Introducción La comunicación celular es esencial para organismos multicelulares. Coordinación de actividades celulares. La comunicación celular también es importante para organismos unicelulares como la levadura. Control del ciclo celular Reproducción sexual El estudio de la comunicación celular en modelos unicelulares ha demostrado que los mecanismos se han conservado evolutivamente. Tipos de comunicación intercelular. Contacto directo o Uniones comunicantes comunican los citoplasmas de células animales vecinas o Plasmodesmatas comunican los citoplasmas de células vegetales vecinas o Contacto célula-célula las células animales expresan es les cuyos ligandos también están en la de otras células (glicoproteínas, polisacáridos, reconocimiento celular) A través de moléculas secretadas o Reguladores locales Autocrino el mensajero secretado afecta a la célula que secreta el mensajero y a las células vecinas. Paracrino - el mensajero secretado afecta a las células vecinas. Ej. factores de crecimiento, cicatrización de una herida. Sináptico neurona libera el neurotransmisor al espacio sináptico. Las neuronas se comunican con otras neuronas, células musculares y glándulas. o A larga distancia Endocrino tejidos especializados (glándulas) secretan hormonas a la sangre. La hormona se transporta a través del sistema circulatorio y llega a todas las células. Solamente responden aquellas células que tengan es para la hormona. Pasos comunes a los trayectos de transducción de señales. 1. Recepción mensajero primario se enlaza a un en la célula blanco (target). 2. Transducción el ligamiento del mensajero con el produce un cambio en conformación del que inicia la transducción de la señal. Puede ocurrir en: a. Un solo paso b. Múltiples pasos i. Cascada de transducción de señales. ii. Las moléculas involucradas en la cascada se conocen como proteínas de relevo. R. Ramirez Page 1
La cascada puede estar asociada a la producción de mensajeros secundarios. 3. Respuesta celular algunos ejemplos son a. Regulación del ciclo celular b. Contracción muscular c. Regulación de trayectos metabólicos Mensajero primario Ligando Molécula pequeña en comparación con el (proteína) Tiene una estructura complementaria al sitio de enlace en el. La relación entre ligando y es específica. El ligamiento provoca un cambio en conformación en el que inicia la transducción de la señal. Tipos o Permeables a la a traviesan la y se ligan a es intracelulares (en la mayoría de los casos) Esteroides (ejemplos: testosterona, estrógeno ) Gases (ejemplo: óxido nítrico ) o Impermeables a la No pueden a travesar la por lo tanto su se encuentra en la superficie de la célula. Proteínas o péptidos (ejemplo: insulina..) Otros (ejemplos: acetilcolina, epinefrina, dopamina ) Mensajero secundario Son moléculas que se producen como parte de la cascada de transducción. Los mensajeros secundarios se difunden a través del citoplasma y regulan la actividad de proteínas efectoras que median el efecto celular. Ejemplos: AMP cíclico GMP cíclico Calcio Otros: derivados de lípidos (IP3 y DAG) Tipos de es Membranales o Se localizan en la. o Tipos generales Acoplados a proteína G Con actividad de cinasa de tirosina Canal iónico activado por ligando Intracelulares o Se localizan dentro de la célula. o El ligando es liposoluble y a traviesa la. o El ligando se asocia con el (puede estar en el citoplasma o en el núcleo). o El complejo ligando- actúan como factores de transcripción en el núcleo, regulando la expresión de genes asociados a la respuesta celular. R. Ramirez Page 2
Comparación tipos de señalización Receptores acoplados a proteína G Ejemplo Ligando Epinefrina y regulación del metabolismo de glucógeno en hígado Recepción Transducción Respuesta Inicio Proteínas de Mensajero celular relevo secundario Epinefrina Cambio en se liga al conformación del localizado expone dominio en la de enlace para la proteína G Proteína G -está inactiva ligada a GDP -cuando se liga al activo se sustituye el GDP por GTP y la proteína G se activa. -G-GTP se desliga del y se mueve en la hacia proteína efectora. Ciclasa de adenilato -Enzima efectora en la. -activada por la proteína G activa -cataliza la síntesis de AMPc Cinasa de proteínas A -Enzima cito -Activada por AMP -Fosforila las enzimas que regulan el metabolismo de glucógeno. AMPc -Sintetizado por la ciclasa de adenilato en respuesta a la activación por proteína G. -AMPc se difunde a través del citosol Regula la actividad de la cinasa de