Transducción de señales a través de receptores
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El documento trata sobre la transducción de señales a través de receptores celulares. Explica que la transducción de señales involucra la transmisión de señales desde el exterior de la célula hacia su interior a través de la unión de ligandos con receptores. Describe diferentes tipos de receptores como los acoplados a proteínas G, las tirosincinasas receptoras y los receptores de hormonas esteroideas. También cubre diferentes tipos de señales celulares como las señales extracelulares, intracelulares, endocrinas, par
Transducción de señales a través de receptores
- 1. Curso : bioquimica ii DOCENTE cesar leal Ciclo : vi ALUMNO : Valera campos Luis Alberto Trujillo – Perú 2015
- 2. TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES A TRAVÉS DE RECEPTORES La transducción de señales a nivel celular se refiere al movimiento de señales desde fuera de la célula a su interior. El movimiento de señales puede ser simple, como el asociado a las moléculas del receptor de la acetilcolina: receptores que se constituyen en canales los cuales, luego de su interacción con el ligando, permiten que las señales pasen bajo la forma movimiento de iones al interior de la célula. Este movimiento de iones da lugar a cambios en el potencial eléctrico de las células que, a su vez, propaga la señal a lo largo de ésta. Una transducción de señal más compleja involucra el acoplamiento del ligando y su receptor a muchos eventos intracelulares. Estos eventos incluyen fosforilaciones por cinasas de tirosina y/o cinasas de serina/ treonina. Las fosforilaciones de las proteínas cambian sus actividades enzimáticas y las conformaciones de las proteínas. El resultado eventual es una alteración en actividad celular y cambia en el programa de los genes que se expresan dentro de las células. Tipos de señales celulares Señales extracelulares En las señales de transducción normalmente están involucrados la unión de moléculas de señalización extracelulares o ligandos con los receptores celularessituados en la superficie externa de la membrana plasmática y que desencadena los eventos hacia el interior de la célula. Estas sustancias de señalización externa se sitúan en un lugar del receptor y provocan un cambio en la superficie o conformación espacial del mismo que ocurre cuando la molécula de señalización se une al receptor. Los receptores celulares responden típicamente a una sola molécula específica o ligando con la que tiene afinidad y las moléculas que son incluso sólo escasamente diferentes a los ligandos, no suelen tener efecto o actúan a lo más como inhibidores. Existen muchas moléculas que pueden funcionar como portadoras extracelulares de información. Entre ellas se incluyen: Aminoácidos y derivados de aminoácidos. Los ejemplos incluyenglutamato, glicina, acetilcolina (Ach), adrenalina, dopamina, y hormona tiroidea. Estas moléculas actúan como neurotransmisores y hormonas. Gases, como NO y CO. Los esteroides, que se derivan de colesterol. Las hormonas esteroideas regulan la diferenciación sexual, el embarazo, el metabolismo de los carbohidratos y la excreción de iones sodio y potasio. Eicosanoides, son moléculas no polares que contienen 20 carbonos derivados de un ácido graso llamado ácido araquidónico. Los eicosanoides regulan diversos procesos, como el dolor, la inflamación, lapresión sanguínea y la coagulación de la sangre. Existen varios fármacos que están disponibles sin prescripción y son empleados para tratar cefaleas e inflamación, éstos inhiben la síntesis de eicosanoides. Una gran variedad de polipéptidos y proteínas. Algunos de éstos se encuentran como proteína transmembranosas en la superficie de una célula que interactúa. Otros son parte de la matriz extracelular o se relacionan con ella. Por último, una gran cantidad de proteínas se excreta hacia el ambiente extracelular, donde participan en la regulación de procesos como la división celular, la diferenciación, la reacción inmunitaria o la muerte y supervivencia de las células.
