Comunicacióncelular

DrRodrigoAstete

•  Entodoloscasoslaseñalrepresentainformaciónqueesdetectadaporreceptoresespecíficosyconver=daenunarespuestacelular,involucrandounprocesoquímico.

•  Transduccióndelaseñal.

Importanciadelacomunicacióncelular

Señalesbiológicas•  Variedaddeseñalesbiológicas

•  Variedadderespuestasaesasseñalesbiológicas.

•  Reducidonúmerodemecanismosparadetectarseñalesextracelularesytransducirlasencambiosintracelulares.

•  Integradasenfuncionescelularesespecíficas.

•  AnIgenos.•  Glicoproteínasdelasuperficie

celular.•  Señaleseneldesarrollo.•  Componentesdelamatriz

extracelular.•  Factoresdecrecimiento.•  Hormonas.•  Luz.•  Tactomecánico.•  Neurotransmisores.•  Odorantes.•  Feromonas.•  Sabores.

a) Comunicaciónpormediodemensajerosquímicos.

b) Comunicaciónpormediodeunionescomunicantes.

c) Comunicacióncélula-célulapormediodeproteínasdesuperficie

Formasdecomunicaciónentrecélulas

SeñalEndocrina.SeñalParacrina.SeñalAutocrina.

Diferenciasdelacomunicacióncelularbasadoenelrangodelaseñaltransmi=da.

“Efectocomunidad”

Contrasteentreseñalizaciónendocrinaysináp=ca

3célulasendocrinas-3hormonas-3célulasblanco

3neuronas-1señal-variascélulasblanco

Losmecanismosdelacomunicaciónintercelular.

Pasosinvolucradosenlacomunicaciónintercelular

–formacióndeunaseñalenlacélulaproductoradelaseñalcomoresultadodeunaacciónsobreesta–transportedelaseñalhacialacélulablanco.–registrodelaseñalenlacélulablanco.–transmisióndelaseñalenlacélulablanco.–transformación(transducción)delaseñalenunareacciónbioquímicaoeléctricaenlacélulablanco.–términodelaseñal.

Seismecanismosbásicosdeseñalización:ü  Canalesdeiones.ü  Receptoresenzimá=cos.ü  Proteínasreceptoras.ü  Receptoresnucleares.ü  Receptoresreclutadores.ü  Receptoresdeadhesión.

Mecanismosmolecularesdelatransduccióndelaseñal.

Losmecanismosdelacomunicaciónintercelular.

Célulaseñalizadora

A B

Ga=lloparalaformacióndeunaseñal

Formacióndelaseñal

TransportedelaseñalSeñal:mensajeroquímico

Receptor

Blancocelular

Deteccióndelaseñal

Transmisióndelaseñal

Respuestabioquímica

Cadenadeseñalizaciónintracelular

Alterarelmetabolismo.Alterarlaexpresióngénica.Alterarlaformacelularoelmovimiento

Mecanismosmolecularesdelatransduccióndelaseñal.

•  Especificidad.Complementariedadmolecularentrelaseñalylasmoléculasreceptora.

•  Receptoresdelaseñalyblancosintracelulares.

Ej.Hormonaliberadoradela3rotropinaga3llalarespuestaenlascélulasdelapituitariaanteriorperonoenhepatocitos.Epinefrinaalteraelmetabolismodelglicógenoenhepatocitosperonoeneritrocitos(presenciadereceptoresperonodelamaquinariaintracelularysustrato)

Unamoléculaseñalizadora,dis=ntasrespuestascelulares

•  Coopera=vidadenlasinteraccionesreceptor-ligandoproducegrandescambiosenlaac=vacióndelreceptorconpequeñoscambiosenlaconcentracióndelligando.

•  Amplificaciónporunacascadaenzimá=ca.(Amplificacionesenvariosordenesdemagnitudenmilisegundos)

•  Cuandounaseñalsepresentademaneracon=nuaseproducedesensibilizacióndelosreceptores.

Mecanismosmolecularesdelatransduccióndelaseñal.

Integración.Unacélulaanimaldependedemúl=plesseñalesextracelulares.Cada=pocelularexhibeungrupodereceptoresqueloshabilitapararesponderaungrupodemoléculasseñalizadoresproducidaporotrascélulas.Estasmoléculasseñalizadorestrabajanencombinaciónpararegularelcomportamientodelacélula.

Mecanismosmolecularesdelatransduccióndelaseñal.

Lasmoléculasdeseñalizaciónpuedenunirseareceptoresdesuperficieo

intracelulares

Lasseñalesextracelularespuedeninducirrespuestasrápidasolentas.

Estructuradehormonasesteroideas,hormona=roidea,VitaminaD3ya.re=noico.

Receptoresintracelulares

Receptoresqueactúancomoreguladoresgénicos

Regulacióndelatranscripciónporhormonasesteroidales

Receptoresintracelulares

Accióndelosestrógenos

Receptoresqueactúancomoenzimas

Receptoresintracelulares

Receptoresdesuperficiecelular

Canalesdeiones.

•  Laexcitabilidaddelascélulassensoriales,neuronasymiocitosdependedeloscanalesdeiones,transductoresdelaseñalqueproveenunpasoreguladoparaelmovimientodeionesinorgánicos.

•  Seabreenpresenciadeligandooporuncambioenelpotencialdemembrana.

Canalesdeiones.

ElinflujodeNa+,oeflujodeunacarganega=va(Cl-),despolarizalamembranayllevaelpotencialdemembranacercanoacero.Eflujodepotasio,hiperpolarizalamembranayelpotencialdemembranallegaasermásnega=vo.

