Segnalazione intracellulare

La segnalazione intracellulare è un meccanismo tramite il quale le cellule possono rispondere al loro ambiente e ai segnali extracellulari. Le cellule, infatti, possono percepire il loro ambiente e modificare l’espressione genica, lo splicing dell’mRNA, l’espressione proteica e le modifiche proteiche per rispondere a questi segnali extracellulari.

Molti di questi percorsi di segnalazione intracellulare sono influenzati dall’attivazione di qualche forma di recettore extracellulare, tra cui recettori tirosin-chinasi, recettori delle citochine, recettori accoppiati alle proteine ​​G e recettori di adesione.

Questi enzimi intracellulari fungono da elementi di segnalazione a valle che propagano e amplificano il segnale avviato dal legame del ligando. Nella maggior parte dei casi, una catena di reazioni trasmette segnali dalla superficie cellulare a una varietà di bersagli intracellulari che genera la trasduzione del segnale intracellulare. I percorsi di segnalazione intracellulare collegano quindi la superficie cellulare al nucleo, portando a cambiamenti nell’espressione genica in risposta a stimoli extracellulari.

Percorsi di trasduzione e segnalazione intracellulare

Le modalità di segnalazione intracellulare possono avvenire secondo numerose vie di segnalazione, che trasmettono segnali extracellulari nelle cellule per influenzare il metabolismo cellulare e l’espressione genica, portando a cambiamenti nella proliferazione, differenziazione, trasformazione e morte cellulare programmata.

Le sostanze di segnalazione intercellulare ovvero i primi messaggeri, come neurotrasmettitori, citochine e ormoni che agiscono rispettivamente nei sistemi nervoso, immunitario ed endocrino, si legano alle proteine ​​recettoriali di membrana accoppiate a canali ionici, chinasi o proteine ​​G e attivano la rispettiva segnalazione intracellulare a valle.

I bersagli di tali percorsi di segnalazione includono spesso fattori di trascrizione che funzionano per regolare l’espressione genica. I percorsi di segnalazione intracellulare collegano quindi la superficie cellulare al nucleo, portando a cambiamenti nell’espressione genica in risposta a stimoli extracellulari.

Via cAMP-dipendente

La segnalazione intracellulare è stata studiata per la prima volta sugli ormoni come l’adrenalina, che stimola la glicogenolisi nel fegato, con conseguente aumento del livello di glucosio nel sangue a seguito della glicogenolisi.

Nel 1958 il farmacologo e biochimico statunitense Earl Wilbur Sutherland Jr. premio Nobel per la fisiologia o la medicina nel 1971 “per le sue scoperte sui meccanismi dell’azione degli ormoni”, in particolare l’adrenalina, tramite secondi messaggeri, scoprì che la sua azione era mediata da un aumento della concentrazione intracellulare di adenosin monofosfato ciclico (cAMP).

Il cAMP è in grado di agire come secondo messaggero, propagando rapidamente il segnale dell’adrenalina a determinate molecole nella cellula. Questo percorso di segnalazione stimolatorio porta alla produzione di effetti come l’aumento della frequenza e della forza di contrazione del cuore che sono caratteristici dell’adrenalina.

Percorso di segnalazione dell’insulina

La via di segnalazione dell’insulina è un percorso di segnalazione intracellulare che è responsabile nel metabolismo, nella crescita e nella sopravvivenza. La segnalazione dell’insulina è avviata attraverso il legame e l’attivazione del suo recettore di superficie cellulare che avvia una cascata di eventi di fosforilazione e defosforilazione, generazione di secondi messaggeri e interazioni proteina-proteina che determinano diversi eventi metabolici in quasi tutti i tessuti.

L’ormone peptidico insulina svolge un ruolo fondamentale nel mantenimento dell’omeostasi del glucosio nel corpo. I principali obiettivi della segnalazione insulinica sono le cellule adipose (adipociti), le cellule muscolari scheletriche (miociti) e le cellule epatiche (epatociti).

Adipociti e miociti rispondono alla stimolazione insulinica con la traslocazione di GLUT4 sulla membrana plasmatica, consentendo la rimozione del glucosio dal sangue. Inoltre, l’insulina stimola la lipogenesi e la sintesi di glicogeno e proteine ​​nelle cellule insulino-sensibili e sopprime la lipolisi, la glucogenolisi e la scomposizione delle proteine ​​nel fegato.

La segnalazione dell’insulina comporta il legame dell’insulina al recettore dell’insulina e l’autofosforilazione del recettore che successivamente fosforila e attiva i substrati del recettore dell’insulina (IRS) seguiti dall’attivazione di messaggeri secondari tra cui la fosfotidilinositolo-3-chinasi (PI3K) e le cascate di proteine ​​chinasi attivate da mitogeni

Segnalazione intracellulare del calcio

La segnalazione del calcio è essenziale per la funzione cellulare ed è coinvolta in una varietà di processi cellulari come l’esocitosi, l’eccitabilità e la motilità. La segnalazione del calcio serve a comunicare e guidare i processi intracellulari spesso come un passaggio nella trasduzione del segnale.

Lo ione calcio è importante per la segnalazione cellulare, perché una volta entrato nel citosol del citoplasma esercita effetti regolatori allosterici su molti enzimi e proteine. Esso può agire nella trasduzione del segnale risultante dall’attivazione dei canali ionici o come secondo messaggero causato da percorsi di trasduzione del segnale indiretti come i recettori accoppiati alle proteine ​​G.

Il calcio è un secondo messaggero che ha ruoli fisiologici come la contrazione muscolare, la trasmissione neuronale, la motilità cellulare, la fecondazione, la crescita cellulare, la neurogenesi, l’apprendimento e la memoria e la secrezione di saliva.

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