TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES
INTRODUCCIÓN
La
capacidad de las células para recibir y actuar en respuesta a señales que
provienen de más allá de la membrana plasmática es fundamental para la vida. Estas señales provocan respuestas apropiadas, tales como el
movimiento hacia el alimento o el alejamiento de sustancias toxicas o la
formación de esporas laterales en un medio carente de nutrientes, por ejemplo
las células animales intercambian información sobre las concentraciones de
iones y glucosa en los fluidos extracelulares y las actividades metabólicas
interdependientes que tienen lugar en diferentes tejidos y, en un embrión, la localización
correcta de las células durante su desarrollo. En estos casos, la señal representa información que es
detectada por receptores específicos y se convierte en una respuesta celular en
la que siempre interviene un proceso químico. Esta conversión de información en
cambio químico, transducción de señal, es
una propiedad universal de las células vivas.
Características Generales de la transducción de señales.
Características Generales de la transducción de señales.
Las transducciones de señal son extraordinariamente específicas y refinadamente
sensibles.
La
especificidad se consigue por complementariedad molecular
precisa entre las moléculas señal y receptor, en la que intervienen el mismo
tipo de fuerzas débiles (no covalentes) que tienen lugar en las interacciones
enzima-sustrato y antígeno-anticuerpo.
La extraordinaria sensibilidad
de los transductores de señal se explica por tres factores:
o
La
elevada afinidad de los receptores para las moléculas señal: las
interacciones entre el ligando y el receptor pueden ser cuantificadas por el
análisis de Scatchard que proporciona una medida cuantitativa de la afinidad y
el número de sitios de unión a ligando en una muestra de receptor.
o
La
cooperatividad en la interacción entre el ligando y el receptor: acarrean
grandes cambios en la activación del receptor con pequeños cambios en la
concentración del ligando
o
La
amplificación de la señal por cascadas enzimáticas: tiene
lugar cuando un enzima asociado con un receptor de señal se activa y, a su vez,
cataliza la activación de muchas moléculas de un segundo enzima, cada uno de
las cuales activa muchas moléculas de un tercero, y asi sucesivamente.
La respuesta a una señal también debe terminarse de modo
que los efectos a lo largo de la ruta son proporcionales a la fuerza del
estímulo original.
La sensibilidad de los sistemas receptores está sujeta a
modificación, cuando una señal está presente de forma continua, se produce una
desensibilización del sistema receptor, cuando el estímulo disminuye por debajo
de un determinado umbral, el sistema se vuelve sensible de nuevo.
Una última característica notable de los sistemas de
transducción de señal es la integración,
que es la capacidad del sistema para recibir múltiples señales y producir
una respuesta unificada apropiada a las necesidades del organismo. Originando
una abundancia de interacciones que mantienen la homeostasis en la célula y
organismo.
A pesar de que la variedad de respuestas a dichas señales
es comparablemente numerosa, las maquinarias para translucir todas estas
señales se construyen a partir de 10 tipos básicos de proteínas.
El desencadenante para cada sistema es diferente pero las
características generales de la transducción de señal son comunes para todos;
una señal interacciona con un receptor, el receptor activado interacciona con
la maquinaria celular produciendo una segunda señal a un cambio en la actividad
de una proteína celular; la actividad metabólica de la célula diana experimenta
un cambio; finalmente, el fenómeno de transducción se acaba.
Mecanismos básicos de señalización:
o
Receptores
acoplados a proteína G. Activan indirectamente (a través de
proteínas que unen GTP o proteínas G) enzimas que producen segundos mensajeros
intracelulares. Este tipo de receptor se ilustra con el sistema receptor
B-adrenérgico que detecta adrenalina
o
Receptores
tirosina quinasas. Receptores de la membrana plasmática que son
también enzimas. Cuando se activa uno de estos receptores de varias proteínas citosólicas
o de la membrana plasmática. Ej.: insulina y EGF-R
o
Receptores
guanilil ciclaras. Son receptores de la membrana plasmática con un
dominio citoplasmático enzimático. En el segundo mensaje, cGMP, activa una
proteína quinasa citosólica que fosforila proteínas celulares con lo que
cambian sus actividades.
o
Los
canales iónicos de compuerta de la membrana plasmática que
se abren y se cierra en respuesta a la unión de ligandos químicos o cambios en
el potencial de membrana, estos son los más sencillos.
o
Receptores
de adhesión. Interaccionan con componentes macromoleculares
de la matriz extracelular y llevan al sistema citoesquelético instrucciones
sobre migración celular o adherencia la matriz, por ejemplo, integrinas.
o
Receptores
nucleares. Cuando se unen a su ligando especifico alternan la
velocidad en la que genes específicos son transcritos y traducidos en proteínas
celulares.
