activarea proteinkinazelor C ar-e locdupi recrutarea acestora din citosol la nivelul felei citoplasmatice a membranei celulare. Aceasterecrutare este dependenti de cre$terea concenhaliei citosolice de Ca:*. Ajunse 1a ni,,'elul fe9-ei

citoplasmatice a membranei, proteinkinazele C sunt activats prin efectul cumnlat al Ca--,diaciigliceroiului $i fosi'aii{iilserinelor (fbsiolipicie anionice prezente, in condiJii normaie. numai

in ibila iniemd a bistratului). Activarea proteinknazelor C este umate cie ibsibrilarea uneidivcrsitili de efectori. diferind de la un tip la alrul de celuJi 9i decJanqind o divcrsimte de

Iirsp u]ls uri .

Alt posibil rol al diacilelicerolului este acela dc a elibera (sub ac{iunea fosfolipazelor 42.alt efector al mecanismelor de semnalizare), acidul amhidonic din compozitia sa. care este a:oimctaboltzat la alte patru categorii de raesageri secuirzi:

(i) prosiaglandinc J ^^'ii,t ;;;;;;:i;u; q ca$'". {\Fl'NDRis\(ii;l fromboxani \(1rl.) leucotdene !Pnrrrele trei caregorii sult forrnatc pe calca cicboxigenaz,:lor, cea cle-a liaira pr- caliia

liptroxigena:ei. Toti lac parle din cla-sa eicusanoizilor :;i acl.icneazl in reactiile inilarnat<'r-ir :i inploduccrra scnzafiilor de iirrere. MeCicamentele antiinflamatcrii (aspirina, anti inllaml ioa:ri.-ncstsroiiijcc. sau cortisonul) aciioneaz;i prin irlhibarea producerii de ei"osanoizi.

l)e remarcat cd in exempiele mecanisme amintite mai sus am irirodus nclirnRa icefector. Se deduce ci nundm efector orice proteind implicatd in meconisnele iie .gttrit cl:zarttehilitrd care prime$te rnesajul -ditt trnanle, acti,,tindt.rse ;i ll iran,tmite h tvci ttcl:. !;rlurmrilorul partener din proce.s. ln amonte de un efector se ooate aIla receptorul insusr. :rrtrresaget sccirnC- s:rl urt alt eFr ior iritiv3l

Mcrgem mai deparie incercAnd si exemplificim Ei celeialte tipuri de receptoi penfruligarzi hidrofili.

Ca exempiu de receptor cu activitatc guanilat-ciclazici menliondrn receptorul lafactoml natriuretic atriai. Acesta esie glicoproteind proteini transmembianard unipas, tip I, cu

masa mofecularb de -135kD care, dupd leagarea ligandului pe ectodomeniu, activeazd domeniuiguanilat-ciclazic din endodorneniu. De rernarcat cI endodomeniul receptorului contine si undomeniu omolurg kinazic a clnri menire nu este cunoscutd. Guanilat monofosfatul ciclic (Gil{Pc)formal este mesagerul secund care tiarisrnite semnalul unor proteinkinaze dependenle de CiV['c(G-kinaze) care fosforileaz[ specific la Ser sau Thr proteine efectoare din aval necs:;ar-e creariirdspunsului celular. Efecteie factamlui nalriuretic atnal (se nume;tc arra deoarece este secrctat {l('.

carrriiomiocitele atriale) sunt: stimularea elirninirii Ce sodiu si api la nivelul rinichjlor gi

*'l t: -

Dr" Mirees Leal)u - {unctionsrea Ltcnbr{rne!!! e! !!!lELi4leA!!!

lelaxarea celulelor musculare netede din peretele vascular, ambele conducind la reducereatensiunii arteriale.

Receptorii cu activitate tirozin-kinazici sunt cei mai numerogi din datele de caredispunem in acest moment. Ei se caracterizeaze printr-o mare diversitate structurale acoperindsemnalizarea celulari prin cea mai mare pal-te a factorilor de cregtere cunosculi. Primulidentificat a fost receptorul la factorul de creqtere epidermal (EGF). Ligandul acestui receptoreste un peptid de '6kDa, cu 53 aminoacizi in structurl.

