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Mecanismos de señalización celular (RER (Secreción de moléculas…
Mecanismos de señalización celular
RER
Función
Regulación de la fisiología celular: Eso permite el funcionamiento coordinado de las células en los tejidos
Señales que provienen de otras células regulan
Metabolismo, diferenciación, movimiento, proliferación y muerte celular
Secreción de moléculas
Señalización paracrina
A corta distancia, la molécula señal es reconocida por una célula diana cercana(vecina)
Señalización autocrina
La molécula señal es reconocida por ella misma
Señalización hormonal o endocrina
Las hormonas viajan por el torrente circulatorio hasta llegar a las células diana que usualmente están lejos
Señalización por medio de neurotransmisores
Neuronas principalmente. Neutrotransmisores son liberadas al espacio sinóptico y se une a los receptores de la células diana que usualmente es otra neurona
Mecanismos de señalización
Células responden a la señal mediante receptores específicos
Receptores de membrana
Reconocen moléculas hidrófilas
Receptores citoplasmáticos
Reconocen moléculas hidrófobas
Señales extracelulares se transforman a señales intracelulares
Llega el ligando y se une al receptor
Se inicia una señalización intracelular que transmite la señal al núcleo
La señal activa la transcripción de determinados "genes de respuesta"
Cascada de señalización intracelular
Señalización dependiente de los receptores de membrana
Tras recibirse la señal extracelular, los factores intracelulares se activan y funcionan como interruptores moleculares
Inactivación del sistema señalizado
Una de las formas como puede ocurrir
Endocitosis de los receptores para después degradarse en los lisosomas
Uno tipo de proteínas que intervienen
Proteínas quinasas
Capacidad de fosforilar a otras proteínas en residuos de aminoácidos específicos
Fosforilación secuencia de proteínas es lo que transmite la señal
Sistemas de activación/inactivación
GEF cambia GDP por GTP para que la proteína se active y se inicie la señalización
GAP disocia el GTP en GDP+Pi, la proteína queda unida a GDP y se inactiva
Respuesta celular
Es el resultado de la integración de las múltiples señales que llegan a la célula del exterior
Una misma molécula señalizadora puede causar respuestas distintas
Ejemplo:
Acetilcolina
actúa como neutransmisor y hormona, produce distintas reacciones en cada una
Tipos de señalización celular mediados por la secreción de moléculas
A través de mediadores locales
Eicosanoides
Tipos
Prostaglandinas (PG)
Las origina la enzima ciclooxigenasa a partir del ácido araquidónico
Cicooxigenasa 1 (COX-1)
Enzima constitutiva
Está presente siempre en las células
Ciclooxigenasa 2 (COX-2)
Se produce en respuesta a determinados
estímulos
Citoquinas
Factores de crecimiento
Tipos
PGE2
Causa vasodilatación, diuresis renal, broncodilatación y aumento de la producción de mucosidad y bicarbonato por parte de las células epiteliales del estómago
Tiene efecto protector contra el ácido estomacal
PGF2alfa
Favorece la ovulación y el parto
Aumenta las contracciones del músculo liso en el ovario y el miometrio del útero
PGI2
Antiagregante plaquetario
PGD2
Tiene un papel determinante en las reacciones alérgicas
Causa broncoconstricción y vasodilatación
Tromboxanos (TX)
Tienen una función esencial en la agregación plaquetaria
Origen
La enzima COX actúa sobre el ácido araquidónico
Actúa la enzima tromboxano sintetasa
TXA2
Predomina en las plaquetas
Favorece la coagulación
Causa vasoconstricción
Leucotrienos (LT)
Abundantes en los leucocitos
Síntesis
Depende de las enzimas lipooxigenasas (LOX)
LTB4
Efecto quimiotáctico sobre leucocitos
Vasodilatador
Efecto similar a la histamina que actúa sobre procesos alérgicos, favoreciendo el asma bronquial
Molécula de naturaleza lipídica
Respuestas biológicas que originan
Regulación del tono vascular y bronquial
Inflamación
Dolor
Agregación plaquetaria
Contracción muscular
Se sintetizan a partir de
ácido araquidónico
Son reconocidos por la célula diana mediante receptores asociados a proteínas G
Óxido nítrico
Participa en numerosos procesos señalizadores del sistema nervioso, inmunitario y cardiovascular
Vida media de 5 a 10s
Se transforma rápidamente en nitritos y nitratos al reaccionar con el O2 y el H2O
Pierde su actividad señalizadora
Sistema cardiovascular
Las terminaciones nerviosas que inervan los vasos producen
acetilcolina
Se une a un receptor de membrana
Se produce una cascada de señales intracelulares que activan la enzima
óxido nítrico sintasa
Esta enzima cataliza la producción de NO a partir del aminoácido arginina, O2 y el poder reductor de NADPH
El NO difunde fuera de la célula endotelial y llega a células musculares vecinas
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Citoquinas
Funciones
Activación y proliferación de células del sistema inmunitario
Participación en procesos inflamatorios
