Biologia-celula-350

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BIOLOGÍA CELULAR336
Activación de una enzima ligada a la membrana
plasmática
Activación de la adenilato ciclasa
La unión del ligando al receptor comporta la unión de la
proteína G a ambos y la fosforilación a GTP del GDP
unido a ésta. La unidad α de la proteína G (Gα) se diso-
cia de las otras dos subunidades (Gβ y Gγ) y se une al
efector (la adenilato ciclasa), activándolo. La activación
de esta enzima, que sintetiza cAMP a partir del ATP, in-
crementa la concentración del cAMP que actúa como
segundo mensajero. Más raramente, la Gα inhibe la ade-
nilato ciclasa, causando una disminución del cAMP. La
vuelta a la normalidad se produce porque la Gα hidroli-
za su GTP a GDP, con lo que se reconstruye la estructura
primitiva de la proteína G no activada (Fig. 7.40.A).
El aumento de los niveles de cAMP estimula una pro-
teína quinasa dependiente del cAMP (quinasa A), que
fosforila específicamente determinadas proteínas diana
en residuos de serina o treonina, desencadenando una
serie de señales intracelulares. El efecto es reversible.
Entre las señales intracelulares mediadas por la quinasa
A están la activación de proteínas transportadoras de
membrana y la de enzimas implicadas en el desensam-
blaje o ensamblaje de microtúbulos, la degradación de
lípidos (lipasa de triglicéridos), la síntesis (glucógeno
sintetasa) o hidrólisis (fosforilasa) del glucógeno, la re-
plicación y transcripción nuclear, y la síntesis proteica
en el retículo endoplasmático rugoso. 
La alta concentración de cAMP sólo persiste mien-
tras el ligando está presente. El cAMP producido es rá-
pida y continuamente degradado por su hidrólisis a
adenosina-5’-monofosfato (5’-AMP) mediante la fosfo-
diesterasa de cAMP.
Activación de la fosfolipasa C
La unión del ligando al receptor comporta la unión de la
proteína G a ambos y la fosforilación de esta proteína,
cuya unidad α se une al efector que, en este caso, es la
fosfolipasa C. La activación de esta enzima por la Gα ac-
túa sobre un fosfatidil inositol de la hemimembrana in-
terna de la membrana plasmática generando dos men-
sajeros diferentes: el azúcar inositol trifosfato (IP3) y la
cola lipídica diacilglicerol (Fig. 7.40.B).
El IP3 se difunde por el citosol y activa los canales de
Ca2+ de las membranas del retículo endoplasmático liso,
donde se encuentra almacenado este ion unido a la pro-
teína calsecuestrina. Los iones Ca2+ pasan al citosol y
actúan como mensajero intracelular en una amplia ga-
ma de respuestas celulares, como la secreción y prolife-
ración celular.
El diacilglicerol permanece insertado en la membrana
plasmática, donde activa una proteína quinasa llamada
quinasa C, la cual fosforila diversas proteínas intracelula-
res. Un grupo de estas quinasas C (las quinasas CaM) no
son activadas directamente por el Ca2+ sino que necesi-
tan que actúe como intermediaria la proteína calmoduli-
na. El complejo Ca2+ + calmodulina + quinasa CaM fosfo-
rila serinas o treoninas de algunas proteínas, como la
quinasa de la cadena ligera de miosina (que induce la con-
tracción del músculo liso) o la quinasa de la fosforilasa
(que provoca la degradación del glucógeno en glucosa).
Un grupo de estas quinasas, las quinasas CaM II, presen-
tes en las neuronas, fosforilan quinasas de tirosinas, in-
terviniendo directamente en la formación de neurotrans-
misores catecolaminérgicos (derivados de la tirosina).
Los iones Ca2+ pueden provenir también de fuera de
la célula o de las mitocondrias. Al cerrarse los canales
que permitían el flujo de Ca2+, estos iones son bombea-
dos a su primitivo lugar de origen o amortiguados por
el enlace a moléculas que se unen al Ca2+.
Activación de la fosfodiesterasa de cGMP
Los bastones retinianos son receptores que actúan prin-
cipalmente en condiciones de baja intensidad de luz,
mientras que los conos, que detectan el color y los finos
detalles, lo hacen en luz intensa. En los bastones retinia-
nos, el cGMP mantiene abiertos los canales de entrada
de Na+ en la oscuridad, y la despolarización de la mem-
brana plasmática mantiene la actividad de estos recepto-
res. Con la luz, las moléculas de rodopsina de los basto-
nes se escinden en opsina y 11-cis-retinal. La opsina
activa una proteína G (conocida como transducina) cuya
Gα activa una fosfodiesterasa de cGMP que hidroliza el
cGMP en GMP. Esta hidrólisis cierra los canales de Na+ y
se produce la hiperpolarización de los bastones, que de-
jan de funcionar. Al mismo tiempo, disminuye también 
el Ca2+ pues los canales de Na+ son también permeables al
Ca2+. La normalidad se recupera cuando el descenso del Ca2+
activa la enzima recoverina; ésta, a su vez, activa la gua-
nilato ciclasa, la cual convierte el GMP en cGMP, que
abre de nuevo los canales de Na+.
Activación de un canal iónico de membrana
Algunas proteínas G activan directamente canales ióni-
cos de la membrana plasmática. Por ejemplo, en el
músculo cardíaco (pero no en el esquelético) la unión de
la acetilcolina a su receptor activa una proteína G, que
se disocia. En este caso, el complejo activo es el Gβγ.
Este complejo se une a un canal de K+ de la membrana
y lo abre, permitiendo la salida de K+ de la célula, lo que
hiperpolariza la célula y disminuye la frecuencia de su
contracción. Cuando la subunidad Gα se inactiva, la acción
del complejo Gβγ finaliza y el canal se cierra de nuevo
(Fig. 7.40.C).
Receptores catalíticos (ligados a enzimas)
Entre estos receptores se encuentran los receptores de
insulina y los de varios factores de crecimiento como el
epitelial (EGF), el derivado de las plaquetas (PDGF) y 
el de crecimiento nervioso (NGF). Todos estos ligandos
son mediadores locales que actúan en concentraciones
muy bajas (entre 10–9 y 10–11 M) y ejercen su actividad fi-
nal en el ámbito génico estimulando la división de mu-
chos tipos celulares. Diversos receptores asociados a
enzimas también están implicados en la mediación de
efectos directos y rápidos sobre el citoesqueleto.
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