De regul[ receptorii cu activitate tirozin-kinazici sunt protine transmembranare unipas,tip I, care existi ca monomcri in stare liberi (face exceptie receptoml la insulind, aflat sub formide dimeri, legali prin punte disulfuricl), iar dupd interac(iunea cu ligandul dirnerizeazi,Domeniul transmentbranat. cstc lilmclu;.ii in a L..:1i;i qi col!ine iltc ?3 5i 35 de aminoacizi. inciuda diversitelii lor, existi cAteva trlsdhrri comune reprezentate prin anumite domeniistructu-rale relativ bine conservate. O trisdturl comund la nivelul porfiunii citosolice estereprezentatA de o zonl cu activitate tirozin-kinazici (domeniu tirozin-kinazic). Ectodorneniul(domeniul extracelular) repreziatl. o po4iune sernnificativi a lanfului polipeptidic cu capltul N-terminal al acestuia gi este glicozilat. La nivelui ectodomeniului se pot gdsi dornenii repetrtivebogate in leucinl, domenii bogate in cisteine, domenii repetitive fibronectinice de tip III, saudomenii de tip imunoglobulinic. Existenla unor asemenea domenii reprezinti o posibilitate declasificare a acestor recepiori in farnilii qi subfamilii. in acest moment existl o clasillcar e pe btzatipului de ligand cu care receptorii interacfioneazi. Pe de alte parte, pe baza asemdnirilorstructurale receptorii tirozin-kinazici se pot include in superfamilii de proteine. Receptorii cudomenii de tip imunoglobulinic sunt inclugi in superfamilia imunoglobulinelor.

Mecalismul de principiu prin care acetti receptori funclioneazl ar putea fi sintetizat prinurmdtoarele etape:

1. Legarea ligandului atrage atat activarea dor,reniului cataliiic de la nivelul porliuniicitoplamatice cet $i dimerizarea receptorilol datonti modifichrilor ccnfonnati6nale pecare lc induce (in cazul receptcrrirlrri la factorrl de cre5teic derivct rlil pl,,ch..re. prescuriarPDGF, de la ,,platelet-deived growth f actor" , ligandul este dimer gi dimenzarea

3.

receptoruhii este atrasd de aceastd caracteristici a factorului de cre$ter.e);Activarea gi dimenzarea realizeazi cunciifiiie unor- putofosfgriliri incrucigare Ie multipl+

ffa::.l' .,l'il

:T H:::'? l" :,::i j:"#?";H,abreviate prin domenii slr2, cu Sltr de la ,,src ltannlo6g", iiroz-jne1e modilicate prinfosforilare reprezentind zonele de interacliune;

4. Activarea efectorilor legali prin SFI2.

Existi patru tipuri de efectori mai bine cunoscufi care respecta mecanisrnul ale ciruietape au fost prezentate ruai slls.

incepem amiltirea acestor el'ectori cu fosfolipaza C1, care.tre (loui domenii SI12. Dupilegarea la receptorul activat, f-un.lioneaz5 pe calea serntaliz1.r.,i prin fosfuinozitide, aqia cunt a

fost prezentat mai sus in cazul fosfolipazr-i C-p. Agariar, cascada fosfoin oziti<lelor poate irdeclangatd adt Prin receptorii cupla{i cu proteine G beterotrirnerice, ce1 ti prin receptorii tirozirr-kinazici.

O a doua categorie de et'ectori actir.ati de receptor tirozin-jcinirze esie reprezentatii deprotein tirozin-kinaze {5ri func{ie de receptori de tip Src- Aceqti efectcri au firnc}ii atSt dediverse rncdt nu este locul de a ne ocupa de ei aici.

Alt efector este fosfatidilfurozilol .3'-kiuaza (abreviat pr3K, de ja numele englezesc)_ Aretot doui domenii SH2, contribuie dupd acrivare la fbnnarea unor deriyali cle fosfaiidilinozitoli[fosfalidilinozitol 3-fosfat, fosfatidilinozitcl (3.4)-bisfosiat, sau foslbinoziroi (3,4,5)+rislbsfar].I)egi PI3K este acccptat ci actioneaz?i in reglarea proliferirii celulare, in dinarnica morfoloEiei

-4T-

Dr- Mirces Leubu - F4!!ltp area membrtnelor c'a sistem i lePral

celulare si motilitate, detaliile mecanismelor acestor procese sunt departe de a fi pe deplinelucidate.

