COMUNICACIÓN ENTRE LAS CÉLULAS

COMUNICACIÓN ENTRE LAS CÉLULAS

El presente ensayo relatara acerca del proceso de señalización  de la células eucariotas  en el cual relataremos tanto los tipos de señalización como  los elementos básicos de los mismos  la función de cumplen las receptores y mensajeros extra celulares y se hablara acerca de cómo se interconectan las diversas vías de señalización. A demás también con distintos conceptos se describirá de  la muerte celular programada mejor conocida como apoptosis. La señalización celular se entiende como un proceso en el cual las células del cuerpo se encías “mensajes” o mejor dicho se comunican entre sí el objetivo de esto es para que el organismo funcione  correctamente la importancia que tiene esto es que esta señalización también tiene que ver con el control en la división celular  y muchos otro procesos que realiza una célula en sí. Existen tres tipos de señalización celular los cuales son: autocrina, paracrina  y endocrina. En general las diferentes vías de señalización compartencaracterísticas como lo son  las moléculas mensajeras extracelulares  estas moléculas se encargan de viajar por el cuerpo  y estimulan o inhiben  células tanto acorta distancia como  alejadas, es entonces que la diferencia entre cada tipo de señalización  esta correlacionada con la distancia que recorren estas moléculas; en la autocrina es que sus mensajeros llevan la señal  a la misma célula en sí, en el caso de la paracrina  sus moléculas mensajeras solo viajan  distancias cortas  o mejor dicho a  células cercanas  ya que  estas se degradan fácilmente en el espacio extracelular por enzimas, la vía endocrina  es la cual la las moléculas mensajeras viajan largas distancias hasta llegar a el receptor de otra celula por el torrente sanguíneo,las moléculas mensajeras de este tipo de vía son las hormonas. El proceso para la señalización celular comienza con la liberación de la molécula mensajera que viaja para llegar con un receptor en la célula a la cual  quiere estimular y al hacer la interacción con ese receptor se provoca una señal se revele a través de la membrana hasta en interior de la membrana plasmática después de esto  existen dos vías  en la cual  se comunica por el interior de la célula, la primera forma es que el receptor transmite un señal  a una enzima la cual se le llama efector y este genera un segundo mensajero; la otra forma de transmitir la señal es por el reclutamiento de proteínas  de señalización, al final las señales transmitidas llegan a proteínas blanco que intervienen el procesos celulares básicos los cuales son el objetivo final de las vías de señalización, estos procesos pueden ser:alteración en la actividad de las enzimas metabólicas, una nueva configuración del citoesqueleto, un aumento o descenso de la movilidad celular, un cambio de la permeabilidad iónica, activación de la síntesis del ADN  o muerte de la célula, a todo el proceso de que un mensajero extracelular provoque cambios dentro de una célula es llamado  transducción de señal. Por último, la señalización debe acabarse y para esto las células receptoras tienen enzimas que degradan a los mensajeros extracelulares. Ahora viene la pregunta pero… ¿Quiénes pueden ser los mensajeros extracelulares y sus receptores? Existen muchas entre las más importantes:

• Aminoácidos y derivados
• Gases, como NO y CO
• Eicosanoides
• Los esteroides
• Polipéptidos y proteína

Existen gran variedad de receptores a los cuales son los encargados de mandar la señal a la célula entre ellos están:

• Los receptores unidos con proteina G (GPCR)

• Las proteintirosincinasas receptoras (RTK) representan una RTK fosforilan residuos de tirosina.
• Los canales activados por un ligando.
• Los receptores para hormonas esteroidea de los genes.
• Los receptores de las celulas B y T estos receptores son llamados de mecanismos únicos o específicos

Muchos estímulos extracelulares inician respuestasmediante la interacción con un receptor unido con proteína G (GPCR) en la superficie externa de la célula y el estímulo de la liberación de un segundo mensajero dentro de la célula. Ahora hablare un poco acerca de esto, los GPCR  son receptorestransmembranosos de siete hélices, los ligandos (mensajeros extracelulares) naturales que se unen con GPCR son  un grupo diverso de hormonas, neurotransmisores, quimioatrayentes,odorantes y saborizantes y fotones.

