Receptores acoplados a proteína G

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1 Stephane D’arc – Proliferação Celular 
Sinalização por meio de receptores acoplados á proteína G 
 
Os receptores acoplados á proteína G 
(GPCRs) formam a maior família de 
receptores de superfície celular, e eles 
medeiam a maioria das respostas a sinais de 
origem externa ao organismo, assim como os 
sinais vindo de outras células, como: 
hormônios, neurotransmissores e mediadores 
locais. 
• Nossos sentidos (visão e olfato) 
dependem desse tipo de receptor. 
• Existem mais de 800 GPCRs em 
humanos 
As proteínas G triméricas transmitem os sinais 
a partir dos receptores associados á proteína 
G 
Então.. o que acontece quando uma molécula 
de sinalização extracelular se liga ao GPCR? 
Ele irá sofrer uma mudança conformacional, a 
qual irá ativar uma proteína – proteína 
trimérica de ligação a GTP(proteína G). As 
proteínas G são formadas por três 
subunidades: 
→ Alfa, beta e gama 
 
Passe o olho ai na imagem que você vai 
entender direitinho. 
Percebe que a subunidade alfa e gama 
possuem moléculas de lipídeos ligadas a elas?? 
A molécula de lipídio é a ‘’ fitinha vermelha’’. 
Ok. Mas qual a função? Vai ajudar na ligação 
das subunidades á membrana plasmática. 
 
 
Vou colocar outra imagem aqui pq ai vocês 
conseguem entender melhor cada partezinha 
da proteína G. 
 
Explicação: Na primeira imagem o GPCR está 
inativado, ok?? Como ele está inativado a 
proteína G também encontra-se inativa. Então, 
ela não tem mudança conformacional 
nenhuma. Eu falei anteriormente que só 
teremos mudança conformacional na proteína 
G, quando uma molécula de sinalização se 
ligar ao GPCR (lembra o que é 
isso??RECEPTOR ACOPLADO Á PROTEINA G). 
Então, beleza né.. Como não tem molécula 
 
2 Stephane D’arc – Proliferação Celular 
sinalizadora, GPCR e proteína G encontram-se 
inativados. 
Na segunda imagem tivemos um estimulo, ou 
seja, chegou ali uma molécula sinalizadora. O 
que essa molécula vai fazer?? Como eu disse, 
molécula sinalizadora ATIVA GPCR que ativa 
á proteína G. Teremos agora uma mudança 
conformacional na proteína G. 
O domínio AH da subunidade alfa da proteína 
G se move para o exterior para abrir o sítio de 
ligação ao nucleotídeo, promovendo, assim, a 
dissociação do GDP (vcs precisam olhar a 
imagem o tempo todo para entender todo o 
processo). Vamos ter a fosforilação GDP -> 
GTP 
A ligação do GTP promove, então, o 
fechamento do sítio de ligação ao nucleotídeo, 
desencadeando as mudanças de 
conformação que provocam a dissociação da 
subunidade alfa do receptor e do complexo 
beta-gama. A subunidade alfa ligada ao 
GTP e o complexo beta-gama regulam as 
atividades das moléculas de sinalização em 
etapas posteriores da via. 
 
Algumas proteínas G regulam a produção de 
AMP cíclico 
O AMP cíclico (cAMP) atua como um segundo 
mensageiro em algumas vias de sinalização. 
Ele é sintetizado a partir do ATP por uma 
enzima chamada ADENILILCICLASE. 
▪ Diversos sinais extracelulares agem 
pelo aumento das concentrações de 
cAMP no interior da célula. 
Esses sinais ativam os GPCRs que estão 
acoplados a uma proteína G estimuladora 
(Gs). A subunidade alfa ativada da Gs se liga 
e ativa a adenililciclase. 
Outros sinais extracelulares, atuando por 
meio de diferentes GPCRs, reduzem os 
níveis de cAMP pela ativação de uma 
proteína G inibidora (Gi). O nome dela já diz 
tudo.. inibidora pq vai inibir a enzima 
adenililciclase. 
Temos uma proteína, chamada proteína-
cinase dependente de AMP cíclico (PKA) que 
ela é responsável por mediar a maioria dos 
efeitos do AMPc. 
Na maioria das células animais, o cAMP exerce 
seus efeitos pela ativação da PKA. No seu 
estado inativo, a PKA consiste em um 
complexo de duas subunidades:catalíticas e de 
duas subunidades reguladoras. (calmaaa.. 
colocarei imagem). A ligação do cAMP às 
subunidades reguladoras altera a conformação 
dessas subunidades, provocando sua 
dissociação do complexo. As subunidades 
catalíticas liberadas são, assim, ativadas e 
fosforilam substratos proteicos específicos. As 
subunidades reguladoras da PKA (também 
chamada de cinase A) são importantes para 
localizar a enzima dentro da célula: proteínas 
de ancoragem à cinase A. 
 