Cea de-a treia categorie de efectori pe care o amintim este cea a proteinelor care

activeazd GTP-azele mici, notate simbolic cu GAP, de la ,,GTP-ase-activating protein" . GTP'azele mici sunt proteine monomerice cu o masi moleculard in jur de 25kDa care au proprietatea

de a lega GTP pe care il hidrolizeazd cu concursul GAP. GTP-azele mici sunt activate cat timpconlin GTP gi se inactiveazl dupd hidroliza acestuia. Datorite capacitelii lor de a trece ciclic dinstare activl in stare inactivi sunt cunoscute qi sub numele de comutatori moleculari. In ciclul de

dctivrre-inactivale nrai pi,r'rrcipi 5i un alt partener. f:tctorul tlc scltjntbare a gttattozitt-

nucleotidului (abreviat de la numele englezesc, GED. Cend nu este nevoie de funclia lor GTP-azele rnici sunt locnlizatc in citosol complexate cu o proteinl inhibiioale irunrita inhibitor tie

disociere a guan ozin-nucleotidului, prescurtat GDI, de Ia ,,guanine nucleotide dissociation

inhibitor". Cel mai adesea activarea GTP-azelor mici este insotit[ de recr.ltarea lor la nivelulmembranelor (plasmaleml sau endomembrane), recrutare favorizatd gi de acilarea lor. Unul dinrolurile GTP-azelor este acela de a participa ia controlul corectrtudini traficului structunlolmembranare in celuli (de exemplu h'aficul dintre reticulul endoplasmic Ai aparatui Golgi).

R.eceptorii cuplati cu tirozin-kinaze citosolice includ o mare diversitate de receptoricum ar fi cei pentru hormonii de cregtere, cei pentru citokine, receptorii speei{ici antigenelor(receptorii pentru antigene) din limfocitele T gi B devenite irnunocompetenre. Acegti recetori,dupd legarea ligandului, transmit semnalul prin tirozin-kinaze citosolice asociate. Mai binecunoscute sunt tirozil-kinazele citosolice din familia Src, in timp ce cele din familia Janusrelativ de curdnd descrise sunt mai pulin culoscute. Tirozin-kinazele citosolice fosforileazi o

multitudine de efectori transmil6nd mesajul primit de celuli in aval pentru inducerea rispunsuluicelular adec,rat.

Receptorii c'-r actir.itate Ser/Thr-kinazici sunl reprezeniali de receptorii la factorii de

cre$tere trlnsfonnan{i p. Factorii de creEtere transforman(i fJ reprezintl r: faririlic de peptide ce

nediazA, prin iirtermediu receptorilor lor. o multiiutiine de lenornene celulare in vertebrate.Efeclele dif'erd de la un tip de celuii ia altul putend inliba proliferalea, stiinuldnd sirlteza de

prcteine de matrice ertraceiulari inclusi.z fornarea de os, sau determindnd mi,scarce celularlchemotactici.

Exenrpiul de receptor cu activitate fosfatazici estre gliccuotcina t: ansrnenbranariiur.llps CD.i5 din raembrana linrtbcjttior T ;;i B care participl in r:roii eser'1ial i:i activrrc;r pr in

iir'rtigcne ijirescurtarc:], CD vine cl.- la ^,lhrstcr of d ifferentirticri'" scm.inifl.:ind iipur: '.Jc l-rrriicinc

de pe suplalaLa celula-rii prin care slni riesemnatc lirnfocitele in cursul dilerel:lierii 1.

Per,tru o imagine mai cornpirtii a diversitdtii fenomenelor pi care receptoni le potdeclanga in celule trebuie menlionat ci aceasta spore$te prin fapful cl activarea lor se poate facediferenJiat in diferite mo{Dente. Celula este determinatd si se cornporte astfel curn ii impunecombinalia de semrrale pe care ie primeglc la un rncmcnt dat. Compo;:tamentul ei lice de

ecliilibrul inhe rdspunsurile sinergice ia stimulj.Un ultim aspect pe care il abordf,m in cfirtextlli scnrnaiizair celulare este :ern-ralizarea

prin integ-ine gilsau rnolecLrle de adezir.rae celulari (prescunar C.ANI de la nunrele englezesc.l.Aceste tipuri de sernnalizare pot fi incluse in categoria seinnaiizirilor luxtacnne.