Control de la hematopoyesis en la médula ósea
Inducción a la curación de heridas
Principales células productoras
Macrófagos y linfocitos
Ejemplos
Interleuquina 1 (IL-1)
Proliferación de linfocitos T y B
Inducción de fiebre
Estimulación de moléculas de adhesión a linfocitos T en células endoteliales
Interleuquina 2 (IL-2)
Estimulación de la proliferación de linfocitos T y B
Interferón 1 alfa (INF-1alfa)
Actividad antivírica y proangiogénica
Activación de células NK
Interferón gamma (INF-gamma)
Actividad antivírica y activación de las células NK
Favorece la síntesis de IgG
Factor de necrosis tumoral alfa (TGT-alfa)
Efecto proinflamatorio
Activación de neutrófilos, macrófagos y eosinófilos
Citotoxicidad tumoral
Inducción de fiebre
Puede funcionar de forma
Paracrina
Autocrina
Se caracterizan por ser moléculas pleiotrópicas y redundantes
Pueden tener diferentes efectos cuando actúan en distintos tipos celulares
Varias citoquinas distintas pueden ejercer el mismo efecto
Grupo de factores de señalización que participan en la respuesta inflamatoria y en la quimiotaxis
Su efecto regula la proliferación y diferenciación de las células del sistema inmunitario
Factores de crecimiento
Factores de crecimiento de fibroblastos (FGF)
Favorecen el crecimiento de los fibroblastos, células endoteliales y otras células derivadas del mesodermo
Factor de crecimiento semejante a la insulina tipo 1 (IGF-1)
Estimula la proliferación de numerosos tipos celulares derivados de tres capas embrionarias
Factor de crecimiento derivado de las plaquetas (PDFG)
Estimula la proliferación de células musculares lisas y endoteliales, fibroblastos, etc.
Factor de crecimiento transformante alfa (TGF-alfa)
Tiene un efecto similar al EGF
Actúa a través del receptor de EGF
Factor de crecimiento transformante beta (TGF-beta)
Estimula la proliferación de células derivadas del mesodermo
Inhibe la proliferación de células epiteliales y neuroectodérmicas
Factor de crecimiento del endotelio vascular
Estimula la proliferación de las células endoteliales de los vasos
Factor de crecimiento epidérmico (EGF)
Estimula la proliferación de las células epiteliales
Por neurotransmisores
Moléculas pequeñas, hidrófilas, producidas por neuronas
Tras ser liberadas se unen a receptores específicos de la célula diana
Ejemplos
Acetilcolina
Dopamina
Adrenalina
Serotonina
Se almacenan en vesículas secretoras de la neurona presináptica
Gracias a la llegada del potencial de acción, las vesículas se fusionan con la membrana
Los neurotransmisores quedan libres en el espacio sináptico
Receptores
Usualmente estos receptores suelen ser canales iónicos
Acoplados a proteínas G, inician señalización intracelular en la célula diana
Señalizacion hormonal
Las hormonas producidas por celulas endocrinas tienen na actividad muy potente.
Hormonas peptidicas
Hidrofilas
Son reconocida por parte de la celula diana mediante un receptor de membrana
Pertenecen a este grupo
Insulina
Secretada por
Pancreas
Hormona del crecimiento
Foliculoestimulante
Secretada por
Hipofisis
Prolactina
Hormonas liposolubles
Hidrofobas
Muchas derivan del colesterol
Pertenecen a este grupo
Testosterona
Secretada por
Testiculo
Estradiol
Secretada por
Ovario
Cortisol
Secretada por
Corteza suprarrenal
Hormona tiroidea
Secretada por
Tiroides
Receptores de señales y señalizacion intracelular
Señalizacion por medio de receptores intracelulares
Receptor + Ligando
Se translocan al interior del nucleo y se une a regiones especifica del ADN para activar genes de respuesta celular
Ejemplo
Señalizacion por medio de hormonas esteroideas
Testosterona
Producida en los organos sexuales masculinos (celulas de Leyding)
Regulada por las hormonas hipofisiarias LH y FSH
Posee un receptor localizado en el citoplasma (receptor de androgenos)
Permanece inactivo gracias a que una proteina bloquea su actividad
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La testosterona puede interactuar con los receptores de manera
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Atraviesa la membrana plasmatica
Se transforma en 5-dihidrotestosterona
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Señalizacion por medio de receptores de membrana
Receptores asociados a proteínas de canal
Las señales pueden actuar sobre receptores de membrana que funcionan como proteínas de canal, la unión al ligando abre el canal y permite el paso a favor del gradiente de concentración
Ejemplo
Señalizacion que se da en la sinapsis neural
Despolarizacion de la membrana plasmatica en el boton terminal de la neurona presinaptica
Apertura de los canales de Ca+2
Se desencadena la exocitosis de las vesiculas sinapticas
Se liberan al espacio sinaptico neurotransmisores, como la acetilcolina
El receptor de acetilcolina permite la entrada de Na+
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Receptores asociados a proteinas G
Responsables de la transmisión al interior celular de señales hormonales.