El mecanismo de activación o inhibición)mediante las proteínas G. En primera el ligando se une con el receptor, lo que altera su conformacióny aumenta su afinidad por la proteína G con la que se une. En después, la subunidad Gα libera su GDP, que se sustituye con GTP. En seguida, lasubunidad Gα se separa del complejo Gβγ y se une con un efector, el dímero Gβγ también puede unirse con un efector, como un canal iónico o una enzima. Después, la adenililciclasa activada produce cAMP.  A continuación, la actividadde la GTPasa de Gα hidroliza al GTP unido, lo que desactiva Gα y se relaciona de nueva cuenta con Gβγ, con lo que se reintegrala proteína G trimerica y el efector suspende su actividad, posteriormente el receptor ya se fosforiló por acción de una GRK y el receptor fosforiladose une con una molécula de arrestina, lo cual inhibe al receptorunido con ligando para que no active másproteínas G. Es probable que elreceptor unido con la arrestina se capte por endocitosis.

Ya se mostró que la unión con ligandos conduce a la activación del receptor. Los receptores activados encienden las proteinas G y estas a su vez a los efectores. Para prevenir la estimulación excesiva, es necesario que se bloqueen los receptores para que no continuen la activación de las proteínas G. Para recuperar la sensibilidad a estimulosfuturos, el receptor, la proteina G y el efector deben regresar a su estado inactivo, para  bloquear receptores activos  y suspendan las proteinas G  ocurre un desensibilización y se reliza en dos pasos, En el primero, el dominio citoplasmico del GPCR activado se fosforila por accion dela cinasa del receptor unido a proteína G(GRK).El segundo paso, que es la union de proteinas llamadas arrestinas. Las arrestinas constituyen un pequeno grupo de proteinas que se unen con los GPCR y compiten por la union con las proteinas G heterotrimericas. Como consecuencia, la unión de la arrestina previene la activación adicional demas proteinas G. Esta acción se conoce como desensibilización porque la celula deja de responder al estímulo, mientras que ese estimulo aun actúa en la superficie externa de la célula.La desensibilización es uno de los mecanismos que permite a una célula responder a un cambio en su ambiente.