Integrinele sunt proieine transmerubranare organizate ca heterodimeri ap. Fiecaresubumtare repreznti o proteini ransrnembranari '-raipas, tip I. Dupd datele cunosr--ute ;irecunoscute in prezent de conrunitatea gtiinlifrci a domer-riului, exist[ 18 tipiiri de subunitili cr gi

E tipuri de subunitSli p. 'foruqi, numai 24 de integrine (adici de heterc-,dimeri aB) au fosridcntificate Pini in p'rezcnt. Integrinele sunt receptori celulari pcntru proteineie de metricee;xtracelulard. Eie transmir sernnalc cciulei despre starea oi d!'atagare gi Cespre caraoteristici aieambiantei extracelujare. Celula se cc)n.rpor-ti diferit dac?i este a1.c$atl la nlatrice sau nu. NIai mult,integrinele sunt implica.tc in rnotiiitatea celularii. Motiiitalea celulard este un fenomen dependr'nt

5i de scrruralc pnrrriie d.' celrria .i.- ia alre rrp'tri Je lrg:nzi. pnn receprorii cdrcspullziion. ln

-48-

Rezumat

N{embranele celulare aclioneazi ca sisteme integrate la niveiul cdr.ora componentelemoleculare, degi sunt de o mare diversitate, coopereazi pentnr asigurarea schimbglui desubstanlE 9i de informalie dintre cehrli qi mediu. Fdri aceste schimburi celula nu Foar.esupravieEui gi nici nu se poate adapta.

Pujine sunt substanlele care pot trece liber prin membrand prin difuziune simpli.Schimburile de substanld se realizeazE cu concursul principal al proteinelor membranare,fenomenele fhcAnd parte din ceer ce numim difr-rziune facilitati. Totuqi caracteristicile fizic6-chimice ale lipidelor rnembtanare influenleazi funclia proteinelor. Fenomenele de schimb desubstanJi intre celuli qi mediu poartd denumirea de transport membranar. Pentru transporftrl deioni gi molecule mici existi structuri proteice numite canale, pompe, respectiv transportori. Acesttip de transport este numit transport prin rnembrand.

Pentru macromolecule sau maleriai particulat transpor-fuI se face cu implicarea unormicrodomenii de membranl (caveole, vezicule cu iuveli;;) Acest transport este n;mit rralsporrcu membtan6. in func1ie tie sensul rranspcrtului defrnim enrlocitoza (transport clr mern'brani dile:iterior, adici dirt mediul extracelular in interiorul celulci), exocitoza (transport cu mernbranddin celuli in exierioi). Exist5 qi un al treilea t'enornen specilic celuleior epitelialemonostratificate numit transcitozi. Transcitoza leprezintl transpot r.:1 cu rnernbrani. prin carecelula preia substanla de transportal de la un pol (apical sau iatero-bazal) o traversiaza princorpul ei gi o elimind la polul celilalt. In aceastd ,,eicursie" substanta poatc sau nu sa tiemodificati de ccluli.

Schimbul de infonnalie esre realizat de celuld prin fenomenele de sernnalizare celuiarl.cornponentele ce asiguri acest schimb sunt tct proteine denumite, in general, receptonmembranari. Receptorii srint, de reg:lb, proteine transrrrembranare unipas-. Existd o marediversitate de tipuri de recepton care presupun o diversitate de mecaniime de semnalrzare.Totugi, se pot pu[ota ni$te aspecte general valabile a]e L'enonienelor de sernnaljzare. Sem:ralelesu:tt amplifir.:ate in inleriorul celLrlei gi de aceea nu este nevoie de concentralii rirlicate de strmuj(ligand) pentn-l ca celuia s;r rispundi. Amplificarea se realizeazd pril mesegeri secunzl $1.isau.efecton. l-.a unele mecanisme de sernnalizar,,r Darticipi gi lipide rner:rbranor. u i6ro, corlplexitaiestruchrali este exp.ioateri de celulS. I-ipidele sunt implicate in rnecarisme cu rnesageri secunzi.

In biologia celulari noiiunea de receptor este imbogi[lli in continut in ct,m"pariilie cu ceafolositi in larmacologie. Astfel proteine mernbranare care sunt paneueri de interactiutie a; alrcrproteine din matricea extracelulari (integrine) sau din membrena altor ccluie (molecule deadezirine celulara) au qi rol de transmitere de semnale celulelor cdrora le apartin, deci rol der0ceptor.

