E aí pessoal, tudo bem com vocês?

No vídeo anterior, a gente falou sobre os receptores intracelulares. Nesse vídeo, a gente vai falar sobre os receptores de membrana e os seus mecanismos de transdução de sinal.

Então sem enrolação, lembre-se que quando uma molécula sinal é hidrofílica e/ou muito grande, como é o caso da maioria das aminas, dos peptídeos e das proteínas, ela não consegue atravessar livremente a bicamada lipídica da membrana plasmática das suas células-alvo e, portanto, precisa interagir com um receptor de membrana, que, como o próprio nome diz, se encontra na membrana plasmática das células-alvo.

E aí, dependendo do tipo de receptor de membrana que uma determinada molécula sinal interagir, a gente vai ter um mecanismo de transdução de sinal diferente.

Então, presta atenção.

De forma simplificada, a gente tem basicamente 3 tipos de receptores de membrana:

1. Receptores canais iônicos;

2. receptores catalíticos ou enzimáticos;

3. e receptores associados ou acoplados à proteína G.

Agora, bora tentar entender o mecanismo de transdução de sinal desses 3 tipos de receptores de membrana?

Começando então pelos receptores canais iônicos, como o próprio nome diz, esses receptores atuam como canais iônicos, ou seja, esses receptores são aquelas proteínas canais controladas por ligantes que a gente viu num vídeo anterior.

E nesse caso, adivinha quem vão ser os ligantes?

Exatamente, as moléculas sinais.

Pra falar sobre esse tipo de receptor, pegamos como exemplo um receptor de uma amina que atua como um neurotransmissor, a acetilcolina.

Portanto, esse receptor é um canal iônico controlado por acetilcolina, mas que também pode ser controlado pela nicotina, aquela substância presente no cigarro sabe, por isso o nome desse receptor é receptor nicotínico.

Existem dois sítios de ligação pra acetilcolina nesse receptor. Então, quando duas acetilcolinas se ligarem nesses sítios, a conformação do canal iônico muda e ele passa do estado fechado pro estado aberto, permitindo a passagem de determinados íons, principalmente o íon sódio (Na+).

Como o sódio tem força eletroquímica pra se mover do exterior pro interior da célula, quando ele encontra um canal aberto na membrana de uma célula, ele entra. E como esse íon tem uma carga elétrica positiva, ou seja, é um cátion, a sua entrada acaba deixando o lado interno da membrana mais positivo, causando uma despolarização da membrana, como a gente explicou nas videoaulas sobre bioeletrogênese.

Então, perceba que o receptor canal iônico meio que “traduz” um sinal químico, no caso a molécula sinal, em um sinal elétrico, que agora pode gerar respostas específicas na célula-alvo.

Por exemplo, nas células do músculo esquelético, essa despolarização da membrana pode resultar na ativação de proteínas efetoras que iniciam a contração dessas células, iniciando assim a contração do músculo esquelético.

Outras moléculas sinais que também atuam como neurotransmissores, como por exemplo os aminoácidos glutamato e glicina, também podem interagir com receptores canais iônicos cujo mecanismos de transdução de sinal é praticamente o mesmo, ou seja, um sinal químico gera um sinal elétrico que pode gerar respostas específicas na célula-alvo.

Já os receptores catalíticos ou receptores enzimáticos podem atuar como uma enzima ou podem se associar a uma enzima. E aí, dependendo da atividade enzimática do receptor ou da enzima que esse receptor se associar, a gente vai ter vários subtipos de receptores enzimáticos:

• Receptor guanilil ciclase;

• Receptor serina/treonina quinase;

• Receptor tirosina quinase;

• E receptor associado a tirosina quinase.

Ah... só uma observação aqui. Existem outros tipos de receptores enzimáticos, tá, mas pra simplificar eu trouxe aqui os principais receptores que podem atuar como receptores de vários hormônios que a gente vai estudar quando chegar no sistema endócrino, beleza?

Então, vamos tentar explicar cada um desses receptores enzimáticos, pra você pelo menos pegar a ideia geral dos mecanismos de transdução de sinal desses receptores. Bora?

