Transduccion de señales baynes bioquimica

Transducción de señales.

Las hormonas normalmente tienen su origen en lugares lejanos a su sitio de acción por lo que deben ser transportadas por la sangre hasta sus células diana. También las células inmunitarias deben ser transportadas por factores quimiotácticos, esto por medio de transducción de señales dada por receptores específicos de membrana, elementos efectores de señal y proteínas reguladoras con el fin de generar una respuesta celular.

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Receptores hormonales.

Las hormonas son mensajeros que integran respuestas entre células sintetizadas por tejidos específicos y se dividen en dos grupos:

• Hormonas esteroides
• Hormonas polipeptídicas

Receptores intracelulares: hormonas esteroideas.

Debido a la estructura del colesterol, estas hormonas pueden atravesar la membrana plasmática y ejercer su acción mediante receptores hormonales esteroideos, ubicados en el citoplasma y que pertenecen a la superfamilia de receptores intracelulares. Estos receptores son también factores de transcripción ya que se unen a zonas reguladoras de ADN de algún gen a una hormona. Esta unión es mediada por ligandos y causa un cambio conformacional en los receptores y provoca la activación o reprime la inducción de genes. Cada célula diana tiene sus receptores y proteínas específicas para determinar que genes serán inducidos. Es por esto que una mismahormona puede causar diferentes efectos dependiendo la célula diana.

Receptores de membrana: receptores de hormonas polipeptídicas.

Estas hormonas no pueden atravesar la membrana y sus acciones están mediadas por lo tanto, por receptores específicos de membrana. Estos son los que se conocen como primeros mensajeros debido a que no atraviesan la membrana, solo activan a los segundos mensajeros como el AMPc o los iones de Ca para que estos realicen por completo su acción.

Mecanismos de señalización independientes del receptor.

Aunque la mayoría de las señalizaciones se da a través de receptores en la membrana o en el citoplasma, hay algunas moléculas pequeñas que logran atravesar la membrana y pueden modular la actividad de los dominios catalíticos de las moléculas transmembrana, un ejemplo de estas es el óxido nítrico, que actúa en la contracción y relajación del músculo liso de los vasos sanguíneos, estimula la guanilato ciclasa y forma un segundo mensajero que es el GMPc.

Receptores acoplados a la transducción de la señal intracelular.

También los receptores del olfato, la visión y el gusto utilizan sistemas de transducción por medio de receptores de membrana. Algunos como los β-adrenérgicos o los receptores de antígeno de los linfocitos no catalizan nada, solamente sirven como unidades de reconocimiento. Estos receptores usan proteínas G para acoplarlas a enzimas o canales iónicos. En cambio otros receptores como los de tirosina-cinasa de los factores del crecimiento tienen un dominio de unión al ligando extracelular y un dominio en el citoplasma. De este modo tras la unión receptor-ligando, pueden iniciar sus cascadas de señalización por medio de fosforilación.

Receptores acoplados a proteínas G.

Son proteínas integrales de membrana con 7 hélices transmembrana. Están compuestas por un extremo N-terminal extracelular, 7 hélices α transmembrana (20-28 aminoácidos hidrofóbicos cada una), 3 asas extracelulares y 3 intracelulares, así como un extremo C-terminal intracelular. Los ligandos se unen por una hendidura formada por las 7 hélices α y como no tienen actividad catalítica, necesitan de una proteína G para ensamblar lo necesario para la transducción de señales.

Proteínas G.

Son moléculas reguladoras que participan en la transducción de señales, la síntesis de proteínas, el tráfico intracelular y la exocitosis. Se compone por dos subfamilias: proteínas G de tipo Ras monoméricas y proteínas G heterotriméricas. Las proteínas G heterotriméricas regulan la transducción deseñales transmembrana hacia los efectores intracelulares (adenilato-ciclasa, fosfolipasa, fosfodiesterasa del GMPc). Tienen 3 subunidades (α, β, γ).

• Subunidad α: tiene el sitio de unión al GTP y tiene actividad GTPasa intrínseca.
• Complejos βγ: regula efectores (fosfolipasa A2, isoformas de la PLC-β, adenilato-ciclasa y canales iónicos.

La subunidad α tiene 4 subdivisiones: Gs, Gi, Gq y G12.

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Las proteínas G heterotriméricas actúan como interruptores moleculares uniendo receptores de membrana acoplados a proteínas G a otras moléculas de señalización. Esto inicia la interacción con la proteína G ligada a GDP. Después el GDP se intercambia por GTP, lo que causa cambios conformacionales en Gα y lo hace menos compatible con β y γ disociándose el complejo de la proteína G del receptor. Una vez activa la Gα (unida a GTP) y las subunidades β y γ libres, pueden unirse a otros efectores y generar segundos mensajeros para dar lugar a las cascadas de señalización. La señalización finaliza por la actividad de GTPasa que hidroliza el GTP y permite de nuevo la asociación de la proteína G heterotrimérica.

Segundos mensajeros.

AMP cíclico (AMPc)

Los receptores β adrenérgicos se relacionan con la síntesis de AMPc, actúan por acción de la adrenalina, y causan degradación del glucógeno a glucosa en el músculo e hígado. La degradación de glucógeno en el hígado está mediada por el glucagón, que es secretada por el páncreas cuando la glicemia es baja. Casi inmediatamente después inicia la síntesis de AMPc que estimula la degradación del glucógeno a glucosa. El AMPc se produce a partir de ATP gracias a la enzima adenilato-ciclasa.

Proteína cinasa A

La proteína cinasa A (PKA) ayuda al AMPc en la conversión del glucógeno en glucosa fosforilando residuos de tronina y serina de las proteínas diana. La PKA es una enzima multimérica que tiene 2 subunidades reguladoras y 2 catalíticas (R2C2) y esta es su forma inactiva pero la unión de 4 AMPc a las subunidades catalíticas les da la capacidad de fosforilar y modular la actividad de la fosforilasa-sintasa y glucógeno-sintasa, que son importantes para el metabolismo del glucógeno.

Las fosforilación hecha por PKA regula la actividad de canales iónicos como Cl, K y Ca, así como de fosfatasas que regulan la señalización. También la translocación de PKA al núcleo  activa factores de transcripción como CREB y ATF, produciendo inducción o represión de la expresión de ciertos genes.

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