Bihliografie specifici| . il{onicl-i{;igcl A. Siibor M, aavlor N. (200!)) ErlihroiC .qiucose transpo!.ters Crr;, AF|n flematal. 16t 165_

172.

2 Uldry 1v1, Thorens B. (:004) The SL,C2 farniLl of lac iiitated hexcsc arrtl polyol lrar,sponers. p1/t rgers .4rclt .

!trl7'.180-4So

Dr. Mircea Leabu, Functjondrea mentbrsue!or ca sislefl inlepral

aceasti situalie este vorba de chemotaxie. Atunci cdnd motilitatea este indusi numai deinteractiunile celulei cu matricea extracelulari poartS. numele de haptotaxie. Mecanismelehaptotaxiei sunt mai pu{in cunoscute in acet moment. Practic semnalele pe care celula leprimegte prin integrine analizate simultan cu celelalte semnale influen! eaz\. proliferarea celulare,diferenlierea celulare, apoptoza (tip de moartea celulari programati). Apoptoza indusE dedetaqarea celulelor de substrat este denumiti anoikis.

CAM sunt proteine transmembranare unipas implicate in adeziunea celulelor intre ele.EIe transmit semnale celulei dacd sunt sau nu implicate in asemenea interactiuni, numite deregulii jonc{iuni celulare. Celula se conporti difelit dacl este acleratb de alte celule sau esreliberS.

- 4q-

Dr. lllircea Leabu - Furtctio qret nrenrbrsnelor ca sisten integrat

3. Hou JC, Pessin JE. (2007) lns (endocytosis) and outs (exocfosis) of GLUT,I trafficking. Ctot Opin Cell

Biol.19: 4464'13.4. Cheeseman C. (2008) GLUTT: a new intcstinal facilitated hexose tansporter. Am J Pb,siol Endo.rincl

Metab.295:8238-E2.1L5. Mavros Y, Simar D, Singh MA. (2009) Ghrcose Tranporter-4 expression in monocyles: a systcmatic

review. Diabetes Res Clin Pract.84: 123-131.6. Wright EM, Twk E. (2004) The sodium/glucose cohansport family SLC5. PJlugers Arch. 441: 510-518

7. Wright EM, Hirayama BA, Loo DF. (2007) Active sugar transport in health and disease. J Intern Med.267:32-43.

E. Williamson RC, Toye AM. (2008) Glycophorin A: Band 3 aid. Blood Cells Mol Dt.s. 4i; 35-4-i.9. Satchwell TJ, Siroenrark DK, Scssions RB, Toye ANI. (2009) Plotcin 4.]: a complex l[|Ker. Btood (ell.t

Mol Dis. 12.201-210.10. AlperSL.(1991)Thehnnd3-relatedanionexchanger(AE)genefamilr' '1111r R2t'pht<iol 53riJq-561ll. Jay DG. ( 1996) Role of band 3 in homeostasis and celi shape. Cel/. 86: 853-85412. Barzilai A, Rahaminoff H. (1987) Stoichiometry of the sodium-calciun exchanger in ner./e telnrnals.

Biochemistry. 26: 6 I 13-61 I 8.

13. DiPolo R, Beaugd L. (2006) Sodium./calcium exchanger: influence of metabolic regulaticn on ion canierinteractioDs. Physiol Rev. 86, I 55-203.

14. Yang YC, Far.n MJ, Chaug WH, Tai LH, Jiang JIl, Kao LS. (2010) Regrtlaticn of sodium-caloiumexchanger activity by crcatine kioase under energy-compromised conditions. J Biol Chem. Juo 24. lEpubahead ofprint].

15. Ren X, Nicoll DA, Philipson KD. (2006) HeILx packing of the cardiac Na+-Ca2+ exchanger: proximiB/ offransmembrane scgments 1, 2, and 6. J Biol Chem.2Bl 22808-22814.

16. Bers DM. (2000) Calcjum flures hvolved in control of cardiac myoclte contractiot. Circ Res. 87:2'15-281.

17. Amad6ttir J, Chalfie M. (2010)Eukaryotic mechanosensitive channels. Anru Rev Biophys.39 I ll-131 .

18. Blanco G, Mercer RW. (1998) Isozlmes of the Na-K-ATPase: heterogeneitv in smrcture, diversitv infiincti.on. An J P hysio I . 27 5(.5 Pt 2): F 633-F 650 .

