Viviana pacheco Oscar Vargas SEÑALIZACIÓN CELULAR Viviana pacheco Oscar Vargas

ORGANISMOS UNICELULARES ORGANISMOS PLURICELULARES

¿QUÉ ES LA SEÑALIZACIÓN CELULAR? Es conjunto de procesos o etapas que ocurren de forma concatenada por el que una célula convierte una determinada señal o estímulo, de origen extra o intracelular, en otra señal o respuesta específica.

Neuronas Células blanco INDUCCIÓN En la mayoría de los organismos superiores existen dos métodos fundamentales de comunicación intercelular: un sistema fundado en las neuronas o células nerviosas y otro basado en las hormonas. Neutransmisor Sipnasis Receptores Neuronas Células blanco Cambios físicos y químicos

La célula que es sensible al inductor se denomina célula inducida, blanco o diana y presenta para el mismo receptores específicos, que pueden ubicarse en la membrana plasmática, el citoplasma o en el núcleo. Fig. 1- Efecto de un mismo inductor sobre diferentes células blanco. Un inductor puede tener varios receptores, causando distintas respuestas celulares

TIPOS DE SEÑALES CELULARES Señales Extracelulares Están involucrados la unión de moléculas de señalización extracelulares o ligandos con los receptores celulares situados en la superficie externa de la membrana plasmática y que desencadena los eventos hacia el interior de la célula.

Señales Intracelulares Las moléculas de señalización intracelular en células eucariotas incluyen proteínas G heterotriméricas, pequeñas GTP-asas, nucleótidos cíclicos, ion calcio, derivados fosfoinositoles y varias proteínas quinasas y fosfatasas.

Señales Intercelulares Está unida a señales extracelulares y esto ocurre en organismos complejos que están formados por muchas células. La señalización intercelular está subdividida en los siguientes tipos: Endocrina: una glándula libera hormonas (inductor) que pueden actuar sobre células u órganos situados en cualquier lugar del cuerpo (células blanco). Las glándulas endocrinas liberan hormonas al torrente sanguíneo: las células o tejidos blancos poseen receptores que reconocen exclusivamente los diferentes tipos de moléculas hormonales. Ej. Insulina, glucagón, hormonas adenohipofisiarias.

Paracrina: Una célula o un grupo de ellas liberan una hormona que actúa sobre las células adyacentes que presenten el receptor adecuado. De esta forma la célula inductora e inducida se encuentran próximas. Ej. Prostaglandinas Autocrina: Una célula libera una hormona que actúa sobre la misma célula. Ej. Prostaglandinas

Neuroendocrina: Una neurona libera su neurosecreción al torrente sanguíneo. Ej. Oxitocina, ADH, hormonas liberadoras e inhibidoras hipotalámicas Por contacto directo: La hormona o molécula inductora es retenida en la membrana plasmática de la célula inductora, por lo tanto no se secreta. Las células deben ponerse en contacto, para que la sustancia inductora tome contacto con el receptor localizado en la membrana plasmática de la célula inducida. Ejemplo de este tipo de comunicación tienen lugar en algunas respuestas inmunológicas.

Inducción vía uniones gap Yuxtacrina (a través de uniones comunicantes, nexus o gap): Las células conectadas a través del establecimiento de este tipo de uniones firmes, puede responder de forma coordinada ante un inductor que se une a alguna de las células que están comunicadas. A través de estas uniones pasan pequeñas moléculas como los segundos mensajeros. Inducción vía uniones gap

VERSUS Inducción endócrina versus inducción sináptica. Observe como la hormona vehiculizada por la sangre alcanza a todas las células del cuerpo, uniéndose sólo a las que presentan receptores específicos. En la sinapsis, el neurotransmisor transportado a las terminales nerviosas por flujo axónico, es liberado en el espacio sináptico, alcanzando sólo a las células efectoras próximas a la terminal nerviosa.

Características del complejo inductor- receptor El receptor es por lo general un complejo proteico específico al que cada inductor se une selectivamente, de este modo la sustancia inductora y su receptor forman un complejo que presenta las siguientes características: Encaje inducido. Saturabilidad. Reversibilidad. La interacción inductor-receptor es la primera de una serie de reacciones consecutivas que se propagan por el interior de la célula, mientras que el último eslabón de esta serie puede considerarse cómo la respuesta. Los inductores se pueden clasificar en dos grupos:  los que se unen a receptores de membrana y b) los que ingresan a la célula y se unen a receptores citosólico.

A su vez las moléculas que actúan como hormonas pueden clasificarse de acuerdo a su estructura química en cuatro categorías: 1. Esteroides: Las hormonas esteroides son derivados del colesterol. Ejemplos de las hormonas esteroides son los glucocorticoides, los mineralocorticoides, los esteroides sexuales, la vitamina D y el ácido retinoico. 2. Derivados de aminoácidos: hormonas derivadas del aminoácido tirosina. Conocidas como aminohormonas. Existen dos tipos de aminohormonas las que interactúan con receptores de membrana (adrenalina y noradrenalina) y las que se unen a receptores citosólicos (la hormona tiroidea).

3. Péptidos o proteínas: Son cadenas de aminoácidos 3. Péptidos o proteínas: Son cadenas de aminoácidos. Ejemplos de hormonas peptídicas son la oxitocina y la hormona antidiurética. Ejemplos de hormonas proteicas son la Insulina y la hormona del crecimiento. Estas proteínas y otros factores de crecimiento son mitógenos potentes. (Es decir activan la mitosis). 4. Derivados de ácidos grasos: Las prostaglandinas y las hormonas juveniles de los insectos son hormonas derivadas de ácidos grasos.