El cAMP es un segundo mensajero capaz de difundirse a otros sitios dentro de la celula. La sintesis de AMP ciclico sigue a la union del primer mensajero, una hormona u otro ligando, con un receptor en la superfi cie externa de la celula. los segundos mensajeros permiten a las celulas establecer una respuesta coordinada a mayor escala despues de la estimulación con un solo ligando extracelular. Los segundos mensajeros son como el Ca2+, fosfoinositidos, trifosfato de inositol, diacilglicerol, GMP ciclico y oxido nitrico. Los fosfolipidos de las membranas celulares se convierten en segundos mensajeros por la accion de varias enzimas que se regulan como respuesta a las senales extracelulares. Estas enzimas incluyen fosfolipasas (enzimas separadoras de lipidos), fosfolipidocinasas (enzimas que fosforilanlipidos) y fosfatasas de fosfolipidos (enzimas que desfosforilanlipidos). Las fosfolipasas son enzimas que hidrolizan enlaces esterespecificos que conectan diferentes bloques de construccion que forman una molecula de fosfolipido. los lipidos que actuan como segundos mensajeros y han sido los mas estudiados, los cuales se derivan del fosfatidilinositol y se producen despues de la transmision de senales de receptores unidos con proteina G y proteintirosincinasas receptoras. No se describe otro grupo de segundos mensajeros lipidicos derivados de la esfingomielina. La generación de segundos mensajeros como resultado de la degradación inducida por ligando de los fosfoinosítidos (PI) en la bicapa lipídica comienza agregando grupos fosfato mediante las cinasas de lipidos al fosfatidilinositol (PI) para formar PIP2. Cuando el receptor capta un estimulo, el receptor unido con ligando activa una proteina G heterotrimerica que activa a la enzima fosfolipasa C especifica para PI, la cual cataliza la reaccion en la que PIP2 se divide en diacilglicerol (DAG) y 1,4,5-trifosfato de inositol (IP3). El DAG recluta la cinasa de proteina PKC a la membrana y activa la enzima. El IP3 se difunde hacia el citosol, donde se une con un receptor IP3 y un canal del calcio en la membrana del retículo endoplasmico liso. La union de IP3 con su receptor produce la liberacion de iones calcio hacia el citosol. Las proteintirosincinasas son enzimas que fosforilan residuosespecificos de tirosina en sustratos proteicos. La fosforilacion deproteina-tirosina es un mecanismo para la transducción desenales que aparecio con la evolucion de los organismos multicelulares. Estas cinasas participan en la regulacion del crecimiento, division, diferenciacion, supervivencia, union con la matriz extracelular y migracion de las celulas.La expresion de proteintirosincinasas mutantes que no puede regularse y se mantienen en actividad constante puede causar division celular descontrolada y cancer. la transduccion de senales por proteintirosincinasas.Algunas proteinas G actuan mediante la inhibicion de sus efectores. El mismo estimulo puede activar una proteina G estimulante (una con alguna subunidad Gαs) en una celula y una proteina G inhibidora (una con alguna subunidad Gαi) en otra diferente. Por ejemplo, cuando la adrenalina se une con un receptor adrenergico beta en una celula de musculo cardiaco, se activa una proteina G con una subunidad Gαs, lo cual estimula la produccion de cAMP, lo que a su vez aumenta la velocidad y fuerza de la contraccion. En cambio, cuando la adrenalina se une con un receptor adrenérgico alfa en una celula de musculo liso en el intestino, se activa una proteina G con una subunidad Gαi, la cual inhibe la producción decAMP e induce relajacion del musculo. Por ultimo, algunos receptoresadrenergicos activan proteinas G con subunidades Gαq, que activan PLCβ. Esta claro que el mismo mensajero extracelular puede activar varias vias en distintas celulas. La capacidad de los seres humanos para ver, percibir sabores y olores depende en buena medida de los GPCR. La rodopsina es la proteina sensible a la luz presente en los bastones de la retina, las cuales son las celulasfotorreceptoras que responden a la baja intensidad de luz y proporcionan las imagenes en blanco y negro del ambiente por la noche o en una habitacion oscura. En los conos de la retina existen varios GPCR muy relacionados que suministran la capacidad para la vision a color cuando la luz es mas intensa.  La activacion de fosfodiesterasa de cGMP da por resultado concentraciones mas bajas de cGMP, lo que ocasiona el cierre de los canales de sodio. Esta respuesta, inusual en el sentido de que es inducida por un decremento en laconcentracion de un segundo mensajero, puede hacer que se generen potenciales de accion a lo largo del nervio optico.El sentido del olfato depende de los impulsos nerviosos transmitidos por las neuronas olfatorias desde el epitelio que recubre la parte superior de la cavidad nasal hasta el bulbo olfatorio, que se localiza en la base del cerebro. La función del calcio como mensajero intracelular. Los iones de calcio tienen un papel significativo en una gran variedad de actividades celulares, entre ellas la contracción muscular, division celular, secrecion, fecundacion, transmisión sinaptica, metabolismo, transcripcion, movimiento celular y apoptosis. En cada uno de estos casos, se recibe un mensaje extracelular en la superfi cie de la celula el cual produce unaumento drastico de la concentracion de iones calcio dentro del citosol. La concentracion de iones calcio en un compartimiento celular particular esta bajo el control de la actividad regulada de las bombas de Ca2+ y los canales ionicos para Ca2+ que se localizan dentro de las membranas que rodean el compartimiento. La concentracion de