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Señales celulares y receptores
Complejo H-R
El factor crucial para desencadenar el efecto es la interacción hormona-receptor.
la membrana es una barrera, no tanto de permeabilidad, sino cuanto de flujo de información.
Tipos de receptores
Reconocer estimulo Transferir señal a segundos mensajerosTransmitir señal a efectoresCese de respuesta e inactivación
Proteína G
Figura 5. Estructura de un receptor de la familia de los receptores acoplados a proteínas G o de los siete dominios transmembranales. En la parte superior (A) se ilustra una representación de estos receptores, en plano, sañalando su topología. En la parte inferior (B), se ilustra una representación del receptor en tres dimensiones, visto desde la cara extracelular y señalando la zona de interacción con la hormona.
¿Qué es?
es una estructura química (proteína) capaz de recibir al mensajero y de transmitir el mensaje para que se produzca la respuesta de la célula.
Caracteristicas fundamentales: 1) reconocer al mensajero para interactuar con él y 2) activar la secuencia de eventos que conducen a la respuesta celular.
Señales
Interacción célula-célula:◦Molecula s de adhesión celular (glicoproteico)
Integrinas , selectinas , cadherinas e inmunoglobulinas
Interacción por moléculas señalizadoras secretadas:
◦Endocrina: acción a distancia (hormonas)
◦Paracrina: acción local (neurotransmisores)
◦Autocrina: acción misma célula
Tipos de acoplamiento
acoplamiento con el receptor en el interior de la célula
aquéllas que se efectúa en el exterior de la misma.
Se pudiera decir entonces que existen dos tipos básicos de "oídos celulares": los internos y los externos.
La interacción hormona-receptor
En el exterior ocasiona cambio conformacional (cambio en forma, en espacio) del receptor, puede afectar la parte extracelular.
Zona(s) transmembranales: hidrofóbicaZonas intracelulares: incluye vías efectoras:
AMPc, GMPc , A. araquidónico, IP3,Ca; producidos por adenilato, guanilato ciclasa,fosfolipasa A2, Cy canales iónicos.
Tipos de receptores
Acciones hormonales casi inmediata (segundos o minutos) receptores externos
Acciones a largo plazo pueden involucrar tanto a receptores externos como internos, pero casi siempre están asociadas a la síntesis de nuevas proteínas.
Cuatro tipos
Siete tramos de membrana unidos a proteínas G.
Receptores tipo canales iónicosUn tramo de membrana con actividad
catalítica intrínseca.Receptor de transmembrana actúa con
proteínas con actividad enzimática
PROTEÍNAS G
RECEPTORES QUE SE ACOPLAN A PROTEÍNAS G o receptores de los siete dominios transmembranales.
extremo amino terminal de la proteína, queda ubicado en el exterior de la célula;
quedando el extremo final, el carboxilo terminal de la proteína, en el interior.
Al proceso que se lleva a cabo desde el momento de la activación del receptor hasta la formación del segundo mensajero se le llama transducción, porque es la transformación de un tipo de señal en otra; es decir, de señal extracelular a señal intracelular.
Siete pasos
Receptor fijacionProteinas G activan sufraciones alfaDisociación GDP Galfa sitio de union
aadenilato ciclasaGalfa se une al adenilato ciclasa activa
centro catalitico enzima ATP-AMPcGTP hidroliza GDP GTPasaGDP une Galfa estado no estimuladoIhibición
Elementos necesarios
El GEF o factor intercambiador de nucleótidos de guanina GDP – GTP
GAP o proteína aceleradora de actividad de GTPasa ruptura enlace fosfodiester GTP – GDP proteína inhibidora.
Estructura
Tiene:Dos extremos, siete segmentos
transmembranales y las asas que los unen tanto en su parte extracelular como en la intracelular (tres en cada caso
El cólera - Vibrio cholerae terrible diarrea deshidratación grave
La toxina pertúsica - Bordetella pertussis. razón opuesta
enfermedades endocrinas acromegalia pseudohipoparatiroidismo familiar - falla la acción
de la hormona paratiroidesosteodistrofia hereditaria de Albright - se alteran
las acciones de varias hormonas.Escherichia coli - "diarrea de los turistas".
