Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
SEÑALIZACIÓN CELULAR Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑAL: COMUNICACIÓN ENTRE CÉLULAS -…
SEÑALIZACIÓN CELULAR Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑAL: COMUNICACIÓN ENTRE CÉLULAS
Los elementos básicos de los
sistemas de señalización celular
La señalización celular es el proceso por el cual las células se comunican para coordinar respuestas específicas. Es clave para el funcionamiento y regulación de procesos biológicos complejos.
Tipos:
Autocrina
La célula envía mensajes que se unen a sus propios receptores.
Paracrina:
Mensajes dirigidos a células cercanas.
Ejemplo: señales en el sistema inmune.
Endocrina
Hormonas que viajan por el torrente sanguíneo hacia células distantes.
Componentes Principales:
Mensajeros extracelulares (primer mensajero):
Moléculas que transmiten señales (hormonas, neurotransmisores, etc.).
Receptores celulares:
Proteínas en la membrana o interior celular que reconocen y traducen señales.
Mecanismo general:
Unión de un ligando (mensajero) al receptor.
Activación del receptor e inicio de cascadas de señalización intracelular.
Resultado: Cambios en funciones celulares (transcripción génica, metabolismo, movimiento).
Un estudio de mensajeros
extracelulares y sus receptores
Mensajeros Extracelulares:
Moléculas que llevan información entre células.
Tipos:
Aminoácidos y derivados:
Glutamato, glicina, acetilcolina, dopamina, epinefrina.
Gases:
Óxido nítrico (NO) y monóxido de carbono (CO).
Esteroides:
Derivados del colesterol; regulan diferenciación sexual, metabolismo y excreción iónica.
Eicosanoides:
Moléculas no polares derivadas del ácido araquidónico; regulan inflamación, presión arterial y coagulación.
Proteínas y polipéptidos:
Incluyen proteínas transmembrana, asociadas a la matriz extracelular o secretadas.
Receptores:
Proteínas específicas que reconocen y se unen a mensajeros extracelulares.
Clasificación:
Receptores en la membrana plasmática:
Reconocen señales solubles o ligandos en la superficie celular.
Ejemplo: GPCR, RTK, canales activados por ligandos.
Receptores intracelulares:
Para moléculas capaces de atravesar la membrana, como esteroides.
Mecanismo de Acción
Unión del mensajero al receptor.
Activación del receptor → transducción de señal → respuesta celular.
La respuesta varía según el receptor y la célula blanco.
Vías Experimentales
Contexto Histórico:
Décadas de 1950-60: Descubrimiento del concepto de segundos mensajeros por Earl Sutherland.
Décadas de 1970: Martin Rodbell y Alfred Gilman identifican las proteínas G como mediadores entre receptores y efectores.
Descubrimientos Principales:
Proteínas G heterotriméricas:
Conformadas por subunidades α, β y γ.
La subunidad α une GDP/GTP y regula la actividad de efectores.
Rol del GTP:
GTP es esencial para activar la adenilil ciclasa.
GTP no hidrolizable prolonga la activación, mostrando que la unión de GTP y su hidrólisis son procesos clave.
Evidencias experimentales clave:
Activación de adenilil ciclasa mediante glucagón y GTP.
Efectos de toxinas bacterianas:
Toxina del cólera: Inhibe la actividad GTPasa, manteniendo adenilil ciclasa activa.
Toxina pertussis: Bloquea la activación de proteínas G.
Importancia de los descubrimientos:
Establecimiento de las proteínas G como intermediarios críticos en la transducción de señales.
Base para comprender procesos como regulación hormonal, proliferación celular y respuesta inmune.
Contribución al desarrollo de tratamientos para enfermedades relacionadas.
Perspectiva Humana
Trastornos Asociados con Receptores Acoplados a Proteína G
Disfunciones en GPCR están vinculadas con enfermedades como:
Hipertensión.
Asma
Trastornos mentales (esquizofrenia, depresión).
Muchas drogas farmacológicas tienen como objetivo GPCR.
Segundos Mensajeros
Moléculas pequeñas que amplifican señales intracelulares.
Ejemplos: cAMP, Ca²⁺, IP3.
Participan en respuestas rápidas como contracción muscular, secreción y regulación metabólica.
Especificidad de Respuestas Acopladas a GPCR
Una señal puede generar respuestas específicas dependiendo del tipo de célula y receptor involucrado.
Ejemplo: adrenalina en células hepáticas → descomposición de glucógeno; en músculo liso → relajación.
Regulación de los Niveles de Glucosa en Sangre
Involucra hormonas como insulina y glucagón.
Insulina estimula la captación de glucosa; glucagón promueve la liberación de glucosa almacenada.
GPCR en la Percepción Sensorial
GPCR participan en:
Visión (rodopsina).
Olfato (receptores olfativos).
Gusto (determinación de sabores dulces, amargos, umami).
Fosforilación de Proteína-Tirosina en la Transducción de Señal
Mediada por receptores tirosina cinasa (RTK).
Importante en proliferación celular y diferenciación.
Desregulación → cáncer.
Vía de la Cinasa Ras-MAP
Activa cascadas de proteínas cinasas que regulan:
Proliferación celular.
Supervivencia.
Mutaciones en Ras están asociadas con tumores malignos.
Señalización por el Receptor de Insulina
Regula metabolismo de glucosa y lípidos.
Involucra fosforilación de sustratos como IRS-1.
Vías de Señalización en las Plantas
Hormonas vegetales como auxinas y etileno regulan crecimiento, desarrollo y respuesta al estrés ambiental.
Función del Calcio como Mensajero Intracelular
Ca²⁺ es un segundo mensajero clave:
Activa enzimas y proteínas.
Regula contracción muscular, exocitosis y apoptosis.
Convergencia, Divergencia y Comunicación Cruzada
Vías de señalización pueden:
Converger: Varias señales activan una vía común.
Diverger: Una señal activa múltiples vías.
Comunicarse: Interacción entre vías para integrar respuestas.
Función del Óxido Nítrico (NO) como Mensajero Intracelular
Gas que difunde libremente.
Regula vasodilatación, neurotransmisión y respuesta inmune.
Apoptosis (Muerte Celular Programada)
Proceso controlado por señales intracelulares.
Implica cascadas de caspasas y activación de proteínas proapoptóticas.
Función clave en desarrollo y eliminación de células dañadas.
Transducción de señal por
receptores acoplados a proteína G
GPCR:
Receptores de membrana con siete hélices transmembrana.
Interactúan con proteínas G heterotriméricas para transmitir señales.
Participan en una variedad de procesos fisiológicos (olfato, visión, regulación hormonal).
Estructura de GPCR:
Dominio extracelular:
Une ligandos (hormonas, neurotransmisores, etc.).
Dominio transmembrana:
Transmite señales.
Dominio intracelular:
Interactúa con proteínas G.
Mecanismo de Acción:
Unión del ligando al receptor:
Activa el GPCR.
Activación de la proteína G:
La subunidad α intercambia GDP por GTP.
Las subunidades α y βγ se disocian.
Activación del efector:
Ejemplo, adenilil ciclasa produce cAMP.
Amplificación de la señal:
Un GPCR puede activar múltiples proteínas G.
Regulación de la señal:
Terminación:
Hidrólisis de GTP por la subunidad α para desactivar la proteína G.
Desensibilización:
Fosforilación del GPCR por cinasas (GRK).
Unión de arrestinas para bloquear la activación adicional.
Endocitosis:
Receptores internalizados pueden reciclarse o degradarse.