Tema a desarrollar 6. Transduccion de señales

TRANSDUCCION DE SEÑALES

La transducción de señal es el conjunto de procesos o etapas que ocurren de forma concatenada por el que una celula convierte una determinada señal o estímulo exterior, en otra señal o respuesta específica
La transducción de señales a nivel celular se refiere al movimiento de señales desde fuera de la célula a su interior. El movimiento de señales puede ser simple, como el asociado a las moléculas del receptor de la acetilcolina: receptores que se constituyen en canales los cuales, luego de su interacción con el ligando, permiten que las señales pasen bajo la forma movimiento de iones al interior de la célula. Este movimiento de iones da lugar a cambios en el potencial eléctrico de las células que, a su vez, propaga la señal a lo largo de ésta. Una transducción de señal más compleja involucra el acoplamiento del ligando y su receptor a muchos eventos intracelulares. Estos eventos incluyen fosforilaciones por cinasas de tirosina y/o cinasas de serina/ treonina. Las fosforilaciones de las proteínas cambian sus actividades enzimáticas y las conformaciones de las proteínas. El resultado eventual es una alteración en actividad celular y cambia en el programa de los genes que se expresan dentro de las células.

Transferencia intercelular o intracelular de información (activación biológica/inhibición) por medio de una vía de señales. En cada sistema de transducción de señales, una señal de activación/inhibición de una molécula biológicamente activa (hormona, neurotransmisor) es mediada por el acoplamiento de un receptor/enzima a un segundo sistema mensajero o a un canal iónico. La transducción de señales desempeña un importante rol en la activación de las funciones, la diferenciación y la proliferación celulares. Ejemplos de sistemas de transducción de señales son: el sistema GABA-receptor postsináptico del canal iónico de calcio, la vía de activación de células T mediada por receptor y la activación mediada por receptor de las fosfolipasas. Aquellos sistemas acoplados a la membrana de despolarización o a la liberación intracelular de calcio incluyen la activación de las funciones citotóxicas de los granulocitos mediada por receptor y la potenciación sináptica de la activación de las proteína quinasas. Algunas vías de transducción de señales pueden ser parte de vías mayores, por ejemplo la activación de proteína quinasas es parte de la vía de activación de las plaquetas

Las señales externas a la célula de diferente naturaleza físico-química producen una regulación de determinados genes en su núcleo celular, por medio de un conjunto de mecanismos que comprenden:

1. La captación de las señales externas en la superficie celular mediante los receptores celulares.
2. La generación y la transmisión intracelular de las señales por medio de interacciones proteína-proteína.
3. La ejecución de la respuesta a través de una modificación de la actividad de los genes.

Los receptores de transducción de señales son de tres clases generales:

1. Receptores que atraviesan la membrana de plasmática y tienen actividad enzimática intrínseca. Los receptores que tienen actividad enzimática intrínseca incluyen a aquellos que son cinasas de tirosina (ge. PDGF, insulina, los receptores de EGF y de FGF), fosfatasas de tirosina (ge. proteína CD45 de las células de T y de los macrófagos), guanilato ciclasas (ge. receptores del péptido natriurético) y cinasas de serina/ treonina (ge. activina y los receptores de TGF-β). Los receptores con actividad intrínseca de cinasa de tirosina son capaces del auto fosforilación así como de fosforilar a otros substratos. Además, varias familias de receptores carecen actividad enzimática intrínseca, sin embargo están asociados con cinasas de tirosina intracelulares mediante interacciones directas proteína-proteína (véase abajo).

2. Receptores que están asociados, dentro de la célula, a las proteínas G (que se unen e hidrolizan al GTP). Los receptores que interactúan con las proteínas-G tienen una estructura que se característica porque atraviesa la membrana celular 7 veces, por o que estos receptores tienen 7 dominios transmembrana. Estos receptores se llaman receptores serpentina. Ejemplos de esta clase son los receptores adrenérgicos, receptores del olor, y ciertos receptores hormonas (ge. glucagón, angiotensina, vasopresina y bradicinina).

3. Receptores que están dentro de la célula y que luego de su unión con respectivo ligando migran al núcleo en donde el complejo ligante-receptor afectan directamente la trascripción de genes.

Amplificación de la señal

Un principio de la transducción de señales es la amplificación de la señal. Por ejemplo la unión de una o de algunas moléculas neurotransmisores pueden activar la entrada de millones de iones en la neurona. La unión de una o varias hormonas puede inducir una reacción enzimática que afecta a muchas rutas metabólicas y a muchos sustratos. La amplificación puede ocurrir en muchos puntos de la ruta de la señal de transducción.