Enquanto algumas respostas mediadas pelo 
cAMP ocorrem em segundos, outras 
dependem de mudanças na transcrição de 
genes específicos e levam horas para ocorrer 
totalmente. 
Exemplo: 
Nas células que secretam o hormônio 
peptídico somatostatina, por exemplo, o 
cAMP ativa o gene que codifica esse 
hormônio. A região reguladora do gene da 
somatostatina contém uma sequência 
reguladora cis curta, chamada elemento de 
resposta ao cAMP (CRE) que é encontrado 
 
3 Stephane D’arc – Proliferação Celular 
também na região reguladora de muitos 
outros genes ativados por cAMP. Um regulador 
de transcrição específico denominado proteína 
de ligação a CRE (CREB; do inglês, CRE-
binding) reconhece essa sequência. 
Quando a PKA está ativada pelo cAMP, ela 
fosforila a CREB em uma única serina; então, 
a CREB fosforilada recruta o coativador de 
transcrição chamado de proteína de ligação a 
CREB, que estimula a transcrição dos genes-
alvo. Assim, a CREB pode transformar um sinal 
curto de cAMP em uma mudança de longa 
duração na célula, um processo que se 
acredita ter uma função importante em 
algumas formas de aprendizado e memória no 
cérebro. 
PS: Eu espero que vocês tenham conseguido 
entender direitinho, butt caso não tenham 
entendido vão entender agora com a imagem. 
 
 
Então, migoss.. Como é que o aumento na 
concentração intracelular de AMP cíclico é 
capaz de alterar a transcrição gênica? 
Voltem para a imagem (caso não tenham 
entendido). Tá vendo a molécula de 
sinalização ali?? Quando ela se liga ao GPCR, 
ela ativa-o. Esse complexo molécula de 
sinalização + GPCR ativado acaba ativando a 
Adenililciclase.. ai você vai se perguntar: mas 
ativou a Adenililciclase por meio de quem? Por 
meio da subunidade alfa da proteína G 
estimuladora (Gs). Todo esse complexo ai 
acaba aumentando a concentração de AMPc 
no citosol. Esse aumento ativa a PKA, e suas 
subunidades catalíticas liberadas entram no 
núcleo, onde fosforilam a proteína reguladora 
CREB. Após a fosforilação, esta proteína 
recruta o coativador CBP, o qual estimula a 
transcrição gênica. 
Algumas proteínas G transmitem sinais através 
de fosfolipídeos 
Muitos dos GPCRs exercem seus efeitos via 
ativação da enzima de membrana fosfolipase 
C-b (PLCB). 
A LUTA NESSA PARTE TEM QUE SER GRANDE, VIU??! 
Brincadeira.. vcs vão entender. 
A fosfolipase atua sobre um fosfolipídeo 
de inositol (um fosfoinositídeo) chamado de 
fosfatidilinositol4,5-bifosfato (PI[4,5]P2), 
que está presente em pequenas quantidades 
na camada interna da bicamada lipídica da 
membrana plasmática. Os receptores que 
ativam essa via de sinalização do 
fosfolipídeo de inositol o fazem 
principalmente por meio de uma proteína G 
chamada de Gq, que ativa a PLCb, 
basicamente da mesma forma que a Gs ativa 
a adenililciclase. A fosfolipase ativada age 
sobre o PI(4,5)P2, gerando dois produtos: 
inositol1,4,5-trifosfato (IP3) e diacilglicerol. 
 