proteínas A (PKA) -Es degradado por la enzima fosfodiesterasa de AMPc -Dependiendo de la cascada pueden producirse otros: liberación de calcio, inositol trifosfatado, diacilglicerol Fosforilación de enzimas que regulan el metabolismo de glucógeno. -Inhibición de la síntesis de glucógeno. -Estimulación de la degradación. -Efecto final: aumentar la liberación de glucosa hacia la sangre Apagando la señal Inactivación del Ligando se desliga y se degrada. -Cambio en conformación del. -No se liga al la proteína G. Inactivación de la proteína G -La proteína G hidroliza a GTP (GTPasa). Se inactiva la proteína G en presencia de GDP. Inactivación de la Ciclasa de Adenilato -en ausencia de proteína G activa se inactiva. Inactivación de AMPc -degradado por la fosfodiesterasa Regulación de las enzimas fosforiladas -enzimas fosfatasas remueven los grupos fosfato -Dependiendo de la cascada la proteína G regula la actividad de otras proteínas efectoras (ej. Fosfolipasa C) R. Ramirez Page 3
Comparación tipos de señalización Receptores con actividad de cinasa de tirosina Ejemplo Ligando Factores de crecimiento y regulación del ciclo celular (PDGF) -Cascada asociada a la mitosis (mitogenactivated proteinkinases) Recepción Transducción Respuesta Inicio Proteínas de Mensajero celular relevo secundario PDGF se La cascada liga al asociada a la mitosis es localizado independiente en la de mensajeros secundarios. Cambio en conformación en respuesta a PDGF induce la dimerización del (unión de dos subunidades). -La dimerización cataliza la autofosforilación de las regiones citos del (fosforilación de residuos de tirosina) -El fosforilado es reconocido por proteínas de relevo. Varias Ras y otras cinasas -Cascada de cinasas de proteínas. -La actividad de cinasas está regulada por fosforilación en respuesta a la activación del. -incluyen factores de transcripción que se mueven al núcleo -este tipo de señalización está asociado al reclutamiento de proteínas que se asocian al activo formando andamios (scaffold) Factores de transcripción regulan la expresión de genes involucrados en el control del ciclo celular (ciclinas) Apagando la señal Inactivación del Ligando se desliga y se degrada. -Cambio en conformación del. -Se separan las subunidad. Fosfatasas defosforilan. Inactivación de proteínas de relevo-enzimas fosfatasas remueven los grupos fosfato R. Ramirez Page 4
Comparación tipos de señalización Canales iónicos activados por ligando Ejemplo Ligando Acetilcolina y contracción muscular Recepción Transducción Respuesta Inicio Proteínas de Mensajero celular relevo secundario Acetilcolina se liga al localizado en la Cambio en conformación en respuesta a acetilcolina produce la apertura de un canal iónico Corriente iónica depolariza la muscular produciendo potenciales de acción. Estos producen la apertura de canales de calcio en el ER. Aumenta la concentración de calcio en el citoplasma. -Contracción muscular. Apagando la señal Inactivación del Ligando se desliga y se degrada. -Cambio en conformación del. -Se cierra el canal -se cierran los canales de calcio. Se recaptura el calcio. Disminuye el calcio en el citoplasma. Receptores intracelulares Estrógeno División celular Estrógeno se difunde a través de la. Se liga a su que se encuentra en el citoplasma. El ligamiento de estrógeno al produce un cambio en conformación que provoca el transporte del hormona al núcleo. En el núcleo el hormona actúan como factor de transcripción. Regulan la expresión genética de genes específicos que responden a estrógeno. División celular en el seno. Características secundarias femeninas. Varios efectos. R. Ramirez Page 5
Ventajas de usar trayectos que consisten de múltiples pasos. Amplificación de la señal o Un número pequeño de moléculas puede producir una respuesta grande. Provee oportunidades de coordinación y regulación de la señal. Cómo distintas células pueden responder de forma diferente a la misma señal? Una misma célula puede responder de formas distintas al mismo mensajero. o La respuesta de las células a un mensajero depende de las proteínas que esta exprese. o La expresión depende de la etapa del desarrollo y del ambiente en que la célula se encuentre. Combinaciones distintas de mensajeros Distintas células responden de forma distinta al mismo mensajero. o En distintas células el mensajero puede asociarse a es distintos. o En distintas células el puede estar asociado a cascadas que involucran distintas proteínas de relevo. R. Ramirez Page 6