- 3. Aunque no siempre, la mayoría de las veces las moléculas de señalización extracelular se reconocen por receptores específicos que se hallan en la superficie de la célula que responde. Los receptores se unen con gran afinidad con sus moléculas de señalización y traducen esta interacción en la superficie externa de la célula en cambios que ocurren dentro de ella. A continuación se describen los receptores que evolucionaron para mediar la transducción de señales. Receptor acoplado a proteínas G (GPCR) son una enorme familia de receptores que contienen siete hélices alfa transmembranosas. Éstos traducen la unión de moléculas extracelulares de señalización en la activación de proteínas de unión con GTP (trifosfato de guanosin o proteínas G). Las proteintirosincinasas receptoras (RTK) representan una segunda clase de receptores que evolucionaron para traducir la presencia de moléculas mensajeras extracelulares en cambios dentro de la célula. La mayoría de las cinasas de proteína transfieren grupos fosfato a residuos de serina o treonina de sus sustratos proteicos, pero como su nombre lo sugiere, las RTK fosforilan residuos de tirosina. Los cambios activados por un ligando representan la tercera clase de receptores en la superficie celular que se unen con ligandos extracelulares. La unión con el ligando regula de manera directa la capacidad de estas proteínas de membrana, lo cual afecta la actividad de otras proteínas de membrana, por ejemplo, los canales activados por voltaje. Esta secuencia de fenómenos es la base para la formación de un impulso nervioso. Además, la entrada de ciertos iones, como Ca2++ , puede cambiar la actividad de enzimas citoplásmicas particulares. Los receptores para hormonas esteroideas funcionan como factores de transcripción regulados por un ligando. Las hormonas esteroideas se difunden a través de la membrana plasmática y se unen con receptores, los cuales están en el citoplasma. La unión con la hormona induce un cambio en la conformación, esto provoca que el complejo hormona-receptor se mueva hacia el núcleo y se una con elementos presentes en los promotores o intensificadores de los genes de respuesta hormonal. Esta interacción da origen a un aumento o descenso del ritmo detranscripción genética. Por último, hay varios tipos de receptores que actúan por mecanismos únicos. Algunos de estos receptores, como los receptores de las células By células T que participan en la reacción a los antígenos extraños, se relacionen con moléculas de señalización conocidos como cinasascitoplásmicas de proteína-tirosina. Para otros aún se desconoce el mecanismo de transducción de señal.
- 4. Señales intracelulares por las señales externas son considerados desde el punto de vista de transducción en sí mismo, el cual en sentido estricto se refiere sólo al paso que convierte la señal extracelular en señal intracelular. Las moléculas de señalización intracelular en células eucariotas incluyen proteínas G heterotriméricas, pequeñas GTP-asas, nucleótidos cíclicos como AMP cíclico(AMPc) y GMP cíclico (GMPc), ion calcio, derivados fosfoinositoles comofosfatidilinosiltoltrifosfato (PIP3), diacilglicerol (DAG) e inositoltrifosfato (IP3) y varias proteínas quinasas y fosfatasas. Algunas de estas sustancias también se llaman segundos mensajeros. La comunicación intercelular está unida a señales extracelulares y esto ocurre en organismos complejos que están formados por muchas células. En el campo de la endocrinología que estudia la señalización intercelular en animales, la señalización intercelular está subdividida en los siguientes tipos: Señales endocrinas: Las hormonas son producidas por células del sistma endocrino y circulan por el torrente sanguíneo hasta alcanzar todos los lugares del cuerpo. Es de respuesta lenta, inespecífica, larga duración y actúa a distancia. Señales paracrinas: Sólo actúan sobre células diana que se encuentran en la vecindad de las células emisoras, como por ejemplo los neurotransmisores. respuesta local Señales autocrinas: Afectan sólo a las células que son del mismo tipo celular como las células emisoras. Un ejemplo de señales autocrinas se encuentra en las células del sistema inmune. Señales yuxtacrinas: Son transmitidas a lo largo de la membrana celular a través de proteínas o lípidos que integran la membrana celular y son capaces de afectar tanto a la célula emisora como a las células inmediatamente adyacentes.