Pra explicar o primeiro tipo de receptor enzimático, o receptor guanilil ciclase, a gente pode pegar como exemplo o receptor do peptídeo natriurético atrial (PNA), um peptídeo liberado pelas células do coração, localizadas mais precisamente nos átrios.

Esse receptor, como o próprio sugere, atua como uma enzima guanilil ciclase.

-Pera aí, professora, essa enzima guanilil ciclase não é a mesma enzima que funciona como um receptor intracelular do óxido nítrico?

Não exatamente a mesma enzima, mas sim o mesmo tipo de enzima, a diferença é que a enzima que funciona como um receptor intracelular do óxido nítrico fica no citosol, e a enzima que funciona como receptor do peptídeo natriurético atrial fica na membrana plasmática.

Então, quando o peptídeo natriurético atrial se liga no seu sítio de ligação, o receptor muda a sua conformação e o domínio com atividade enzimática passa do estado inativo pro estado ativo, e começa a metabolizar o GTP, produzindo o GMP cíclico, um segundo mensageiro que vai transmitir a mensagem pra outras proteínas, até que a mensagem chegue nas proteínas efetoras que podem gerar respostas específicas na célula-alvo como, por exemplo, o relaxamento nas células musculares dos vasos sanguíneos.

-Ué, professora, mas essa também é a resposta específica do óxido nítrico nesse tipo de célula?

Sim, por isso que eu digo que é importante conhecer os tipos de receptores que das moléculas sinais atuam, pois se os receptores apresentam o mesmo mecanismo de transdução de sinal, as respostas geradas pela ativação desses receptores, em um mesmo tipo de célula, vai ser a mesma. Fica a dica!

Agora, antes de explicar o receptor serina/treonina quinase, lembre-se que quinase ou cinase é uma enzima que adiciona grupos fosfato em outras proteínas, ou seja, é uma enzima que fosforila outras proteínas. E aí, quando uma proteína é fosforilada ela pode ter sua atividade modulada, pra mais ou pra menos, ou seja, se eu colocar fosfato em algumas proteínas elas podem ser ativadas, e se eu colocar fosfato em outras proteínas elas podem ser inativadas.

No caso do receptor serina/treonina quinase, esse receptor adiciona grupos fosfato nos aminoácidos serina e treonina das suas proteínas alvo, como é o caso do receptor do fator de crescimento transformante beta ou TGF-beta, uma proteína que pode ser liberada por vários tipos de células.

Quando essa proteína se liga no seu sítio de ligação, o receptor muda a sua conformação, e isso faz com que esse receptor se junte com outro receptor, colocando um fosfato nesse outro receptor. Essa fosforilação ativa o domínio com atividade serina/treonina quinase desse outro receptor que então começa a colocar fosfato nas serinas e nas treoninas das suas proteínas alvo, como a SMAD (do inglês "suppressor of mothers against decapentaplegic"), que uma vez fosforilada se dimeriza, isto é, formam duplinha com outra SMAD, e é essa duplinha, ou melhor, é esse dímero que pode então ser transportado pro núcleo da célula, onde podem atuar como fatores de transcrição, regulando a transcrição de determinados genes, gerando assim respostas específicas nas células-alvo.

Por exemplo, as SMADs ativam a transição de genes que codificam proteínas que participam da transformação ou diferenciação de algumas células, e por isso uma das respostas geradas pelo mecanismo de transdução de sinal do receptor de TGF-beta é a diferenciação celular.

E agora pra explicar o receptor tirosina quinase, a gente pode usar o hormônio insulina como exemplo. Esse hormônio é uma proteína que atua em um receptor que tem um domínio com atividade tirosina quinase que, adivinha, ao invés de colocar fosfato nas serinas e nas treoninas, coloca fosfato nas tirosinas das suas proteínas alvo.

Então, quando a insulina se liga no seu sítio de ligação, o receptor, se ainda não tiver dimerizado, vai formar um dímero, e isso faz com que o receptor coloque fosfato nas tirosinas dele mesmo, ou seja, ele se autofosforila, e essa autofosforilação é necessária pra que esse receptor consiga colocar fosfato nas tirosinas das suas proteínas alvo.

Essas proteínas então, uma vez fosforiladas, podem ativar ou inibir outras proteínas, que podem ativar ou inibir outras proteínas, e assim vai até ativar ou inibir proteínas efetoras que vão finalmente gerar respostas específicas nas células-alvo.

