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Comunicación celular
¿Qué es?
Es el intercambio de información entre células de un organismo multicelular
¿Cuál es la importancia?
Es importante para coordinar las funciones del cuerpo y mantener las homeostasis.
¿Cómo ocurre la
comunicación?
Una célula emisora secreta una molécula llamada Ligando , esta interacciona con otra molécula que recibe la señal. La que denominaremos Receptor , El receptor está ubicado en la célula Diana, generando una reacción en cadena. Por otro lado, tenemos las células no dianas, Las cuales no necesariamente responden a esa señal.
Ejemplo de célula
emisora a célula diana
Un ejemplo de ligando es la insulina, una célula emisora (células beta del páncreas) secreta la insulina la cual es captada por los receptores de una célula diana. Generando la señalización para que las células permitan la entrada de glucosa a la sangre.
¿Cómo ocurre la
reacción de
transducción de
señales?
Las reacciones de transducción de señales son realizadas por enzimas que producen “segundos mensajeros” que han sido activadas por segundas enzimas. Los procesos enzimáticos actúan como una cascada de señales, aumentando el número de moléculas participantes, lo que sirve como amplificador de la señal. (Es aquí donde una señal pequeña da origen a una respuesta de la célula completa.) Estos procesos son normalmente rápidos varían desde Milisegundos = Apertura de un canal y entrada de iones. Minutos = cascadas de quinasas activadas por péptidos, proteínas o lípidos Horas y días = eceptores nucleares.
Su impacto puede ser medirse en diferentes niveles de la célula: Membrana-Citoesqueleto-Núcleo Comunicación intercelular Gap junctions: Interacciones que generan poros proteicos, los cuales permiten el paso de moléculas selectivas (debido que pose aminoácidos con cargas lo que determina puede y no puede pasar por poro) Comunican las células adyacentes de manera directa Los iones que pasan por los poros generalmente son sodio, potasio, calcio (como las células musculares cardiacas que se unen por gap junctions) Estas reacciones se caracterizan por ser mucho más rápida que la del ligado. Tipos de comunicación celular Generales
Unión por contacto / Anclaje
Son cuando una célula diana tiene su receptor, pero la célula emisora no es la liberación de un ligando. El ligando está anclado a la membrana de la célula siendo esa la molécula señal La membrana está compuesta por distintos tipos de moléculas, como proteínas, glicoproteínas, fosfolípidos modificados Estas mismas moléculas son las que van a encontrarse con otras células y van a generar la señalización El ligando en ningún momento sale al medio
Secreción de moléculas al
medio extracelular
En otro contexto, donde está rodeada de células del su mismo tipo, será capaz de activar todas las células que están alrededor Variación de la velocidad de las señales
Señalizaciones rápidas
Son las que van a ir vía activación y modificación enzimáticas, o citoesqueleto Su tiempo estimado es de segundo a minutos Cuando la señalización gatilla una modificación genética o expresión de genes, estas son mucho más lentas Su tiempo es de minutos a horas Tiene la capacidad de expresar genes como de silenciar genes
Tipos de receptores
Receptores de superficie de
membrana
Receptores intracelulares o
Nucleares
Generalmente la encontramos en el citoplasma, debido a que su objetivo es el núcleo. (Si estuviera en el núcleo estaría constantemente activando genes) Estos receptores tienen modificaciones en la supervivencia y crecimiento celular. Puede o no tener una proteína Carrier la cual tiene la función de proteger de modificaciones externas. Si el ligando va acompañado de una proteína Carrier eventualmente este se va a separar, y el ligando va a difundir a través de la célula. (llega y pasa). Esto sucede debido a que es un transporte por difusión, siendo la molécula del ligando hidrofóbicas lo que le permite pasar a través de la membrana. Una vez que entra a la célula esta se une al receptor intracelular El cual Dimeriza , (cuando una proteína se une a otra del mismo tipo) La dimerización es la señal para irse al núcleo, una vez en el núcleo, estos se anclan al DNA con ayuda de otras proteínas para realizar transcripción de genes
Están ancladas al citoesqueleto, e involucran cambios citoesqueléticos pueden ser migración celular , contracción, adhesión Tipos de receptores Receptores acoplados a canales Se pueden encontrar en la señalización sináptica muscular Ocurre un cambio en la carga interior de la célula, generando una polarización haciendo que las cadenas de las otras células respondan sin haber reaccionado al ligando debido a que están conectadas por su gap junctions
Señalización sináptica muscular
Receptores acoplados a
proteína G
Tenemos al receptor que este acoplado a una proteína g, la cual se encuentra inactiva hasta que el ligando gatilla el cambio conformacional activando la proteína G. Puede generar 2 tipos de reacciones, la primera es generar 2 metabolitos secundarios y la otra reacción es activar la enzima adenilato ciclasa.
