Comunicación Celular

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Comunicación Celular
Señalización celular: mecanismos empleados por las células para comunicarse entre sí.
Moléculas de señalización celular: representan información que es enviada de una célula a otra para comunicarse (extracelulares).
Recepción de señales: Depende de proteínas receptoras ubicadas en la membrana que se unen con la molécula señal lo que activa uno o varios caminos de señalización intracelular.
 Las proteínas efectoras se encargan de:
· Alterar el metabolismo (enzimas).
· Alterar la expresión genética (proteínas de regulación de transcripción).
· Alterar la forma o movimiento (células del citoesqueleto).
Todo cambio físico o químico es recibido por receptores que desencadenan una respuesta celular.
Transducción de señales
Es la conversión de una señal extracelular (información) en una señal intracelular (respuesta). Es una propiedad universal de las células vivas ya que estas responden a antígenos, hormonas, luz, etc.
Características de la transducción de señales:
· Especificidad y alta afinidad: Complementariedad reversible y precisa entre la molécula señal y el receptor. Además, los receptores para una señal determinada solo están presentes en ciertos tipos de células. Una misma señal puede tener diferentes significados para diversas células diana.
· Amplificacion por cascadas enzimáticas: La activación de una enzima primaria cataliza la activación de nucleasas enzimas secundarias, cada una de las cuales activa muchas enzimas terciarias y así sucesivamente. El número de moléculas activadas crece geométricamente.
· Desensibilización: Cuando una señal está presente continuamente se produce una desensibilización del receptor. La presencia del ligando activa un circuito de retroalimentación que desconecta al receptor.
· Integración: Es la capacidad del sistema para recibir múltiples señales y producir una respuesta unificada apropiada.
El análisis de Scatchard cuantifica la interacción receptor – ligando. Por ejemplo, se busca medir la afinidad de la adrenalina a un determinado receptor. Primero se introduce una gran concentración de adrenalina marcada (radioactivamente) y se cuantifica la fijación total. Luego se aumenta en gran medida la concentración de la adrenalina no marcada y se cuantifica la fijación inespecífica. Mediante estas dos curvas se puede obtener la fijación específica de la adrenalina al receptor.
Tipos de señales: 
· Señales parácrinas: Una célula libera una señal al medio extracelular que llega a las células vecinas.
· Señales sinápticas: Neuronas transmiten señal eléctrica por el axón y se liberan neurotransmisores.
· Señales endocrinas: Viajan por el torrente sanguíneo. Es la comunicación de células muy alejadas entre sí.
· Contacto dependiente: Es necesario el contacto de las membranas mediante Gap Junctions. Estas conectan eléctrica y metabólicamente a las células. Promueven la rápida propagación de señales. Las células pueden intercambiar iones y pequeñas moléculas solubles. Además pueden responder a señales extracelulares coordinadamente.
Mecanismos de señalización intracelular
Receptores acoplados a proteína G
Las proteínas G son proteínas heterotrimericas, poseen tres subunidades diferentes. En su estado inactivo la subunidad alfa lleva GDP unido. Cuando el ligando se une al receptor, este complejo se asocia con la proteína G y le provoca un cambio conformacional que induce el intercambio de GDP por GTP. La proteína G se desplaza hacia otra proteína de membrana inactiva y se une activándola. Esto provoca que se altere la actividad de dicha proteína y desencadena una respuesta celular.
Tomemos como ejemplo la vía de las adenilil ciclasas (adrenalina)
La adrenalina se une a su receptor específico. El receptor ocupado cambia la conformación de su dominio intracelular que promueve un cambio en la proteína G. La subunidad alfa desplaza el GDP y une GTP. Esto induce la disociación de la proteína G en alfa y beta – gama. Se activa la subunidad alfa y se desplaza hacia la adenilil ciclasa y la activa. La adenilil ciclasa cataliza el ciclado de AMP en AMP cíclico que funciona como segundo mensajero (moléculas que se producen en exceso como respuesta a una señal de afuera). El AMPc activa a la PKA que puede fosforilar sus sustratos. Esta fosforila a la glucógeno fosforilasa b quinasa que inicia el proceso de movilización del glucógeno para satisfacer las necesidades energéticas de la célula, alterando finalmente el metabolismo. Como la subunidad alfa es auto limitante, convierte el GTP unido en GDP auto desconectándose. Se disocia de la proteína a la que se había unido y vuelve a unirse a las otras dos subunidades. De esta forma, la proteína queda desactivada al irse la proteína G. Además, el incremento de AMPc es transitorio porque es transformado en 5’ –AMP por la fosfodiesterasa cerrándose el ciclo de señalización.
Receptores acoplados a enzimas 
El mejor ejemplo es el receptor de insulina. La unión de insulina produce la unión de dos receptores formando un dímero. Esto activa la parte enzimática, la tirosina quinasa. Las tirosinas adicionan Pi provenientes de ATP. Ahora la tirosina quinasa puede fosforilar proteínas intracelulares. Se produce una cascada de señalización, una amplificación de la señal y la fosforilacion de proteínas específicas. Luego se traduce la señal del ligando al interior de la célula, se activan vías para la respuesta celular mediante interconexiones entre las vías de señalización. Aquí se lleva a cabo la integración y regulación de múltiples efectos hormonales.
Canales iónicos de compuerta
Células excitables detectan una señal externa, la convierten en una señal eléctrica y la transmiten. La excitabilidad de estas células depende de canales iónicos. Existen canales iónicos dependientes de voltaje (como los que se ubican en los nodos de Ranvier de las células nerviosas) y otros dependiente de ligando (como los que se ubican en el soma de las células nerviosas).
Receptores nucleares
La regulación se lleva a cabo por hormonas esteroides, tiroideas, retinoides y vitamina D. La hormona es transportada por proteínas hacia sus tejidos diana. Difunden a través de la membrana plasmática y se unen a proteínas receptoras específicas en el núcleo. Provoca cambios conformacionales en el receptor y de esta forma se puede unir a secuencias específicas de ADN.
Vía de las guanilil ciclasas
Las guanilil ciclasas son receptores enzimáticos que cuando se activan convierten el GTP en el segundo mensajero GMPc. El aumento de GMPc activa a la proteína PKG la cual fosforila proteínas diana específicas. El NO es una molécula pequeña que difunde por la membrana. Se une al grupo hemo de la guanilil ciclasa activándola. De esta forma se activa la producción de GMPc lo que estimula la PKG produciendo la relajación del musculo cardiaco. Las fosfodiesterasas catalizan la transformación en 5’ – GMP y esto lleva al fin de la señal.