Señalización celular mediante mensajeros químicos

Comunicación intercelular directa

Uniones tipo hendidura o gap.

Uniones adherentes.

Ligandos asociados a membrana.

Comunicación intercelular indirecta (a través de mensajeros químicos)

Autocrina.

Paracrina.

Endocrina

Acciones de mensajeros químicos

Depende de la distancia que recorren desde las células que los producen hasta las células blanco o células receptoras.

Señalización Autocrina

Por ejemplo: los linfocitos, que, ante el estímulo de un antígeno sintetizan citoquinas las cuales producen la multiplicación de los linfocitos.

Señalización Paracrina

Por ejemplo: los mastocitos que ante una infección sintetizan istamina, que se dirige al endotelio de los vasos y produce vasodilatación para que el flujo sanguíneo aumente y mejore la infección.

Señalización Endocrina

Por ejemplo: las hormonas (mensajeros químicos) que producen una célula y viajan por la sangre a une célula receptora alejada.

3 sistemas de señalización que emplean mensajeros químicos

Sistema nervioso: neurotransmisores

Sistema endocrina: hormonas

Sistema inmunitario: citoquinas

Propiedades: hormonal

Vía: nervios

Velocidad: rápida (<1 seg)

Duración: corta (<1 seg)

Propiedades: hormonal

Vía: sangre

Velocidad: lenta (segundos a horas)

Duración: larga (segundos a horas)

Mensajero químico

Molécula que transmite mensajes entre células generando una respuesta en la cel receptora que da lugar a cambios en la función de la misma.

Función de los mensajeros químicos

Provocan una respuesta especifica (que depende del tipo de receptor y de su ubicación) en la célula blanco sin metabolizarse en ella.

Ubicación del mensajero químico

Depende de su naturaleza química

Liposoluble = receptor intracelular

Hidrosoluble = receptor extracelular (membrana)

Tipos de ligando

Sistema nervioso: neurotransmisores de moléculas pequeñas, neuropeptidos.

Sistema endocrino: hormonas polipéptidicas (vasoresina, oxitocina), derivados de aa (catecolaminas, T4 y T3, melatonina), hormonas esteroideas, proteínas (insulina, prolactina, aldosterona, estrógeno).

Sistema inmunitario: citoquinas (interleuquinas, interferones).

Eicosanoides: prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos).

Factores de crecimiento.

Receptores de membrana

•Acoplados a proteínas canales iónicos. •Acoplados a proteínas G o heptahelicoidales. •Con actividad quinasa. •Receptores que se unen y activan quinasas.

Receptores acoplados a canales iónicos

Cuando el receptor acoplado a un canal iónico se une a un ligando (mensajero químico), cambia de conformación. Este cambio se transmite directamente al canal, provocando un cambio en su compuerta y en su corriente iónica y se produce la respuesta celular.

Receptores acoplados a proteínas G

Un primer mensajero hormonal se une al receptor produciendo un cambio confirmacional, la subunidad alfa de la proteína G libera GDP y se une a un GTP activandose y activando a una enzima asociada a la membrana que produce un segundo mensajero encargado de la respuesta celular.

Proteína G

Proteína heterotrimérica formada por 3 subunidades alfa, beta y gamma. La subunidad alfa está unida a un GDP (inactiva), unida a un GTP se activa.

Enzima asociada a la membrana: adenilato ciclasa

Activada por la subunidad alfa, ciclisa ATP (sustrato) y lo transforma en AMPc (producto) este será el segundo mensajero.

Segundo mensajero

Molécula no proteica generada dentro de la célula en respuesta a un primer mensajero (hormona, neurotransmisor, citoquina)

AMPc como segundo mensajero

Actúa sobre una quinasa A (inactiva) separando y activando a las subunidades catalíticas de las reguladoras, qur fosforilan en presencia de ATP→ADP a una proteína sustrato que produce el efecto intracelular

Enzima asociada a la membrana: fosfolipasa c

Activada por la subunidad alfa, transforma el FIP² (fosfatidil inositol bifosfato) dentro de la membrana en DAG (diacilglicerol) y IP³ (inositol trifosfato) que abre los canales de Ca

DAG, IP³ y Ca como segundos mensajeros

El Ca liberado por el IP³ se une a la calmodulina (para poder estar en el citosol) y activa una proteína quinasa c. DAG y Ca actúan sobre la misma. La proteína quinasa c fosforila una serie de proteínas y se produce la respuesta celular.

Receptores con actividad quinasa (intrínseca)

Heterodimero (a y b) con actividad tirosina-quinasa. Con dominios extracelulares que reciben el mensajero químico y dominios intracelulares de tirosina-quinasa que fosforilan

Respuesta celular por receptores con actividad quinasa

Cuando un mensajero químico se une al receptor este se dimeriza y los dominios tirosina quinasa se activan y fosforilan las tirosinas en la unidad contraria. Esto produce un cambio confirmacional y proteínas transductores de señales cerca del receptor se fosforilan y propagan la señal produciendo la respuesta celular.

Receptores que se unen y activan quinasas

Receptores a los que se unen proteínas JAK-STAT con actividad quinasas extrínseca.

JAK→Tiene la actividad tirosina-quinasa STAT→Proteina transductora de la señal

Respuesta celular por receptores que se unen y activan quinasas

Cuando un mensajero químico se une al receptor en su dominio extracelular, los STAT se unen a este en su dominio intracelular y son fosforilados por los JAK. Luego se disocian, se dimerizan y se trasladan al núcleo para producir la transducción de la señal.

Vía de transduccion de señal

Los STAT activan a una proteína quinasas 1, que a través de fosforilaciones activa a una quinasa 2, esta activa a una tercera y así sucesivamente hasta que la última quinasa activa a un factor de transcripción que en el ADN activa a un ARNm encargado de formar la proteína que produce la respuesta.

Receptores intercelulares: hormonas esteroideas

Una proteína transporta por la sangre a la hormona, atraviesa la membrana y entra al citosol. El receptor (NR⁴) está unido a una proteína chaperona (inactivo) cuando se une la hormona se separa de la chaperona y se activa, entra al núcleo y produce la expresión génica

Receptores intracelulares: hormonas tiroideas

La hormona es transportada por la sangre por una proteína hasta el citosol. Allí la hormona se dirige al núcleo donde se encuetra el receptor. Al unirse la hormona el receptor se separa de proteínas que lo inactiva, se dimerizan y produce la expresión genica

Expresión genica

Produce una determinada proteína que es la respuesta celular definitiva