Biosíntesis de la hormona. Almacenamiento y secreción de la hormona. La iniciación de la transducción de señales hormonales presenta los siguientes pasos:   Biosíntesis de la hormona. Almacenamiento y secreción de la hormona. Transporte de la hormona hacia la célula diana. Reconocimiento de la hormona por el receptor proteico, provocando un cambio conformacional del mismo. Puesta en marcha y amplificación de la señal que provoca reacciones bioquímicas definidas dentro de la célula diana. Retirada de la hormona.

Tipos de receptores celulares Receptores transmembrana Son proteínas que se extienden por todo el espesor de la membrana plasmática de la célula, con un extremo del receptor fuera de la célula y otro extremo del receptor dentro. Cuando el dominio extracelular reconoce a una hormona, la totalidad del receptor sufre un cambio en su conformación estructural que afecta a dominio intracelular, confiriéndole una nueva acción. En este caso, la hormona no atraviesa ella misma la membrana plasmática para penetrar en la célula.

Receptores con actividad tirosina kinasa intrínseca Dentro de este grupo están los receptores de la mayor parte de los factores de crecimiento, como EGF, TGF-alfa…., y el receptor de la insulina. Los receptores de esta familia tienen un dominio extracelular de unión al ligando, un dominio transmembrana, y un dominio intracelular con actividad tirosina kinasa intrínseca. Cuando se une el ligando, el receptor se dimeriza, lo que induce la autofosforilación de las tirosinas del dominio intracelular y activa la tirosina kinasa, que fosforila (y por tanto activa) muchas moléculas efectoras en cascada, de forma directa o mediante proteínas adaptadoras. Estos receptores pueden activar cascadas de señalización diferentes, como por ejemplo:

la cascada de las MAP kinasas (por mitogen-activated protein), con activación de la proteína de unión a GTP denominada Ras, y síntesis y activación de factores de transcripción la cascada de la PI3K (fosfoinositol 3-quinasa) En muchos tipos de cáncer se han detectado alteraciones en la actividad tirosina kinasa del receptor y mutaciones, por lo que estas moléculas son dianas terapéuticas muy importantes.

Receptores asociados a la proteína g la transducción de la señal se realiza a través de proteínas triméricas de unión a GTP (proteínas G), que constan de 7 hélices transmembrana la serotonina, histamina, adrenalina, glucagón y hormona paratiroidea entre otros, utilizan estos receptores El fin de la activación de un receptor acoplado a una proteína G es el aumento de la concentración intracelular de un segundo mensajero. el receptor, el ligando, la proteína G y un efector son elementos que intervienen en el proceso

Cuando el receptor recibe un ligando en su dominio extracelular, se une a una proteína G que está situada en la cara citoplasmática de la membrana celular. La proteína G se compone de tres subunidades alfa, beta y gamma.

Transducción de señales de receptores transmembrana que son canales iónicos Un ejemplo de este mecanismo se encuentra en las células que reciben señales por medio de sinapsis.

Transducción de señales de receptores transmembrana que cambian el potencial transmembrana La diferencia de carga eléctrica que existe a ambos lados de la membrana plasmática, puede abrir un canal ionico

Receptores nucleares Son proteínas solubles, están localizadas en el núcleo o el citoplasma Los receptores nucleares son activadores de la transcripción activados por ligandos, que se transportan con el ligando u hormona Los ligandos típicos de los receptores nucleares son hormonas lipofílicas como las hormonas esteroideas, por ejemplo la testosterona, la progesterona y el cortisol, derivados de la vitamina A y vitamina D

La importancia de la fuerza de la señal es la concentración de hormona, que está regulada por: - biosíntesis y secreción de hormonas de órganos endocrinos. - disponibilidad de la hormona en el citoplasma. - modificación de las hormonas en el tejido diana.

Receptores esteroides Los receptores esteroideos son un subtipo de receptores nucleares localizados permanentemente en el citoplasma. En ausencia de hormona esteroidea, los receptores están unidos en un complejo denominado complejo aporreceptor Las HSPs (HSPs del inglés Heat Shock Proteins). son necesarias en la activación del receptor porque ayuda a cambiar su conformación que le permite unirse a la secuencia de bases del ADN

AMPLIFICACION DE UNA SEÑAL - Un principio de la transducción de señales es la amplificación de la señal - La unión de una o varias hormonas puede inducir una reacción enzimática que afecta a muchas rutas metabólicas y a muchos sustratos AMPLIFICACION DE UNA SEÑAL DEL RECEPTOR TRANSMEMBRANA HORMONAL - Un receptor que ha sido activado por una hormona puede activar muchas proteínas efectoras intracitoplasmáticas (corriente abajo). TRANSDUCCIÓN DE SEÑAL INTRACELULAR -está llevada a cabo en su mayor parte por moléculas de segundos mensajeros

SEGUNDOS MENSAJEROS CALCIO COMO SEGUNDO MENSAJERO El calcio actúa como una molécula de señal dentro de la célula. -El receptor InsP3 puede transportar calcio a través de la interacción con inositoltrifosfato en la cara citoplasmática. - 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

OXIDO NITRICO COMO SEGUNDO MENSAJERO El gas óxido nítrico (ON) es un radical libre que difunde a través de la membrana plasmática y afecta a las células vecinas - El ON funciona principalmente a través de receptores diana, la enzima soluble guanilato ciclasa, que cuando se activa produce el segundo mensajero guanosinmonofosfato cíclico (GMPc).

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