Amplificación de señal del receptor transmembrana hormonal

 

Un receptor que ha sido activado por una hormona puede activar muchas proteínas efectoras intracitoplasmáticas (corriente abajo). Por ejemplo, una molécula de rodopsina, en la membrana plasmática de una célula de la retina del ojo, que ha sido activada por un fotón, puede activar hasta 2000 moléculas efectoras, en este caso transducina, por segundo. La fuerza total de la amplificación de la señal por un receptor está determinada por:

1. La vida media del complejo hormona-receptor: El complejo hormona receptor más estable es el que menos probablemente se disocie en hormona y receptor; cuanto más tiempo el receptor permanezca activo, más proteínas efectoras pueden activarse.
2. La acumulación y vida media del complejo proteína efectora y receptor. La mayoría de las proteínas efectoras están disponibles para ser activadas por el receptor y cuanto más rápido las proteína efectora activada pueda disociarse del receptor, más proteínas efectoras pueden ser activadas en el mismo período de tiempo.
3. Desactivación del receptor activado: Un receptor que está ocupado por un complejo hormona-receptor puede ser desactivado, tanto por modificación covalente, por ejemplo fosforilación como por internalización por medio de ubiquitinas.

Transducción de señal intracelular

La señal de transducción intracelular está llevada a cabo en su mayor parte por moléculas de segundos mensajeros.

Calcio como segundo mensajero

 

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 calcio está almacenado dentro de orgánulos, normalmente en el retículo endoplásmico o retículo sarcoplásmico en las células musculares, donde está rodeado de moléculas parecidas a la calreticulina.

• 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 otro segundo mensajero, el ADP cíclico de ribosa, forma parte de la activación del receptor.

La localización y el tiempo limitado del calcio en el citoplasma se llama ola de calcio. La formación de la oleada es debida a:

1. El mecanismo de retroalimentación positivo (feedback) del receptor rianodin.
2. La activación de fosfolipasa por el calcio, el cual estimula la producción de inositol trifosfato que Función del calcio

El calcio está implicado en múltiples procesos como la contracción muscular, la liberación de neurotransmisores desde las terminaciones nerviosas, la visión en las células de la retina, proliferación, secreción, funcionamiento del citoesqueleto, movimiento celular, expresión genética y metabolismo. Existen diferentes rutas por las que el calcio interviene como:

1. Regulación de Proteínas G.
2. Regulación de los receptores de tirosincinasa.
3. Regulación de canales iónicos.

Existen dos caminos diferentes en los que el calcio puede regular proteínas:

1. Reconocimiento directo del calcio por la proteína
2. Unión del calcio al centro activo de una enzima.

Una de las interacciones mejor estudiadas del calcio con las proteínas es la regulación de la calmodulina por el calcio. La calmodulina por sí misma regula otras proteínas, o forma parte de grandes proteínas como por ejemplo la fosforilasa cinasa. El complejo calcio-calmodulina ejerce una función importante en la proliferación, mitosis y transducción de señal neuronal.

Óxido nitroso como segundo mensajero

El gas óxido nitroso (NO) es un radical libre que difunde a través de la membrana plasmática y afecta a las células vecinas. El NO se forma a partir de la arginina y el oxígeno por la enzima óxido nitroso sintetasa, con citrulina como sustrato. El NO funciona principalmente a través de receptores diana, la enzima soluble guanilato ciclasa, que cuando se activa produce el segundo mensajero guanosinmonofosfato cíclico (GMPc). El NO también puede actuar a través de la modificación covalente de proteínas o de su cofactor metálico. Algunas de estas modificaciones son reversibles y actúan a través de mecanismos de oxidación-reducción. En altas concentraciones el NO es tóxico, y se piensa que es el responsable de algunas lesiones después de un infarto. El NO realiza tres funciones principales:

1. Relajación de los vasos sanguíneos.
2. Regulación de la exocitosis de neurotransmisores.
3. Respuesta celular inmune.

REFERENCIAS:

http://themedicalbiochemistrypage.org/spanish/signal-transduction-sp.html#receptors

http://www.ecuadorciencia.org/imagenes.asp?id=4220

http://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias/neurobioquimica/libros/neurobioquimica/receptores.htm
http://cinthya-embarazo.blogspot.com/2010/09/el-calcio-en-el-embarazo.html
http://www.blogger.com/post-create.g?blogID=6657861381419919100
es.wikipedia.org/wiki/Transducción_de_señal