Receptores acoplados a canales iónicos Algunos ejemplos son los neurotransmisores, el ligando se une al receptor abriendo el canal permitiendo el paso de iones, y son estos iones que gatillan una respuesta Receptores acoplados a proteína G Compuesto por 7 demonios transmembrana y 3 subunidades llamadas beta Alpha y gama La proteína G tiene acoplada en su estructura un GDP (Guanilato difosfato) ubicado en el domino Alpha y solo la podemos encontrar cuando la proteína G esta inactiva. Cuando se une un ligando interacciona con el receptor gatilla un cambio conformacional activando la proteína G Cambiando el GDP a GTP Esto ocurre gracias las proteínas intercambiadoras que cambian el GDP por el GTP activando la proteína G Ahora que la subunidad Alpha tiene el GTP comienza a moverse ocurre un cambio conformacional despegándose de gama y beta Una vez despegadas gama y beta. Alpha puede realizar su función que es activar enzimas aledañas al receptor
Acá un ejemplo
Los odorantes gatillan activan los receptores de proteína G
En este ejemplo el monómero es el receptor tirosina quinasa (fosforila), a pesar de que fosforilan no son capaces de activarse solos. De esa manera se regulan Cuando se une el ligando a un monómero estas moléculas se acercan y el dominio catalítico van a fosforilar a los receptores correspondientes activando así los receptores generando la señalización La utilidad de los fosfatos es que permite que otras proteínas solubles puedan anclarse y generar otra señal. Ligando al monómero – Dimerizan - generan fosforilación - Dan la señal Otro ejemplo clásico es el receptor de insulina El receptor de insulina Se unen la insulina gatilla el cambio conformacional, activa al receptor, fosforila envía señales para almacenamiento adiposo entre otras vías metabólicas , pero lo importante es que envía la señal para abrir el canal glut 4 (transportador de glucosa) y entra la glucosa Tenemos el caso de la diabetes tipo 2 Donde la insulina es capaz de unirse al receptor, pero la activación del canal es deficiente, debo a una modificación a la unión de ligando
Receptores intracelulares Los ligando con señales lipofílicas que difunden a través de la membrana, activan al receptor y el receptor va al núcleo para generar una respuesta genea El tipo de ligando en este caso son hormonas, esteroidales, colesterol En resumen Ligando – receptor- el receptor se una al DNA- se liberan 2 moléculas - una de ellas va a autorregular para evitar que se unan más receptores (regulación) y las otras generan la respuesta Teniendo así regulada la activación por hormonas ¿Cómo se regulan los receptores? Cuando se activa un receptor tenemos un ligando, cambio conformacional y proteínas que activan la señalización, y además activan otras proteínas que toman la porción de membrana donde esta el receptor y la van llevar adentro proceso llamado endocitosis (secuestro del receptor) con el fin de no seguir siendo activado En otras palabras, el ligando queda degradado y el receptor secuestrado (puede degradarse siendo enviado al lisosoma o volverse a la membrana) También existen bloqueos de enzimas de señalización como el Feedback negativo en donde la misma cadena se va a regular hacia arriba generando cambios para que no vuelva activarse
Glosario Comunicación celular: Intercambio de información entre células Señal: molécula que transmite una información. Y la coordina con el receptor Es de carácter transitorias, solo produce señal una vez y se destruye (Down regulation) Célula emisora : célula que emite una molécula o ligando Ligando: molécula que secreta una célula Receptor: proteína intra o extracelular que una al ligando secretado por la célula emisora con la célula diana. Células diana: célula que una señal, y genera respuestas en cadena Cascada de señalización: Es el resultado de la unión de un ligando con la célula diana en la cual se activan enzimas y dan origen a reacciones intracelulares conectadas Transducción de señales: Proceso en el cual una célula responde a señales de exterior mediante moléculas de señalización Células no diana: células que no responden a esa señal Enzimas: es una proteína especializada que actúa como catalizador biológico, acelerando las reacciones químicas Dimerizar: una proteína se une a otra del mismo tipo Transcripción de genes : Es el proceso mediante el cual se sintetiza una molécula de ARN a partir de una secuencia específica de ADN Cambio conformacional : se refiere a una alteración en la estructura tridimensional de la proteína receptor como respuesta a la unión de su ligando específico Fosforilación: grupo fosfato se añade a una molécula, generalmente una proteína, un lípido o un carbohidrato. Segundo mensajero: grupo diverso de pequeñas moléculas o iones que van a transmitir una señal extracelular iniciada por un ligando Proteínas quinasas: proteínas que fosforilan (agregar un grupo fosfato) Monómero: Es una molécula de tamaño relativamente pequeño que tiene la capacidad de unirse a otras moléculas idénticas o diferentes para formar polímeros Dímero: unión de dos monómeros o moléculas idénticas