4 Stephane D’arc – Proliferação Celular 
A IP3 é uma molécula hidrossolúvel que sai 
da membrana e se difunde rapidamente no 
citosol. Quando alcança o retículo 
endoplasmático (RE), liga-se aos canais de 
liberação de Ca++ controlados por IP3 
(também chamados de receptores de IP3) na 
membrana do RE, abrindo-os. O Ca++ 
estocado no RE é liberado através dos canais 
abertos, aumentando rapidamente sua 
concentração no citosol. 
 O aumento no Ca++ citosólico atua na 
propagação do sinal pela influência da 
atividade das proteínas intracelulares sensíveis 
ao íon. Ao mesmo tempo em que o IP3 
produzido pela hidrólise do PI(4,5)P2 aumenta 
a concentração do Ca++ no citosol, o outro 
produto da clivagem do PI(4,5)P2, 
diacilglicerol, exercediferentes efeitos. 
O diacilglicerol também atua como um 
segundo mensageiro, mas permanece na 
membrana plasmática, onde tem vários 
papéis potenciais na sinalização. Uma de 
suas funções principais é a de ativar uma 
proteína-cinase chamada proteína-cinase C 
(PKC), assim denominada porque é 
dependente de Ca++. O aumento inicial no 
Ca++ citosólico, induzido por IP3, altera a 
PKC de forma que ela se desloca do citosol 
para a face citoplasmática da membrana. 
Uma vez ativada, a PKC fosforila proteínas-
alvo que variam dependendo do tipo celular. 
COM A IMAGEM TUDO FICARÁ LINDO!! 
 
A imagem mostra justamente a hidrólise do 
PI(4,5) P2 pela fosfolipase C-beta. Temos 
dois segundos mensageiros produzidos pela 
hidrólise do PI(4,5)P2: 
1. inositol 1,4,5-trifosfato (IP3), que se 
difunde pelo citosol e libera Ca++ do 
retículo endoplasmático 
2. diacilglicerol, que permanece na 
membrana e ajuda na ativação da 
proteína-cinase C 
 
obs: Existem várias classes de PKC, incluindo 
a classe beta, que é ativada por GPCRs. 
• Caso já tenha esquecido o que é 
GPCRs – receptores acopladas á 
proteína G. 
Os GPCRs também são capazes de aumentar 
o Ca++ citosólico e de ativar a proteína 
cinase-C.. massss de que forma?? 
 
Dessa forma ai. Estão vendo que temos uma 
molécula de sinalização né?? Vocês já sabem 
que na presença de uma molécula de 
sinalização temos ativação do GPCR. O que 
esse GPCR vai fazer? Ele vai estimular a 
fosfolipase C-beta (PLCb) ligada à membrana 
plasmática via uma proteína G chamada Gq. 
Vocês lembram das subunidades da proteína 
G? alfa, beta e gama. Então, a subunidade alfa 
e o complexo beta-gama da Gq estão 
envolvidos nessa ativação (como vocês podem 
notar olhando a imagem acima). 
 