Canalesdeiones.

Canalesdeiones.

Lasneuronaspuedenresponderadis=ntosneurotransmisores.Ace=lcolina,glicina,glutamato,GABAsonligandosextracelulares.AMPc,GMPc,IP3,Ca2+,ATPsonligandosintracelulares

Secrecióndeinsulina

Regulacióndelaac=vidadenzimá=ca

•  Laac=vidaddelasenzimasesreguladaenrespuestaaseñalesinternayexternas.

•  Todaslasfuncionesenlacélulaestánbasadasenlafinasintonizacióndelasenzimasquesonpartederedesregulatoriasquerecibenyproducenseñalesregulatorias.

•  Laregulaciónenzimá=caoperaendosniveles:

1.  Cambiandolaconcentración2.  Alterandolaac=vidad.

Laconcentracióndeunaenzimapuedeserreguladapor(largoplazo):

1.  transcripción,traducciónyprocesamientodelARNm.

2.  Proteólisis.3.  Translocación.

Regulacióndelaac=vidadenzimá=ca

Laac=vidaddeunaenzimapre-existentepuedeserreguladapor(respuestarápida):

o  Unióndemoléculasefectorasconunainfluenciaposi=vaonega=vaenlaac=vidadenzimá=ca.

o  Modificacionescovalentes(fosforilación,ace=lación,me=lación)

Regulacióndelaac=vidadenzimá=ca

Regulacióndeenzimaspormoléculasefectoras.

Regulacióndelaac=vidadenzimá=ca

A B C D EE1 E2 E3 E4

- -

Regulaciónpormediodelavía“Ubiqui=na-proteosoma”

•  Ubiqui=naesunaproteínade76residuosencontradasentodosloseucariotas.

•  Sonunidasporenlacescovalentesaproteínas(marca).

•  Laubiqui=nilacióndeproteínasesunprocesocomplejo,lacualinvolucratresreaccionesenzimá=casdesarrolladasportres=posdeenzimas,E1,E2yE3.

Proteínasmodularesyseñalización.

Complejosdeseñalización

ReceptoresEnzimá=cos

•  Proteínasconundominiodeuniónaligandoensusuperficieextracelularyac=vidadenzimá=caenelladocitosólico.

•  Comúnmentelaac=vidadenzimá=caes=rosinaquinasa,otrossinte=zanGMPc.

Tiposdereceptoresdesuperficie:1.  Receptoresconac=vidad=rosinaquinasa.2.  ReceptoresacopladosaproteínaG.3.  Receptoresacitoquinayreceptores=rosina

quinasano-receptores.4.  Receptoresconotrasac=vidades

enzimá=cas.

ReceptoresEnzimá=cos

Interruptoresmoleculares

LasproteínasGpequeñassoncontroladaspordos=podeproteínasregulatorias

Receptordeinsulina

LaproteínaRasac=vaaunaseriedeproteínaskinasas

LaproteínaRasac=vada(Ras-GTP),es=mulaasuvezauna=rosinquinasallamadaRafqueiniciaunacadenadefosforilaciones,queculminaconlaac=vacióndegenesqueestáninvolucradosenlasíntesisdeADNyenlaac=vacióndeladivisióncelular.

ReceptoresTirosinakinasaVíadeseñalizaciónPI3K-AKT

Translocacióndetransportadores

GMPcesun2°mensajero.Enelriñóneintes=noprovocacambioseneltransportedeionesyretencióndeagua.Enelmúsculocardiaco(liso)señalizanrelajación.Factornatriuré=coatrial,liberadaporcélulasdelatriodelcorazóncuandoelcorazónestaes=radoporunaumentodevolumen.Encélulasdeltúbulocolector,FNAac=vaGuanililciclasa,resultandoenunaumentodeGMPcproduceunaumentodelaexcrecióndeNa+(agua).MúsculolisovascularpresentareceptoresparaFNAqueprovocarelajación(vasodilatación).

Receptoresenzimá=cos

Receptoresacopladosaenzimas

Proteínas=rosina-quinasanoreceptorasSistemaJAK-STAT

Receptoresconac=vidadserina/treoninakinasa(TGFβ-Smad)

VíaHedgehog.

VíaWnt

SeñalizaciónporproteínasG.

ProteínaGtrimérica.

SeñalizaciónporproteínasG.

SeñalizaciónporproteínasG.

Elreceptorde7segmentostransmembranarecibeunaseñalylatransmitealaproteínaGtrimérica(αβγ).LasubunidadαintercambiaGDP(inac=va)porGTP(ac=va)disociándoseendoscomponentesac=vosαyβγ,yambospuedenregularlaac=vidaddeproteínasblancoenlamembranaplasmá=ca.Elreceptorpermaneceac=vo.

Amplificacióndeseñales

ReceptoresacopladasaproteínaGαsysegundosmensajeros.

Cascadadelaepinefrina.

SegundosmensajerosAMPc

Ac=vacióndelaproteínaquinasaA

Toxinas.

Ac=vacióndeGαt

Ac=vaciónGαq:ProduccióndeIP3yDAG.

Segundosmensajeros:IP3yDAGFosfoinositolesy

fosfolipasaC-β(-γ)

Ac=vacióndePLCporproteínaG(PLC-β)oporreceptores=rosinakinasa(PLC-γ)

IP3yDAG

Table 15-2 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Algunasrespuestasmediadasporlaac5vacióndelaPLCβ

ManejodelCa+2intracelular.

Calmodulina

Proteínasqueunencalcio.Calmodulina

Términodelaseñal.