Tema 5. Señalización intercelular PDF

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Tema 5. Señalización intercelular. La señalización celular es la capacidad que tienen las células para recibir estímulos desde el medio externo y responder. Está presente en procariotas y eucariotas. La respuesta celular es variable (sobrevivir, diferenciarse, apoptosis, metabolismo....). Se realiza mediante moléculas señal, que actúan sobre una célula diana que tiene un receptor específico. Los mensajeros químicos pueden ser: gases (NO), liposolubles (hormonas esteroideas, VitD3) e hidrosolubles (insulina, glucógeno, adrenalina…).

Principios de la señalización Una misma molécula señal puede inducir distintas respuestas en células diana diferentes. La acetilcolina puede actuar sobre las células de: - Glándulas salivales (secreción). - Músculo estriado esquelético (contracción). - Músculo cardiaco (decrecimiento de la frecuencia del ritmo cardiaco).

Receptor acoplado a canal iónico

Tipos de señalización 

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Interacción directa célula-célula o célula-MEC: se establece contacto directo entre la célula emisora (molécula señal) y la célula diana (receptor). Ej. Uniones GAP. Señalización por moléculas secretadas: una célula fabrica una molécula señal que sale de la célula hasta que alcanza y establece contacto con el receptor de la célula diana. En función de la distancia recorrida se distinguen tres tipos:  Autocrina: una célula manda una molécula señal a sí misma. Ej. Células tumorales que secretan “factores de crecimiento”

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que estimulan su proliferación. Paracrina: una célula emisora manda una molécula señal (mediadores locales) a una célula diana cercana. Ej. Sinapsis química, la molécula señal es un neurotransmisor. Endocrina: una célula emisora manda una molécula señal (hormona, fabricada por células endocrinas) a una célula distante por la sangre.

Tipos de receptores 1. Receptores intracelulares: reconocen moléculas señal pequeñas e hidrófobas que pueden difundir (difusión simple) a través de la membrana plasmática. El receptor puede estar en el citoplasma o en el núcleo. Ej. receptores en las hormonas esteroides. Para mensajeros liposolubles.

2. Receptores de superficie celular: el receptor de membrana reconoce moléculas hidrófilas. Se desencadenan reacciones que transmiten la señal hasta que se produce la transcripción y la traducción de proteínas que dan la respuesta celular. Para mensajeros hidrosolubles.

Transducción de señales Es el conjunto de reacciones que se producen cuando una molécula señal extracelular se une y activa a un receptor de la superficie de la célula, generando una respuesta celular. Cuando el receptor se activa, la señal en el interior se transmite gracias a moléculas grandes (proteínas) y pequeñas (segundos mensajeros, ej. AMPc, Ca2+...). Los componentes de la transducción de señales realizan varias funciones: conectar, propagar, amplificar la señal… Las rutas de señalización de una célula son complejas y forman una red interna donde hay conexión entre distintas rutas. Proteínas de señalización intracelular que actúan como interruptores moleculares ON/OFF a. Quinasas: señalizan añadiendo un grupo fosfato (P) a otra proteína. Existe otra enzima (fosfatasa) que induce al estado inactivo (OFF) hidrolizando el grupo P. b. Señalización por proteínas de unión GTP: la proteína en estado OFF lleva unida una molécula de GDP. Cuando sale el GDP y se intercambia por un GTP, la proteína se activa (ON). Después, se produce la hidrólisis de un fosfato para que la proteína vuelva a su estado OFF. Ej. proteínas G-triméricas.

Tipos de receptores de superficie celular (mensajeros hidrosolubles) a. Receptores acoplados a canales iónicos: el receptor (en membrana plasmática) es un canal regulado por ligando. Cuando llega la molécula señal se une al receptor y se abre el canal para el paso del ion. Ej. Señalización por el neurotransmisor acetilcolina en la unión neuromuscular (entrada de iones Na+, contracción de la célula del musculo esquelético).

b. Receptores acoplados a proteínas G: proteínas transmembrana que atraviesan 7 veces la mp, con el extremo NH3+ en el medio externo y el COO- en el citosol. Receptores de neurotransmisores, hormonas peptídicas, olfato, vista, gusto... Cada proteína G está unida covalentemente por ácidos grasos a la monocapa interna de la membrana plasmática, formada por 3 subunidades (α, β, ƴ). En estado inactiva, la α lleva un GDP. Cuando la molécula señal se une y activa al receptor (cambia de conformación) permite la unión de una molécula de proteína G. Se intercambia el GDP por GTP. Cuando la subunidad α está activada (GTP) se separa de la subunidad β-ƴ (permanecen unidas y activadas). Después se activan otras proteínas. La subunidad α ON desencadena múltiples rutas de señalización. 

Ruta del AMPc: subunidad α ON activa la enzima adenilil ciclasa, que cataliza el paso de ATP a AMPc. El AMPc (segundo mensajero) activa a una proteína quinasa A (PKA). Cada una, en estado inactivo, está formada por dos subunidades catalíticas y dos reguladoras. Cuando dos AMPc se unen a cada subunidad reguladora, se separan y se activan las subunidades catalíticas, que pueden entrar en el núcleo y activar la transcripción de ciertos genes (traducción de proteínas que dan respuesta celular).

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Ruta del Ca2+: proteína G activa la enzima fosfolipasa C que hidroliza a un fosfolípido de inositol (monocapa interna) y lo rompe en dos moléculas: DAG (diacilglicerol) e IP3 (inositol trifosfato), segundos mensajeros. El DAG permanece en la monocapa interna; el IP3 difunde por el citosol llegando a la membrana del RE para abrir un canal regulado por ligando (IP3 es el ligando) que permite la salida de Ca2+ (segundo mensajero) almacenado en el interior del RE. Cuando los iones Ca2+ aumentan su concentración en el citosol, se induce una respuesta celular. Cuando se produce la salida de los iones Ca2+ activa la proteína quinasa C (PKC).

Receptores acoplados a enzimas: receptores que tienen actividad enzimática cuando se activan al unirse la molécula señal. Los receptores tirosina quinasa (RTK), desencadenan múltiples vías de señalización (respuesta celular, supervivencia, proliferación). Estas rutas están implicadas en el cáncer....