El receptor de membrana se une al ligando, la proteina G actúa como acopladora, otra proteína de membrana se encarga de recoger la señal transmitida
RECEPTORES
: son proteínas cuya estructura atraviesa la membrana plasmática.
Las proteínas G asociadas a GTP= ACTIVADAS
Elementos que intervienen
Receptor de membrana
Se une al ligando
Proteina G
Actua como proteina acopladora
Otra proteina de membrana
Recoge la señal transmitida por la proteina G y la envia al interior celular
Proceso de señalizacion
El ligando se une al receptor
Se modifica la estructura proteica del dominio citoplasmatico del receptor
Solo asi se puede unir la proteina G al receptor a traves de la subunidad alfa
La subunidad pierde su afinidad por GDP
La union alfa GDP escinde la proteina G en dos partes
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Activacion de la adenilato ciclasa
Esta enzima utiliza ATP como sustrato para generar
AMPc
Actua como segundo mensajero
Es responsable de la transmision de la señal hacia el interior celular
Exceso de AMPc
Eliminado por la fosfodiesterasa del AMPc
Alteracion del proceso de inactivacion
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Efectos intracelulares
Respuesta rapida
No implican transcriccion de genes como consecuencia de la accion del AMPc
Ejemplo
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Respuesta lenta
Actua mediante
Union a la proteina quenasa A (PKA)
Activacion de la fosfolipasa C-B
Esta enzima fragmenta el fosfolipido de membrana fosfatidilinositol-4-5-bifosfato (PIP2)
Se generan
Inositol trifosfato (IP3)
Queda libre en el citoplasma
Se une a un receptor del tipo canal ionico situado en la membrana del reticulo endoplasmatico liso
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Diacilglicerol (DAG)
Permanece unido a la membrana
Puede seguir dos caminos
Liberar acido araquidonico
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Activar a la familia de proteinas quinasas C (PCK)
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Papel del Ca en la señalización intracelular
Proteinas G pueden aumentar los niveles de Ca
Ca como segundo mensajero, exocitosis, contracción muscular, neurotransmisión, control del citoesqueleto, metabolismo, movimiento y proliferación celular
Los canales de ca se abren cuando:
Aumenta el ip3, cuando hay despolarización de la membrana
mediante:
Receptores de rianodina
Los efectos del calcio estan regulados por la
calmodulina
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Activación de la enzima guanilato ciclasa
Activadas por la proteína G
genera AMPc a partir de ATP
Rodopsina: capaz de transformar una señal luminosa en una señal mediada por proteína G
Regulación de canales iónicos por proteínas G
La proteína G no interacciona con una enzima de membrana sino que regule la apertura de un canal iónico
El complego By de la P. G interacciona con un canal de K
Receptores enzimaticos o catalíticos
Poseen un dominio extracelular NH2 Terminal, capaz de unirse al ligando, un dominio transmembrana y un dominio intracelular
Receptores tirosina quinasa
:
Receptores con actividad fosfatasa y guanilato
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RECEPTORES ENZIMÁTICOS
Transducción de la señal mediante la vía Ras MAPK
RAS
: Situada en la membrana (GTPasas) transmiten señales intracelulares
Rho
: intervienen en la transmición de señales de remodelación del citoesqueleto
Ras + fernesilo = activo
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Vías Alternativas activadas por los receptores tirosina - quinasa
Vías activadas por TK
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Contactos directos célula - célula o célula - sustrato
no se secretan sustancias, sino que una célula se comunica con la célula vecina
A través de
contacto directo
Receptores específicos
señales intracelulares
cascada de señalizaci´pn intracelular
Señalización a través de contactos célula - célula y célula - sustrato
Interacción directa con moléculas situadas en la membrana plasmática de células vecinas o con moléculas del medio extracelular
Integrinas
: función de señalización intracelular, actuan como receptores que detectan cambios en los contactos célula - sustrato
Las modificaciones de la integrina son reconocidas por la FAK
La FAK se autofosforila y atrae Grb2, PL-C, Src, PI3K que dan lugar a respuestas
Se produce la transm isión de la señal hacia el núcleo y se expresan genes que inducen adhesión, proliferación, apoptosis, diferenciación, movilidad celular
FAK controla la estructura del citoesqueleto
Tambien puede estar mediada por: uniones comunicantes
que permiten el paso directo de sustancias