5 Stephane D’arc – Proliferação Celular 
Dois segundos mensageiros são produzidos 
quando o PI(4,5)P2 é hidrolisado pela PLCb 
ativada. O inositol 1,4,5-trifosfato (IP3) se 
difunde pelo citosol e se liga aos canais de 
Ca21 controlados por IP3 na membrana do 
retículo endoplasmático, abrindo-os e 
liberando Ca++. O diacilglicerol permanece na 
membrana plasmática e, juntamente com a 
fosfatidilserina (não mostrada) e o Ca++, 
auxilia na ativação da proteína-cinase C, a qual 
é recrutada do citosol para a face citosólica da 
membrana plasmática. 
O Ca2+ funciona como um mediador 
intracelular ubíquo 
Muitos sinais extracelulares, e não somente 
aqueles que atuam via proteínas G, 
desencadeiam um aumento na concentração 
citosólica de Ca2+. Nas células musculares, 
por exemplo, o Ca2+ promove a contração e 
também a secreção em diversas células 
secretoras, incluindo as células nervosas. Não 
só nas células musculares né?? Todo mundo 
sabe que o cálcio age fazendo uma apanhado 
de coisa. 
Alguns estímulos, incluindo a despolarização 
da membrana, distensão da membrana e 
determinados sinais extracelulares, ativam os 
canais de Ca2+ na membrana plasmática, 
resultando em um influxo do íon a partir do 
exterior da célula. Outros sinais, incluindo os 
mediados por GPCR, atuam principalmente por 
meio dos receptores de IP3 para estimular a 
liberação do Ca2+ dos estoques intracelulares 
no RE (acabei de mostrar isso na ultima 
imagem). 
A membrana do RE também possui um 
segundo tipo de canal regulado por Ca21 
chamado de receptor de rianodina (assim 
denominado devido à sua sensibilidade ao 
alcaloide vegetal rianodina), que se abre em 
resposta ao aumento dos níveis de Ca2+, 
amplificando, dessa forma, o sinal ao íon. 
Os receptores de IP3 e de rianodina da 
membrana do RE apresentam uma 
característica importante: ambos são 
estimuladospor concentrações citoplasmáticas 
de Ca2+ baixas a moderadas. Essa liberação 
de cálcio induzida por Ca2+ (CICR) resulta em 
retroalimentação positiva, que tem um grande 
impacto sobre as propriedades da sinalização 
por Ca2+. Outra propriedade importante dos 
receptores de IP3 e rianodina consiste na sua 
inibição, após um determinado intervalo de 
tempo, por altas concentrações de Ca2+ (uma 
forma de retroalimentação negativa). Assim, o 
aumento do Ca21 em uma célula estimulada 
leva à inibição de sua liberação; como as 
bombas removem o Ca2+ citosólico, sua 
concentração cai. 
 
Na imagem acima temos uma 
retroalimentação positiva e negativa 
produzindo oscilações e ondas de cálcio. Como 
isso ocorre? 
Temos receptores de IP3 e de rianodina em um 
segmento da membrana do RE: os receptores ativos 
estão em verde; os inativos estão em vermelho. 
Quando uma pequena quantidade do IP3 citosólico 
ativa um grupo de receptores de IP3 em um sítio na 
membrana do RE (parte superior), a liberação local de 
Ca2+ promove a abertura dos receptores de IP3 e de 
rianodina, resultando em mais liberação de Ca2+ . Esta 
retroalimentação positiva (indicada por sinais +) 
produz uma onda regenerativa de liberação de Ca2+ 
 
6 Stephane D’arc – Proliferação Celular 
que se propaga pela célula. Essas ondas de liberação de 
Ca2+ se movem mais rapidamente por toda a célula do 
que seria possível por difusão simples. Também, ao 
contrário de uma difusão explosiva de íons Ca2+, que 
se torna mais diluída conforme se propaga, a onda 
regenerativa produz uma alta concentração do íon na 
célula inteira. No final, a concentração local inativa os 
receptores de IP3 e de rianodina encerrando a 
liberação de Ca2+. As bombas de Ca2+ reduzem a 
concentração local citosólica do íon ao seu nível 
normal, baixo. O resultado é um pico de Ca2+ : a 
retroalimentação positiva leva a um aumento rápido 
no Ca2++ citosólico, e a retroalimentação negativa o 
baixa novamente. No final, contudo, a 
retroalimentação negativa se esgota, permitindo que 
IP3 desencadeie outra onda de Ca2+. O resultado são 
oscilações repetidas do íon. 
Algumas proteínas G regulam canais iônicos 
diretamente 
As proteínas G não atuam exclusivamente 
na regulação da atividade das enzimas de 
membrana que alteram a concentração de 
cAMP ou de Ca2+ no citosol. A subunidade 
alfa de um tipo de proteína G (chamada de 
G12), por exemplo, ativa um GEF que 
converte uma GTPase monomérica da família 
Rho em sua forma ativa capaz de regular o 
citoesqueleto de actina. 
• Em alguns outros casos, as proteínas 
G ativam ou inativam diretamente os 
canais iônicos na membrana plasmática 
da célula-alvo, alterando, dessa forma, 
a permeabilidade aos íons e, por 
conseguinte, a excitabilidade da 
membrana. 
O óxido nítrico é um mediador de sinalização 
gasoso que passa entre as células 
As moléculas sinalizadoras como o cálcio e os 
nucleotídeos cíclicos são pequenas moléculas 
hidrofílicas que geralmente atuam no interior 
das células nas quais são produzidas. Algumas 
moléculas sinalizadoras, contudo, são 
suficientemente pequenas e hidrofóbicas, ou 
ambas, para atravessar facilmente a 
membrana plasmática e levar sinais para as 
células mais próximas. Um importante e 
extraordinário exemplo é o gás óxido nítrico 
(NO; do inglês, nitric oxide), que funciona 
como molécula de sinalização em vários 
tecidos de animais e plantas. Nos mamíferos, 
uma das muitas funções do NO é a de relaxar 
a musculatura lisa nas paredes de vasos 
sanguíneos. O neurotransmissor acetilcolina 
estimula a síntese do NO pela ativação de um 
GPCR na membrana das células endoteliais 
que revestem o interior do vaso. O receptor 
ativado desencadeia a síntese de IP3 e a 
liberação de Ca2+, levando à estimulação de 
uma enzima que sintetiza NO 
• Ele atua apenas localmente, porque 
tem uma meia-vida curta, de 5 a 10 
segundos no espaço extracelular, antes 
de se converter em nitratos e nitritos 
pela ação do oxigênio e da água. 
• O efeito do NO sobre os vasos 
sanguíneos explica o mecanismo de 
ação da nitroglicerina, que tem sido 
usada por 100 anos no tratamento de 
pacientes com angina (dor resultante 
do fluxo sanguíneo inadequado do 
músculo cardíaco). A nitroglicerinaé 
convertida em NO, o que relaxa os 
vasos sanguíneos. Isso reduz a carga 
de trabalho do coração e, como 
consequência, reduz a necessidade de 
oxigênio do músculo cardíaco. 
 