Aqui, eu não quero ficar focando nos nomes das proteínas porque o mecanismo de transdução de sinal desse tipo de receptor envolve a ativação e a inibição de tantas proteínas, mas tantas proteínas, que a gente acaba chamando as vias de transdução de sinal de "cascata de sinalização", isso porque essas vias parecem uma cascata mesmo, uma proteína que ativa outra, que ativa outra, que inibe outra... e assim vai até gerar as respostas específicas. E isso acaba explicando o porquê desse tipo de transdução de sinal poder resultar em várias repostas específicas, pois o resultado final é a ativação ou inibição de muitas proteínas efetoras como enzimas e fatores de transcrição que podem gerar várias repostas específicas.

Por exemplo, nas células do músculo esquelético, essa cascata de sinalização da insulina pode resultar em captação de glicose, síntese de glicogênio pra guardar a glicose captada, além de síntese de proteínas. Ou seja, várias respostas específicas são geradas pela cascata de sinalização da insulina.

E agora pra fechar os receptores enzimáticos, a gente fala sobre os receptores que não tem atividade enzimática, mas tá associado a uma enzima, a uma enzima tirosina quinase.

Pra explicar esse tipo de receptor, a gente pode usar como exemplo o receptor de hormônio do crescimento ou GH.

Quando o GH se liga no seu sítio de ligação, o receptor muda sua conformação, forma um dímero com outro receptor, e isso acaba fazendo com que o receptor ative uma enzima tirosina quinase que se encontra associada a esse tipo de receptor, a enzima Janus quinase ou JAK, para os mais íntimos.

E aí, “JAK” ativou né, essa enzima pode colocar fosfato nas tirosinas de outras proteínas intracelulares, como as proteínas STAT (do inglês "signal transducer and activator of transcription"). Essas proteínas então se dimerizam, formam dímeros que podem ser transportados pro núcleo da célula onde atuam, adivinha, como fatores de transcrição que podem ativar ou inibir a transcrição de determinados genes, gerando assim respostas específicas na célula-alvo.

Por exemplo, na maioria das células do organismo, as STATs ativam a transcrição de genes que codificam proteínas que participam do crescimento e da proliferação celular, e por isso uma das respostas gerada pela transdução de sinal do receptor do GH é o crescimento e a proliferação das células-alvo.

E por fim, mas não menos importante, depois dos receptores enzimáticos, a gente tem o último tipo de receptor de membrana, os receptores acoplados à proteína G.

Esse receptor é tipo o receptor associado à tirosina quinase, mas ao invés de se associar a uma enzima tirosina quinase, ele se associa a uma proteína G, uma proteína formada por 3 subunidades, alfa, beta e gama que ficam associadas com uma molécula de GDP, que é tipo a molécula de ADP só que ao invés de uma adenosina ligada a dois fosfatos, a gente tem uma guanosina ligada a dois fosfatos.

E aí, quando a molécula sinal se liga no seu sítio de ligação, o receptor muda sua conformação e isso meio que “chama” a proteína G pra se associar com o receptor. E quando isso acontece a proteína G também muda de conformação, se desliga da molécula de GDP e se liga à molécula de GTP.

Essa ligação ao GTP ativa a proteína G que, uma vez ativada, se dissocia do receptor, e a subunidade alfa se separa das outras duas subunidades, beta e gama. E a partir daí, cada uma dessas duas partes da proteína G pode ativar outras proteínas como, por exemplo, canais iônicos e enzimas. Ou seja, a proteína G funciona mais ou menos como um “interruptor”, que pode “ligar” mecanismos de transdução de sinal semelhantes aos mecanismos de transdução de sinal dos receptores canais iônicos e dos receptores enzimáticos.

Agora, quais canais iônicos e quais enzimas a proteína G pode ativar pra gerar respostas específicas na célula-alvo, aí vai depender do tipo de proteína G que um determinado receptor se acoplar.

Num outro vídeo, a gente pode falar com mais calma sobre os principais tipos de proteínas G que podem se acoplar a esse tipo de receptor de membrana.

