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TEMA 10: COMUNICACIÓN ENTRE CÉLULAS
- La comunicación entre células es química.
- En organismos pluricelulares, las células se comportan individualmente, pero la comunicación que tienen entre ellas comporta cambios de comportamiento que provocan que la célula actúe en beneficio de las otras (comportamiento altruista).
Conceptos importantes:
• Moléculas señal (mensajeros primarios): producida por células para que actúen
sobre las otras células.
• Receptores de señal (proteicos): proteína que se encuentra en la célula que
recibe la señal. Son específicos para un determinado mensajero.
• Intermediarios señalización: amplifica la señal, cascada de activaciones. Son
diversas proteínas señalizadoras intracelulares, que una vez el receptor ha recibido la señal, la transmiten a diferentes lugares de la célula. Algunas tienen actividad quinasa.
• Mensajeros secundarios: Ca 2+, cAMP, cGMP… Actúan sobre las proteínas diana
dentro de las células que modifican el comportamiento de esta. No son específicas, pero actúan durante respuestas rápidas.
• Proteínas diana: alternan la actividad al recibir la señal. Normalmente son
encimas metabólicas (respuesta rápida), pero también pueden ser proteínas reguladoras de genes (respuesta lenta) F 0 E 0provocan la puesta en marcha de transcripción de genes o la inactivarán. O también pueden ser proteínas del citoesqueleto (respuesta rápida) F 0 E 0provocan cambio a la forma de la célula o que se ponga en movimiento.
Cuando una célula recibe una señal, hay dos tipos de alteración: RESPUESTA:
• Efecto rápido: porque la proteína diana es una proteína metabólica, del
citoesqueleto… y activa el cambio de forma rápida.
• Vía núcleo (respuesta lenta): proteína reguladora de transcripción de genes. El
efecto es mucho más lento y tarda más en producirse porque tienen que poder afectar a los genes dentro del núcleo. Respuesta de diferenciación, proliferación.
10.1 MOLÉCULAS SEÑAL
Son muy diversas: proteínas, pequeños péptidos, derivados de aminoácidos, nucleótidos, esteroides, gases (óxido nítrico NO, CO…). En todos los casos, estas moléculas son secretadas por unas células que llegan a la diana por diferentes vía:
(A) Vía de señalización dependiendo del contacto: la molécula señal se queda en la membrana plasmática de la célula que la ha producido. No se libera al medio. Entonces solo podrá actuar sobre las células que estén físicamente al lado (si tienen receptores), por contacto. Es muy importante, sobretodo, en el desarrollo embrionario F 0 E 0diferenciación de las céls. del ectodermo F 0 E 0una célula se empieza a diferenciar en neuronas y produce una señal para que todas del alrededor no se conviertan en neuronas sino en células que la envuelvan de mielina. Así se impide que haya neuronas juntas, y que se formen células accesorias.
(B) Señalización paracrina: en distancias cortas. La célula señalizadora emite al exterior moléculas señal que se pueden difundir pasivamente (no lejos, difusión local) hacia células cercanas que tengan receptores. Por ejemplo, cuando hay una herida las células en las que hay respuesta inflamatoria en proceso de cicatrización de tejidos utilizan este tipo de señalización. Las plaquetas del coágulo liberan PDGF (factor de crecimiento). Actúan sobre células fibroblásticas y se favorece la cicatrización.
(C) Señalización por sinapsis: la señal se produce dentro del cuerpo de la neurona y viaja a través del axón de la neurona (larga distancia) hasta la célula post-sináptica (corta distancia). Pueden recorrer largas distancias desde el lugar donde se producen las señales. En este caso las moléculas señal son neurotransmisores.
(D) Señalización endocrina: todo aquello que sea mediado por hormonas. La célula que la produce evoca la señal a la sangre y se reparte por todo el cuerpo, de manera que recorre distancias muy largas. Solo actuarán sobre las células que tengan receptores para esta determinada molécula señal.
En (B), (C) y (D) hay conexiones llamadas uniones Gap, que conectan ambos citoplasmas. Así, una señal recibida en una célula (que tenga receptor) puede afectar a la otra célula porque están unidas por uniones Gap (sin tener receptor). Son los mensajes secundarios los que pueden provocar un cambio después de la recepción.