PROTEÍNAS G
Las proteínas
G son una familia proteica cuya función
principal es llevar una señal desde un receptor en la membrana celular hasta
una o varias proteínas diana.
Las proteínas G reciben su nombre
porque están asociadas a
GTP (Guanosina TriFosfato, un homólogo del ATP, que en lugar de
estar constituido por una adenina utiliza una guanosina). Éstas proteínas son
capaces de hidrolizar la molécula de GTP a
GDP (Guanosina DiFosfato), por lo que se dice que tienen actividad
GTPasa.
Esquema de proteína G de la octava edición del Journal of Feelsynapsis
o Las proteínas G heterotriméricas son de gran tamaño y
están constituidas por 3 subunidades
(alfa, beta y gamma). Las subunidades
alfa y gamma intervienen en la integración de la proteína G en
la membrana citoplasmática.
o Las proteínas G monoméricas son de un tamaño mucho
menor. En una sola subunidad tienen la actividad
catalítica GTPasa y el dominio de reconocimiento de sus interactores.
Estas GTPasas son más frecuentes en el citoplasma y solo se unen a la membrana
cuando están activas.
PRINCIPALES SEGUNDOS MENSAJEROS
 |
| Dr. Luis Fdo Pacheco B. |
Transducción de señales en el
cerebelo
Las neuronas, en respuesta a
estas señales, liberan una serie de moléculas en el espacio sináptico (los
neurotransmisores), estas serán reconocidas por proteínas de membrana (los
receptores) localizadas en la membrana pre o post sináptica, el complejo
formado por la interacción neurotransmisor-receptor desencadena una serie de
reacciones físico químicas en cascada (Cascada de Segundos Mensajeros) que
acaban traduciéndose en la respuesta del organismo al estímulo inicial.
AMPc
 |
| By Coordinación Secundaria |
Monofosfato cíclico de
adenosina, se forma a partir de ATP por la acción de la enzima adenilciclasa y
se convierte en AMP inactivo por la acción de la enzima fosfodiesterasa, el
AMPc activa una de las proteincinasas dependientes de nucleótidos, cataliza la
fosforilación de proteínas con los que cambia su configuración y su actividad.
Es una proteína integral de la membrana.
Activador
de la PKA (Señalización por Ser-Treo K citoplasmática)
Inactivado por acción
de la fosfodiesterasa 3’ 5’AMP + H2O à 5’ AMP
IP3
 |
| From Wikimedia Commons |
Inositol trifosfato, se libera a partir de lípidos de membrana, en
respuesta a determinadas señales extracelulares. Produce la liberación de
calcio en el retículo endoplásmico. Es un segundo mensajero de la
transducción de señal celular. Se produce junto con diacilglicerol, por
hidrolisis catalizada mediante fosfolipasa C del fosfatidilinositol
4,5-bifosfato (PIP2), un fosfolípido de membrana, su efecto en el
entorno celular es la movilización del Ca2+, almacenado en orgánulos
como el retículo endoplásmico.
Ca2+
El calcio actúa como una molécula de señal dentro de la célula. Cuando el calcio
es liberado y por lo tanto es activo, actúa en un espacio muy limitado de
tiempo. Por lo tanto, la concentración de ion calcio dentro de la célula es muy
bajo normalmente. El receptor InsP3 puede transportar calcio a través de la
interacción con inositoltrifosfato en la cara citoplasmática. Está formado por
cuatro subunidades idénticas.
El receptor
rianodin, llamado así por el vegetal alcaloide rianodin,
es similar al receptor del insP3 y estimula el transporte del calcio al
interior del citoplasma por el reconocimiento del calcio en lugares
citosólicos, de este modo se establece un mecanismo de retroalimentación, en el
que una pequeña cantidad de calcio en el citosol cerca del receptor, puede
provocar la liberación de más calcio. Esto es especialmente importante en
neuronas y células musculares. En las células del corazón y del páncreas.
No hay comentarios:
Publicar un comentario