19. Blanco G. (?005)Na,K-ATPase subunit heterogeneit_v as a mechanism for tissue-specific ion iegularicn.Semin Nephrol. 25: 292-j03.

20. Arelsen KB. Palmg:ren MG. (i998) Evolution of -"ubstrate specificities in the P-tlDe ATPase superfan',iiy .-/

l.[ol Evol. 116: t4-101.21. Beggah AT, .r3u"in P, Geciing K. (199?) Role of giycosylation and disulfide bonC formation ir rhe b

subunit in the fi-rlding an{i fulctional explession of NaK-A1'?ase. J Biol Chem.272: 143 lB 10326.22. Geering K. (2008) Fu-ncrionai roles ofNa,K-ATPase subunits. Curr Opin Nephrol Hrperlens.17:525-532.13. Fi?esi I{, Gottschalk KE, Lindzen M, SLiainskaya A. Kiister B, Gafi} H, Karlish SJ. (2005) Covalent

cross-iluks betu'ecn the ginxrla subruit (FXYL)2) and alpha and beta subunits of Na.K-ATPase: modeltngtlre alpba-garrrna intenctiol. J Biol Chez. 280: l8?91- 1 8301.

24. Lindzen M, Gottschaik KE, Fiizesi M. Garty H, Karlish SJ. (2006) Structu:al interactions between FXYDprcteirrs and Na+,K.-.\TFase: alpharteta,FXYD subunit stoichiomel"y and cross-linking. J Biol Chen.281: 5947--s955.

25. Berl T. (2009) Horv do kidrey cells adapt to strvive in hypertonic inner medujla? Trans Am Ciin ClimatolAssoc. 120: 389-401.

26. Faller LD. (2008) Mechanistic studies of sodium pump. Arch Biochem Biophl's. 1'16: 12-2.1.

27. Nelson N, Perzov N, Cohen A, Hagai I{, Padler V, Nelson H. (?000)Tbe ceihilar bio)ogy of pioior)-rr Io t,i I c

for,:e genrratiorr bw V-.,\'l?r:cs J ilir Bioi. 20l,iPt 1): il9-95.li. Nakairi: i-llatsui iri. !tkiya '"i. Nal,:rnroto RK. FLitai i,'l {liri(lr -ih. n,..h!r;.ir 'r ror; iri!' ri.r1.:1

i,Lrmnjr; i'lPascs. ll;. , 11irt Bt,):.t 's ].'o.:'191: lri4'-;-ii''').

2t; Frcm:,:n:'i)i,-l:ii1r,Lal l-. i-),'.:r'!r lvli.. lL..;irrr.!r B ilill o) AtJC r-usl.r.rl'Jf al!hil:et.rr. r:rii r-r,rttlrr;.,:-. r,r i..Di 3ccc..jor! tlor,tau: .r'.1,1r.'i 1..,,. -iiJ0: iOil-'-it),15.

30'olrl1tanl\ii-,illi.,'ldroll'1I-.Cir.:ltJ.(111iii):']trcrraltnslglltsinio\Br.'li:i|.:l,.|].t(]irr;--i'tratLislill,,,i].'lS:truct n;.ii. l3: 716-i:'.

31. I{uang Y, Sa,1de W. (l(l(ln) l,Iembmne transportcrs enJ i'hannr:ls ir illi;:rrr.cs! itn1r.e a::,1 -ser.!srti'i1, ,Ji

tumor cells. Cant:er Lelt.2-19: iii8-iE2.J2. Oostendorp RL, Beijnen JH, Schellens nl. (2009) 'fte biological and r:iinical role of Clrg transpori,.'rs al

the intestinal barier. ('ut;ter Tredl Ret,.35 \)i-111.-13. Nagao K, Kiin,rla Y, Nlastuo M. Ueda K. (2010) LipiC curward translocatiDn by ABC protrms. FEBS !.elt.

584: 2't |'l -23 .

3,1. Tissiires P. Pugin j. (:009) the rols oiMD-2 in the opsoncrphagoc).tosis ofCism-negative baciena. {'iir;.Opi.n I:yet:i Dis.2'1..28i-29 |.

It5. Ce Aimeida CJ, l.inrien ii. {?(105) Phagoc}tosis of apoptotic ceiis: a rutier of iralanr:e. Cell trioi Lile ScL.

62; 1531- li4i;

-JO-