Senalitation celular, Study notes of Molecular biology

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COMUNICACIÓN Y

SEÑALIZACIÓN CELULAR

Elaborado por: profesora Luisa G. Collado Mariscal MSc.

¿QUÉ ES LA COMUNICACIÓN CELULAR?

La comunicación celular es el proceso fundamental mediante el cual las células envían, reciben y responden eficientemente a cambios en el medio externo o en el medio interno, de manera tal de mantener la homeostasis.

¿CÓMO SE COMUNICAN LAS CÉLULAS?

En un organismo multicelular las células pueden comunicarse entre sí de diversas maneras, que podemos agrupar en dos categorías principales: señales químicas y señales eléctricas.

SEÑALES ELÉCTRICAS SEÑALES QUÍMICAS

• Hormonas
• Neurotransmisores
• Ligandos
• Iones
• Cambios en el potencial de membrana que transmiten información

La comunicación por medio de señales eléctricas requiere que las células que se comunican estén adyacentes entre sí, y la señal es una corriente iónica que pasa de una célula a la otra, generando un cambio en el potencial de membrana de la célula receptora. En la comunicación por medio de señales químicas, las señales son moléculas (de diferente naturaleza) que pueden interactuar con otras moléculas localizadas en una célula blanco (generalmente proteínas) que actúan como receptoras.

COMUNICACIÓN ELÉCTRICA COMUNICACIÓN QUÍMICA

TIPOS DE COMUNICACIÓN CELULAR SEGÚN LA DISTANCIA

Las células han desarrollado diferentes estrategias de comunicación que varían según la distancia entre emisor y receptor, permitiendo respuestas locales o sistémicas. Comunicación Paracrina Señales dirigidas a células cercanas mediante difusión local a través del espacio extracelular. Alcance limitado de pocos milímetros. Comunicación Autocrina La célula responde a sus propias señales secretadas, importante en procesos de crecimiento y diferenciación celular. Comunicación Endocrina Señales hormonales que viajan por el torrente sanguíneo hasta células distantes, permitiendo coordinación sistémica del organismo. Comunicación Yuxtácrina o Comuncación célula célula Comunicación por contacto directo entre células adyacentes a través de proteínas de membrana o uniones especializadas.

ETAPAS DE LA COMUNICACIÓN CELULAR

1. Síntesis celular del mensajero químico
2. Secreción del mensajero por la célula emisora
3. Transporte del mensajero hasta la célula blanco
4. Detección/recepción del mensajero (señal) por un receptor celular (proteína)
5. Transmisión intracelular de la señal (transducción de señal) y cambio en el status celular (metabolismo, expresión génica, etc.)
6. Eliminación (degradación) de la señal (interrupción del proceso).

ETAPAS DE LA COMUNICACIÓN CELULAR

3. Transporte del mensajero: : El ligando viaja hasta la célula blanco. El medio de transporte varía según la distancia.

ETAPAS DE LA COMUNICACIÓN CELULAR

4. Detección/recepción del mensajero: La célula blanco posee receptores proteicos específicos que se unen al ligando, ya sea en la membrana plasmática (para ligandos hidrofílicos) o dentro de la célula (para ligandos hidrofóbicos).

Los componentes principales de la comunicación celular incluyen los ligandos, los receptores, las proteínas de señalización intracelular, los segundos mensajeros y los efectores. En conjunto, orquestan el proceso de transmisión y respuesta a las señales, crucial para el funcionamiento coordinado de los organismos multicelulares.

COMPONENTES PRINCIPALES DE LA COMUNICACIÓN CELULAR

¿QUÉ SON LOS LIGANDOS? Moléculas señalizadoras que se unen específicamente a receptores celulares, iniciando respuestas biológicas precisas. Actúan como llaves moleculares que desbloquean funciones celulares específicas.

Tipos principales

• Hormonas (insulina, cortisol)
• Neurotransmisores (dopamina, serotonina)
• Factores de crecimiento (EGF, VEGF)
• Citoquinas (interleucinas, interferones)

Características clave

• Alta especificidad: cada ligando reconoce receptores específicos mediante complementariedad estructural.
• Afinidad variable: desde interacciones nanomolares hasta micromolares, determinando la potencia de la señal.
• Naturaleza química diversa: desde pequeñas moléculas hasta proteínas complejas.

RECEPTORES Los receptores son proteínas especializadas que detectan y responden a ligandos específicos, transformando señales extracelulares en respuestas intracelulares coordinadas. Receptores acoplados a proteínas G (GPCRs) La familia más abundante con más de 800 miembros. Reconocen hormonas, neurotransmisores y estímulos sensoriales. Atraviesan la membrana 7 veces. Receptores tirosina quinasa (RTKs) Activados por factores de crecimiento. Poseen actividad enzimática intrínseca que fosforila residuos de tirosina. Cruciales en proliferación celular. Canales iónicos ligando-dependientes Permiten flujo rápido de iones tras unión del ligando. Esenciales en neurotransmisión. Respuesta en milisegundos. Receptores nucleares Localizados en citoplasma o núcleo. Unen hormonas esteroides y tiroideas. Actúan como factores de transcripción regulando expresión génica directamente.

PROTEÍNAS DE SEÑALIZACIÓN Las proteínas de señalización actúan como transmisores moleculares, propagando y amplificando la información desde los receptores hasta los efectores celulares mediante interacciones precisas y reguladas. Proteínas G Interruptores moleculares que alternan entre estados activo (GTP) e inactivo (GDP). Transmiten señales desde GPCRs hacia enzimas efectoras como adenilil ciclasa. Quinasas Enzimas que transfieren grupos fosfato desde ATP a proteínas diana. Ejemplos: PKA (activada por cAMP), MAPK (cascadas de proliferación), PKC (activada por Ca²⁺ y DAG). Fosfatasas Eliminan grupos fosfato, revirtiendo la acción de quinasas. Cruciales para terminar señales y prevenir activación excesiva. Regulan ciclos de fosforilación/desfosforilación. Proteínas adaptadoras Carecen de actividad enzimática pero conectan componentes de cascadas. Contienen dominios SH 2 y SH 3 que reconocen secuencias específicas fosforiladas.

IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LA COMUNICACIÓN CELULAR

La comunicación celular es fundamental para la vida multicelular, coordinando procesos vitals desde el desarrollo embrionario hasta la respuesta inmune. Su correcto funcionamiento determina la salud del organismo. Desarrollo Embrionario Coordina diferenciación celular, morfogénesis y formación de tejidos y órganos Sistema Inmune Permite reconocimiento de patógenos y coordinación de respuestas defensivas Homeostasis Mantiene equilibrio de glucosa, temperatura, pH y otros parámetros vitales Respuesta al Estrés Adaptación rápida a cambios ambientales y situaciones de emergencia

IMPLICACIONES CLÍNICAS

Mutaciones en vías de señalización provocan crecimiento descontrolado Defectos en señalización de insulina alteran metabolismo de glucosa Alteraciones en neurotransmisión afectan función cerebral

ENFERMEDADES NEUROLÓGICAS

DIABETES

CÁNCER