Nesse momento, o mais importante é saber que assim como o receptor tirosina quinase ativa uma “cascata de sinalização”, a proteína G também, uma vez que as enzimas ativadas pelas proteínas G, produzem segundos mensageiros que podem ativar ou inibir proteínas que podem ativar ou inibir outras proteínas, e assim vai até ativar ou inibir proteínas efetoras como enzimas e fatores de transcrição, os quais podem finalmente gerar várias respostas específicas na célula-alvo.

Por exemplo, nas células do fígado ou células hepáticas, o receptor de um hormônio chamado glucagon é um receptor acoplado a uma proteína G que, quando ativada, inicia uma cascata de sinalização que pode resultar em degradação de glicogênio pra liberar a glicose guardada, aumento da produção de mais glicose, além de degradação de proteínas e lipídeos. Ou seja, várias respostas específicas podem ser geradas pelas vias de transdução de sinal ativadas pelos receptores acoplados à proteína G.

Bom, então resumindo tudo que a gente viu nesse vídeo, lembre-se que:

• Existem basicamente 3 tipos de receptores de membrana: receptores canais iônicos, receptores enzimáticos e receptores acoplados à proteína G.

• Os receptores canais iônicos são canais iônicos controlados por ligantes e o mecanismo de transdução de sinal desse tipo de receptor envolve a “tradução” do sinal químico em um sinal elétrico que pode iniciar respostas específicas na célula-alvo.

• Os receptores enzimáticos ou são enzimas ou tão associados a enzimas e o mecanismo de transdução de sinal desse tipo de receptor pode envolver ou a produção de segundos mensageiros como no caso do receptor guanilil ciclase, ou a fosforilação de proteínas, como no caso dos receptores com atividade quinase ou associado a uma quinase. São esses segundos mensageiros ou fosforilação de proteínas que podem iniciar respostas específicas na célula-alvo.

• E por fim, o mecanismo de transdução de sinal dos receptores acoplados à proteína G envolve a ativação da proteína G que pode controlar canais iônicos e enzimas, que podem produzir segundos mensageiros, que podem iniciar respostas específicas na célula-alvo.

Bom, espero que esse vídeo tenha te ajudado de alguma forma. E se ele realmente te ajudou não esquece de curtir e compartilhar esse vídeo com aquele seu amigo que também tá precisando estudar esse conteúdo.

Ah, e se você quiser contribuir ainda mais com o canal considere se tornar membro do canal. Isso vai ajudar muito a gente a continuar por aqui produzindo cada vez mais videoaulas pra vocês. Clique no botão seja membro e confira os benefícios que a gente oferece em cada nível de assinatura.

E como sempre, qualquer dúvida pode deixar aí nos comentários que a gente tenta responder, beleza?

A gente se vê no próximo vídeo, abraço!

Sobre a autora

Mirian Ayumi Kurauti é apaixonada pela fisiologia humana, com uma trajetória acadêmica admirável. Ela se formou em Biomedicina pela Universidade Estadual de Londrina (UEL), fez mestrado e doutorado em Biologia Funcional e Molecular com ênfase em Fisiologia na Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), e ainda atuou como pesquisadora de pós-doutorado na mesma instituição. Além disso, já lecionou fisiologia humana na Universidade Estadual de Maringá (UEM) e biologia celular na UEL. A sua última experiência como professora de fisiologia humana foi na Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR). Fundadora da MK Educação Digital Ltda (MK Fisiologia), atualmente, Mirian é a mente criativa por trás de todos os conteúdos publicados nas redes sociais da empresa.

Apaixonada pela docência, Mirian adora dar aulas de fisiologia humana, mas de um jeito mais descontraído e se diverte muito ensinando. Ela está sempre buscando aprender algo novo não só sobre fisiologia, mas sobre qualquer coisa sobre a vida, o universo e tudo mais. Por isso, é uma consumidora compulsiva de conteúdos de divulgadores científicos. Nas horas vagas, você pode encontrá-la na piscina, treinando e participando de competições de natação. Para Mirian, a vida só tem graça, se ela tiver desafios a serem superados. Hoje, o seu maior desafio é ajudar o maior número de estudantes a entender de verdade a fisiologia humana, principalmente através de suas videoaulas publicadas no canal do YouTube MK Fisiologia.