Una misma molécula señal puede producir diferentes efectos en diferentes tipos de células dependiendo de por que receptor es captada. Por ejemplo, la acetilcolina provoca contracción en las células del músculo esquelético. Mientras que la misma
10.3.1 RECEPTORES ASOCIADOS A CANALES IÓNICOS
Cuando la molécula señal (neurotransmisores) se une al canal iónico, este se abre y deja pasar determinados tipos de iones. El propio receptor es un canal iónico. Transforma una señal química (molécula) en una señal eléctrica (gradiente). Funciona en células nerviosas y musculares. Al recibir la señal química (neurotransmisores) el receptor se abre y deja entrar iones que cambiarán la célula. Por ejemplo contracción de músculos, comunicación intracelular…
10.3.2 RECEPTORES ASOCIADOS A PROTEÍNAS G
El receptor se activa por la molécula señal y activa la proteína G. La proteína G está justo por debajo de la membrana plasmática, por donde se puede mover cuando está activada.
Las moléculas señal normalmente son hormonas o neurotransmisores, hay distintas moléculas señal según la proteína G que se trate. Las proteínas G están situadas por debajo de la membrana plasmática y por ahí se desplazan. Cuando encuentran un receptor activo se enganchan y quedan activadas. Al unirse la molécula señal al receptor se activa la proteína G mediante la transformación de GDP (inactiva) a GTP (activa). Ésto provoca la posterior activación de una encima asociada a la membrana plasmática que activará a un mensajero secundario intracelular. Según la encima que se active se activará un mensajero secundario u otro y en consecuencia se realizará una función u otra. Hay dos mensajeros secundarios principales y los dos darán características distintas a la célula. Son respuestas muy rápidas. (Todas las respuestas asociadas a proteínas G son rápidas)
Activación de la encima:
- Fosfolipasa C F 0 E 0la fosfolipasa rompe fosfolípidos derivados del inocitol y lo rompe en parte lipídica (que sigue a la membrana plasmática) y en IP3 (inocitol trifosfato) que se libera y va hacia el REL y activa la liberación de Ca 2+^ , que sale al citosol. Esto provocará que la concentración de calcio en el citosol suba. Respuestas Ca2+ : evita la poliespérmia (en el huevo) hasta que la concentración de calcio suba y los gránulos corticales se fusionen con la membrana plasmática.
- Adenilato ciclasa F 0 E 0transforma el ATP de dentro de las células en AMPc. Así se incrementa su concentración.
Respuestas AMPc: Respuesta mediada por adrenalina: cuando un animal ve un depredador, su glándula genera adrenalina, que es una molécula señal, mensajera primaria que viaja vía sanguínea y provoca efectos diferentes. La adrenalina se une a receptores de proteínas G que se encuentran en determinadas células. La concentración de AMPc subirá. Esto tendrá diferentes efectos en las células:
- Los hepatocitos (células del hígado): el glucógeno guardado se moviliza y se rompe formando glucosa.
- En las células del tejido adiposo: los triacilglicéridos guardados se rompen en ácidos grasos y pueden llegar a otras células.
- En las células del músculo cardíaco: aumenta la frecuencia de contracciones del corazón.
- En las células del músculo liso (alrededor de los vasos sanguíneos): las relaja y, por tanto, aumenta el flujo sanguíneo.
- En las células del músculo esquelético: aumenta la contracción de células y esto permite utilizar rápidamente el glucógeno y la glucosa. También se deberá hacer bajar la concentración de AMPc. Hay unas encimas que degradan AMPc y por esto quedan cansados. La cafeína retrasa la degradación de AMPc.
10.3.3 RECEPTORES CON ACTIVIDAD ENCIMÁTICA
Receptores con la actividad encimática: unos activan a otros. Están en la superficie de la célula. Tienen dos dominios: por fuera (receptor) y por dentro (función catalítica). Cuando son activos forman dímeros. Mientras la molécula señalizadora no se enganche, el receptor estará separado. Molécula señal F 0 E 0factor de crecimiento. Provoca que los receptores se junten (actúan entre ellos) y se fosforilan uno al otro. Estas fosforilaciones cruzadas los activan y las proteínas celulares con diferentes funciones se pueden juntar a los receptores. Una de las proteínas más importantes es Ras. Ras viaja hacia el núcleo, una vez se ha activado por unión al receptor, lo deja y el núcleo activa la transcripción de genes (normalmente de proliferación, diferenciación…). Es una repuesta lenta, porque dependen unas de las otras (en cadena).
10.4 INTEGRACIÓN DE SEÑALES
Las vías de señalización no son independientes, sino que algunos mensajeros son intermediarios. Hay interacciones en las diferentes vías. Actúan conjuntos de señales y, dependiendo de las que tenga, la célula actuará de una forma u otra.
