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Señalización celular

¿Qué es la señalización celular?

La señalización celular es el proceso de comunicación celular dentro del cuerpo impulsado por células que liberan y reciben hormonas y otras moléculas de señalización. Como proceso, la señalización celular se refiere a una vasta red de comunicación entre y dentro de cada célula de nuestro cuerpo. La señalización celular permite la coordinación dentro de los organismos multicelulares.

Visión general

La señalización celular puede ocurrir a través de varias vías diferentes, pero el tema general es que las acciones de una célula influyen en la función de otra. Los organismos multicelulares necesitan la señalización celular para coordinar una amplia variedad de funciones. Las células nerviosas deben comunicarse con las células musculares para crear movimiento, las células inmunes deben evitar destruir las células del cuerpo y las células deben organizarse durante el desarrollo de un bebé.

Algunas formas de señalización celular son  intracelulares, mientras que otras son  intercelulares. Las señales intracelulares son producidas por la misma célula que recibe la señal. Por otro lado, las señales intercelulares pueden viajar por todo el cuerpo. Esto permite que ciertas glándulas dentro del cuerpo produzcan señales que actúan en muchos tejidos diferentes en todo el cuerpo. Cada célula objetivo tendrá los receptores requeridos, como en la siguiente imagen:

La señalización celular es la forma en que una pequeña glándula dentro del cerebro puede reaccionar a los estímulos externos y coordinar una respuesta. En respuesta a estímulos como la luz, los olores o el tacto, la glándula puede, a su vez, liberar una hormona que activa respuestas en diversos sistemas corporales para coordinar una respuesta a una amenaza u oportunidad.

Tres etapas de la señalización celular

En su núcleo, la señalización celular puede describirse simplemente como la producción de una «señal» por una célula. Esta señal luego es recibida por una celda «objetivo». En efecto, se dice que la transducción de señales tiene tres etapas:

1. Primero, la recepción, mediante la cual la molécula de señal se une al receptor.
2. Luego, la transducción de señales, que es donde la señal química da como resultado una serie de activaciones enzimáticas.
3. Finalmente, la respuesta, que son las respuestas celulares resultantes.

Tipos de vías de señalización celular

La señalización celular tiene un propósito vital al permitir que nuestras células lleven a cabo la vida tal como la conocemos. Además, gracias a los esfuerzos concertados de nuestras células a través de sus moléculas de señalización, nuestro cuerpo puede orquestar las muchas complejidades que mantienen la vida. Estas complejidades, en efecto, exigen una colección diversa de vías mediadas por receptores que ejecuten sus funciones únicas.

En general, un ligando activará un receptor y provocará una respuesta específica. Los receptores son típicamente moléculas de proteínas, como se ve en azul a continuación. El ligando naranja puede ser de muchos tipos diferentes de moléculas, pero forma un ajuste inducido con el receptor que es muy específico.

Receptores intracelulares

Un tipo común de receptor de señalización es el i receptor ntracellular, que se encuentra dentro del citoplasma de la célula y generalmente incluye dos tipos. Además de los receptores citoplásmicos, los receptores nucleares son una clase especial de proteína con diversos dominios de unión al ADN que cuando se unen a hormonas esteroides o tiroideas forman un complejo que ingresa al núcleo y modula la transcripción de un gen. Los receptores IP ₃ son otra clase, que se encuentran en el retículo endoplásmico y realizan funciones importantes como la liberación de Ca ²⁺ que es tan crucial para la contracción de nuestros músculos y la plasticidad de nuestras células neurales.

Canales de iones activados por ligando

Abarcando nuestras membranas plasmáticas hay otro tipo de receptor llamado canales iónicos activados por ligando que permiten que los iones hidrófilos atraviesen las membranas grasas gruesas de nuestras células y orgánulos. Cuando se unen a un neurotransmisor como la acetilcolina, los iones (comúnmente K ⁺, Na ⁺, Ca ²⁺ o Cl ^– ) pueden fluir a través de la membrana para permitir que tenga lugar la función de mantenimiento de la vida de la activación neural, entre muchas otras funciones. !