 
 
 
7 Stephane D’arc – Proliferação Celular 
Vou fazer um ctrlC+ctrlV do livro, pq ele 
traz no final de tudo um resuminho dessa 
parte que abordei: 
Indiretamente, os GPCRs ativam ou inativam, via 
proteínas G, as enzimas ligadas à membrana 
plasmática e aos canais iônicos. Quando um 
receptor ativado estimula uma proteína G, esta 
sofre uma mudança conformacional que ativa sua 
subunidade a, desencadeando, dessa forma, a 
liberação de um complexo bg. Cada componente 
pode, então, regular diretamente a atividade das 
proteínas-alvo na membrana plasmática. Alguns 
GPCRs ativam ou inativam a adenililciclase, 
alterando assim a concentração intracelular do 
segundo mensageiro AMP cíclico. Outros inativam 
uma fosfolipase C específica de fosfoinositídeos 
(PLCb), a qual gera dois segundos mensageiros. Um 
deles é o inositol 1,4,5-trifosfato (IP3), que libera 
Ca21 do RE, aumentando, dessa forma, a 
concentração do íon no citosol. O outro é o 
diacilglicerol, que permanece na membrana 
plasmática e ativa a proteína-cinase C (PKC). Um 
aumento nos níveis de AMP cíclico ou de Ca21 
citosólicos afeta as células principalmente por 
estimular uma proteína-cinase dependente de 
cAMP (PKA) e as proteínas-cinase dependentes de 
Ca21 /calmodulina (CaM-cinases), 
respectivamente. A PKC, a PKA e a CaM-cinase 
fosforilam proteínas-alvo específicas, alterando, 
assim, a atividade dessas proteínas. Cada tipo de 
célula possui seu conjunto característico de 
proteínas-alvo que é regulado dessa maneira, 
permitindo que a célula construa sua resposta 
característica própria aos segundos mensageiros. 
As cascatas de sinalização intracelulares ativadas 
pelos GPCRs permitem que as respostas sejam 
bastante amplificadas, de forma que diversas 
proteínas-alvo são alteradas para cada molécula de 
sinalização extracelular ligada ao seu receptor. As 
respostas mediadas pelos GPCRs são rapidamente 
desligadas quando o sinal extracelular é removido, 
e os GPCRs ativos são inativados por fosforilação e 
associação com arrestinas. 
	Respostas celulares ao estresse e aos estímulos nocivos