- 5. Receptores que atraviesan la membrana de plasmática y tienen actividad enzimática intrínseca. Los receptores que tienen actividad enzimática intrínseca incluyen a aquellos que son cinasas de tirosina (ge. PDGF, insulina, los receptores de EGF y de FGF), fosfatasas de tirosina (ge. proteína CD45 de las células de T y de los macrófagos), guanilato ciclasas (ge. receptores del péptido natriurético) y cinasas de serina/ treonina (ge. activina y los receptores de TGF- β). Los receptores con actividad intrínseca de cinasa de tirosina son capaces del auto fosforilación así como de fosforilar a otros substratos. Además, varias familias de receptores carecen actividad enzimática intrínseca, sin embargo están asociados con cinasas de tirosina intracelulares mediante interacciones directas proteína-proteína (véase abajo). Receptores que están asociados, dentro de la célula, a las proteínas G (que se unen e hidrolizan al GTP). Los receptores que interactúan con las proteínas-G tienen una estructura que se característica porque atraviesa la membrana celular 7 veces, por o que estos receptores tienen 7 dominios transmembrana. Estos receptores se llaman receptores serpentina. Ejemplos de esta clase son los receptores adrenérgicos, receptores del olor, y ciertos receptores hormonas (ge. glucagón, angiotensina, vasopresina y bradicinina). fig. 5 Receptores asociados a proteinas G Receptores que están dentro de la célula y que luego de su unión con respectivo ligando migran al núcleo en donde el complejo ligante-receptor afecta directamente la trascripción de genes.Respuestas celular.
- 6. BIBLIOGRAFÍA Alberts, B; Johnson, A; Lewis, J; Raff, M; Roberts, K y Walter, P. Molecular Biology of the cell, Garland Science, Nueva York, 2002, p. 682-724. Arshavsky V. Y., Lamb T. D., y Pugh Jr. E. N.. G proteins and phototransduction. Annu. Rev. Physiol. 64, 153-187, 2002. Andreotti, A.H., P.L. Schwartzberg, R.E. Joseph, y L.J. Berg. 2010. T-cell signaling regulated by the Tec family kinase, Itk. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 2:a002287. Chaturvedi, A., Z. Siddiqui, F. Bayiroglu, y K.V. Rao. 2002. A GPI-linked isoform of the IgD receptor regulates resting B cell activation. Nature Immunology 3:951. Becker, W. M; Reece, J. B; y Poenie, M. F. The world of the cell. Third Edition. The Benjamin/Cummings Publishing Company, California, 1997, p. 763-780. Berridge, M., Inositol triphosphate and calcium signalling, Nature., 361, 315-325, 1993. Bohm, A; Gaudet, R; y Sigler, P. B. Structural aspects of heterotrimeric G-protein signaling. Curr. Opin. Biotechnol. 8, 480-487, 1997. Brindle, P. K y Montminy, M. R, The CREB familiy of transcription activators. Curr. Opin. Gen. Dev., 2, 199-204, 1992. Catterall, W. A. Structure and regulation of voltagegatted Ca+2 channels. Annu. Rev. Cell. Dev. Biol, 16, 521-555, 2000. Clapham, D. E y Neer, E. J. G protein βγ subunits. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 37, 167- 203, 1997. Cismowski M. J., Takesono A., Bernard M. L., Duzic E. y Lanie R. S. M. Receptor-independent activators of heterotrimeric G-proteins. Life Sci. 68 19-20 , 2301-2308, 2001. Cohen, G. B, Ren, R, y Baltimore, D. Molecular binding domains in signal transduction proteins. Cell. 80, 237-248, 1995. Cooper, G. M. The cell. A molecular approach. Second Edition. ASM. Press Washington, D. C., 2000, P. 300-305. Exton, J. H. Phospholipases and G proteins in hormone action, Annu. Rev. Physiol., 56, 349- 369, 1994. García Sainz, J. Hormonas: Mensajeros químicos y comunicación celular. Fondo de cultura económica. México. 1998. P. 25-42. Hamm, H. E. y Gilchrish, A, Heterotrimeric G proteins. Curr. Opin. Cell. Biol.. 8, 189-196, 1996. Hedin, C-H. y Purton, M. Signal transduction. Chapman & Hall, London. 1997, P. 287-301. Hurley, J. H. Structure, mechanism, and regulation of mammalian adenylyl cyclase. Minireview. J. Biol.Chem. 274 . 12 , 7599-7602, 1999.