Receptores acoplados a proteína G

Comparativamente, los receptores acoplados a proteína G (GPCR) siguen siendo el grupo más grande y diverso de receptores de membrana en eucariotas. De hecho, son especiales porque reciben información de un grupo diverso de señales que van desde energía luminosa hasta péptidos y azúcares. En efecto, su mecanismo de acción también comienza con la unión de un ligando a su receptor. Sin embargo, la demarcación es que la unión del ligando da como resultado la activación de una proteína G que luego es capaz de transmitir una cascada completa de activaciones de enzimas y segundos mensajeros que llevan a cabo una increíble variedad de funciones como la vista, la sensación, la inflamación y el crecimiento.

Tirosina quinasas receptoras

Asimismo, las tirosina quinasas receptoras (RTK) son otra clase de receptores que muestran diversidad en sus acciones y mecanismos de activación. Por ejemplo, el método general de activación sigue a un ligando que se une al receptor tirosina quinasa, lo que permite que sus dominios de quinasa se dimericen. Luego, esta dimerización invita a la fosforilación de sus dominios de tirosina quinasa que, a su vez, permiten que las proteínas intracelulares se unan a los sitios fosforilados y se vuelvan «activos». Una función importante de los receptores tirosina quinasas es su papel en la mediación de las vías de crecimiento.Por supuesto, la desventaja de tener redes de señalización complejas radica en las formas imprevistas en las que cualquier alteración puede producir una enfermedad o un crecimiento no regulado: el cáncer. Aún así, aún queda mucho por entender acerca de las vías de señalización celular, pero un hecho apreciable es que la importancia que tienen es monumental.

Ligandos de señalización celular

Normalmente, la señalización celular es mecánica o bioquímica y puede ocurrir localmente. Además, las categorías de señalización celular están determinadas por la distancia que debe viajar un ligando. Asimismo, los ligandos hidrófobos tienen propiedades grasas e incluyen hormonas esteroides y vitamina D ₃. Estas moléculas pueden difundirse a través de la membrana plasmática de la célula diana para unirse a los receptores intracelulares en su interior.

Por otro lado, los ligandos hidrófilos a menudo se derivan de aminoácidos. En cambio, estas moléculas se unirán a receptores en la superficie de la célula. Comparativamente, estas moléculas polares permiten que la señal viaje a través del entorno acuoso de nuestro cuerpo sin ayuda.

Tipos de moléculas de señalización celular

A las moléculas de señalización se les asigna actualmente una de cinco clasificaciones.

1. Los ligandos intracrinos son producidos por la célula diana. Luego, se unen a un receptor dentro de la célula.
2. Los ligandos autocrinos son distintos en que funcionan internamente y en otras células diana (por ejemplo, células inmunes).
3. Ligandos yuxtacrinos se dirigen a células adyacentes (a menudo llamadas señales «dependientes del contacto»).
4. Los ligandos paracrinos se dirigen a las células sólo en las proximidades de la célula emisora ​​original (por ejemplo, neurotransmisores).
5. Por último, las células endocrinas producen hormonas que tienen la importante tarea de dirigirse a células distantes y, a menudo, viajan a través de nuestro sistema circulatorio.

¿Cómo le indica la insulina a una célula que ingiera glucosa?

Un gran (y bien utilizado) ejemplo de una vía de señalización celular se ve en las acciones de equilibrio de la insulina. La insulina, una pequeña proteína producida por el páncreas, se libera cuando los niveles de glucosa en sangre aumentan demasiado.

Primero, los altos niveles de glucosa en el páncreas estimulan la liberación de insulina en el torrente sanguíneo. La insulina llega a las células del cuerpo, donde se adhiere a los receptores de insulina. Esto activa una vía de transducción de señales dentro de cada célula que hace que se abran los canales de glucosa, como se ve en este gráfico:

A medida que la glucosa fluye hacia la célula, los niveles de glucosa en el torrente sanguíneo disminuyen lentamente. Las células usarán la glucosa para crear energía ATP o las células la almacenarán como grasas y almidones para su uso posterior. Una vez que el nivel de glucosa en el torrente sanguíneo ha bajado a un nivel suficiente, el páncreas deja de producir insulina y las células cierran sus canales de glucosa.

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