iones Ca2+ en el citosol de una celula en reposo se mantiene en niveles muy bajos, casi siempre alrededor de 10–7 M. En cambio, la concentracion de los iones en el espacio extracelular o dentro de la luz del reticuloendoplasmico o una vacuola vegetal es 10 000 veces mas alta que en el citosol. El nivel citosolico de calcio se mantiene muy bajo porque: 1) los canales ionicos para Ca2+ de las membranas plasmatica y  delreticuloendoplasmico se mantienen cerrados, lo que hace que estas membranas sean muy impermeables a este ion, y 2) los sistemas de transporte del Ca2+ impulsados por ATP de las membranasplasmaticas y del reticuloendoplasmico bombean calcio fuera del citosol.2 El aumento anormal de la concentración citosolica de Ca2+, como ocurre a veces por ejemplo en lascelulas cerebrales despues de un accidente vascular cerebral, puede ocasionar muerte celular masiva. Convergencia, divergencia y comunicación cruzada entre diferentes vías de señalización Las vias de senalizacion antes descritas, muestran vias lineales que conducen de manera directa a un receptor en la superficie celular a un blanco final. En realidad, las vias de señalización de la celula son mucho mas complejas ya que; las senales de diversos receptores no relacionados, cada uno unido con su propio ligando, pueden converger para activar un efector comun, como Ras o Raf, Las senales del mismo ligando, como EGF o insulina, pueden divergir para activar varios efectores distintos, lo que conduce a diversas respuestas celulares, Las señales pueden ir y venir entre diferentes vias, un fenómeno conocido como comunicación cruzada. La apoptosis, o muerte celular programada, es un hecho normal en el que una secuencia organizada de fenómenos conduce a la muerte de la celula. La muerte por apoptosis es un proceso limpio y ordenado caracterizado por elencogimiento general del volumen de la celula y su nucleo, perdida deadhesion a las celulas contiguas, formacion de vesículas en la superfi cie celular, diseccion de la cromatina en pequenos fragmentos y englobamientorapido del “cadaver” por fagocitosis.pero ahora vienen las preguntas ¿Por que el cuerpo tiene celulas indeseables y donde se encuentran las celulas que estan marcadas para la eliminacion? La respuesta es sencilla: en casi cualquier parte donde se busque. Se ha estimado que en el cuerpo humano cadadia mueren 1010 a 1011 celulas por apoptosis. Los linfocitos T son celulas del sistema inmunologico, que reconocen y destruyen a las celulas blanco anormales o infectadas con patogenos. Estas celulas blanco se reconocen por receptores específicos que se encuentran en la superfi cie de los linfocitos T. Durante el desarrollo embrionario se producen linfocitos T que tienen receptores capaces de unirse con fi rmeza a las proteinas presentes en la superfi cie de las celulas normales dentro del cuerpo. Los linfocitos T que tienen esta peligrosa capacidad se eliminan por apoptosis. La apoptosis tambien participa en la eliminacion de celulas que sufrieron danogenomico irreparable. Esto es importante porque el dano a la copia genética puede derivar en la division celular no regulada y desarrollo de cancer. Por ultimo, la apoptosis parece participar en enfermedades neurodegenerativas como las de Alzheimer, Parkinson y Huntington. La eliminacion de neuronas esenciales durante la progresion de la afeccion conduce a la perdida de memoria o la coordinacion motora. Estos ejemplos muestran que la apoptosis es importante para mantener la homeostasis en los organismos multicelulares y que la falla de la regulacion de la apoptosis puede ocasionar danos graves al organismo.La vía extrínseca (mediada por receptor) de la apoptosis. Cuando el TNF se une con un receptor para TNF (TNFR1), el receptor activado se une con dos proteinas adaptadoras citoplasmicas diferentes (TRADD y FADD) y la procaspasa 8 para formar un complejo multiproteico en la superfi cie interna de la membrana plasmatica. Los dominios citoplasmicos del receptor TNF, FADD y TRADD interactuan entre si mediante regiones homologas llamadas dominios de muerte que se encuentran en cada proteina (. La procaspasa 8 y FADD interactuan mediante regiones homologas llamadas dominios efectores de muerte. Una vez ensambladas en el complejo, las dos moleculas de procaspasa se dividen una a la otra para generar una molecula activa de caspasa 8 que contiene cuatro segmentos polipeptidicos. La caspasa 8 es un complejo iniciador que divide a las caspasas corriente abajo (ejecutoras) que perpetran la sentencia de muerte. Puede notarse que la interaccion entre TNF y TNFR1 tambien activa otras vias de senalizacion, una de las cuales conduce a la supervivencia celular en lugar de la autodestruccion. La vía intrínseca (mediada por mitocondrias) de la apoptosis. Varios tipos de estres celular hacen que los miembros de la familiadeproteinas Bcl-2 que favorecen la apoptosis, como Bax, se inserten en la membrana mitocondrial externa. La insercion de estas proteinas conduce a laliberacion de moleculas del citocromo c del espacio intermembranoso de las mitocondrias. Se cree que la liberacion depende de poros en la membrana mitocondrial que se forman por oligomeros Bax. Una vez en el citosol, las moleculas de citocromo c forman un complejo con multiples subunidades con una proteinacitosolica llamada Apaf-1 y moleculas de procaspasa 9. Al parecer, las moleculas de procaspasa 9 alcanzan su actividad proteolítica completa como resultado del cambio de la conformacion inducido por su relacion con Apaf-1. Las moleculas de caspasa 9 dividen y activan a las caspasas ejecutoras, las cuales realizan la reaccion de apoptosis

...