Por citar algún ejemplo diferente, se puede indicar que la toxina colérica ejerce su drástica acción porque se une fuertemente a una proteína G estimulante, lo que provoca una producción continua de AMP-cíclico. Su concentración se hace 100 veces superior a la normal induciendo a las células epiteliales intestinales a excretar enormes cantidades de fluido digestivo (vómitos y diarreas)
EL SISTEMA DE LA ADENILIL CICLASA
se reconoció que muchas hormonas, neurotrasmisores o autacoides, actúan como moduladores; esto es, aumentando o disminuyendo los niveles de AMP cíclico en el interior de la célula.
Ahora sabemos que no se trata de una adenilil ciclasa sino de una familia de enzimas, capaces de catalizar la formación de AMP cíclico.
Hemos aprendido que las adenilil ciclasas de la mayoría de los eucariontes son enzimas membranales realmente grandes formadas por dos porciones similares unidas. Cada una de estas porciones tiene seis segmentos transmembranales y una gran asa citoplásmica; es decir, la enzima tiene doce segmentos transmembranales y dos grandes asas citoplásmicas (además de las pequeñas asas que unen a los segmentos transmembranales). Es en esas grandes asas donde parece residir la actividad catalítica.
El esfuerzo pionero de Sutherland fue reconocido con el premio Nobel en Fisiología y Medicina.
las proteínas G son intermedios obligados en las transmisiones y traducciones de las señales biológicas de todo tipo
(también han sido llamadas proteínas N y G/F), por requerir para su funcionamiento nucleótidos de guanina. El trabajo pionero de Rodbell fue continuado por estudios
Rodbell y Gilman compartieron el Premio Nobel en Fisiología y Medicina en 1994.
Figura 6. Representación de la modulación de la actividad de la adenil ciclasa por hormonas (H) que interactúan con receptores de siete dominios transmembranales. Los receptores que activan a la adenil ciclasa lo hacen a través de Gs y los que la inhiben a través de Gi. Nótese que las proteínas G están formadas por tres componentes o subunidades. (ATP=adenosina trifosfato.)
Se han identificado varios tipos de subunidades a : la a s estimula la adenilciclasa formándose un segundo mensajero ampc; la a i, inhibe la adenilciclasa y la a o estimula la cascada del fosfoinositol, formándose segundos mensajeros, que son el diacilglicerol y el inositoltrifosfato.
proteína de transducción la transducina (llamada también Gr), participa en el proceso de la visión.
Figura 7. Similitud entre la actividad de la adenilil ciclasa (parte superior de la figura) por una hormona y la activación de la fosfodiesterasa del GMP ciclíco por la luz (parte inferior de la figura). Nótese que los receptores para la hormona y la luz pertenecen a la familia de los siete dominios transmembranales, que interactúan con proteínas G con tres subunidades (tranductoras y que éstas a su vez modulan la actividad de enzimas (efectores). Nótese también que en un caso (adenilil ciclasa la enzima es integral de la membrana, y en el otro (fosfodiesterasa) es una enzima que se asocia a la membrana.
El IP3 libera al calcio, que podemos también considerar como segundo (en realidad tercer) mensajero o factor de acoplamiento.
Figura 8. Representación del sistema de transducción de los fosfoinosítidos y el calcio. (PIP2 = fosfatidil inositol bifosfato; DG =diacilglicérido;PLC = fosfolipasa C.)
En el caso de la visión, el "mensajero" es la luz y el" receptor es la rodopsina, la cual se acopla con una enzima, la fosfodiesterasa, a través de una proteína G acopladora, la Gr o transducina.
Precisamente el nombre de proteína G se debe a que se ligan o unen a nucleótidos GTP o GDP a través de la subunidad alfa, de modo que la forma inactiva alfa-GDP se asocia fuertemente a las otras dos subunidades beta-gamma, mientras que la forma alfa-GTP, activa, es la que actúa de reguladora y controladora de los sistemas biológicos a que antes nos referíamos productores de los segundos mensajeros, es decir, AMP-cíclico, GMP-cíclico, diacilglicerol, etcétera
