Integración De Señales

Integración de señales y controles génicos

En primera instancia el potencial de formar una vasta diversidad de tipos celulares que llevan a cabo una inmensa variedad de tareas es inherente al genoma completo en la mayoría de las células. Sin embargo, cada célula individual emplea solo parte del repertorio genético completo de un organismo. Una composición de señales externas metabólicas, del desarrollo y ambientales influye en qué gen usan las células en un momento dado de su existencia. La respuesta de una célula a una señal externa depende en gran medida de propiedades que incluyen:

-La existencia, las localizaciones y las asociaciones de sus proteínas con otras moléculas

-Su forma y adhesión a otras células.

-La estructura de su cromatina que facilita o bloquea el acceso a genes particulares.

Siendo coherentes con lo anterior cabe anotar que: una célula puede responder a una señal, solo si posee un receptor para esa señal.

Por otra parte, un adelanto significativo en cuanto a estos estudios, refiere el hecho de la secuenciación de los genomas completos de diversos organismos y los análisis ulteriores para identificar genes individuales y analizar sus funciones. Los datos recolectados en el proyecto del genoma, conllevan al desarrollo de técnicas que tienden a monitorizar los efectos de una señal en la expresión del conjunto génico completo. Mediante la investigación sobre métodos de inactivación los investigadores pueden mutar genes específicos que son capaces de codificar muchos componentes de las vías de señalización. El mutar, produce un efecto fenotípico que determina el orden y función de los componentes de la vida.

Además, la duplicación de ciertos genes que codifican proteínas y la divergencia posterior en el curso de la evolución ha dado lugar a las familias de genes. Los miembros de una familia génica y la familia de proteínas correspondiente tiene secuencias muy similares, pero no idénticas. El análisis genómico muestra que la cantidad de miembros en una familia particular de proteínas varía en las especies diferentes. La proliferación de genes puede dar origen, a proteínas de señalización que puedan movilizarse a distancias diferentes a través del tejido o pueden diferir en otras propiedades. Como alternativa, los miembros de una familia génica pueden estar regulados en forma diferente lo que permite producir proteínas bastante similares en tiempos y lugares distintos. Ambos tipos de variación existen y permiten una cantidad moderada de tipos de señales para cubrir múltiples propósitos.

En cuanto a la respuesta de la célula frente a influencias ambientales, es sabido que las vías de señalización controlan el modo en que las células cambian el curso del desarrollo. Las células maduras de algunos tejidos tiene un periodo de vida relativamente corto en comparación con el de otros tipos de células y sufren un remplazo constante por la diferenciación y proliferación de las células madres. Una manera para que las células respondan del modo adecuado a las condiciones fisiológicas actuales es darse cuenta e integrar más de una señal.

La degradación y la síntesis de glucógeno están reguladas por múltiples segundos mensajeros inducidos por la estimulación neural u hormonal. Una elevación en la glucemia estimula la liberación de insulina a partir de las células β pancreáticas. La unión ulterior de la insulina a su receptor en las células musculares y a los adipocitos conduce a la activación de Proteincinasa B, que promueve la captación de la glucosa y la síntesis de glucógeno que produce un aumento de la glucemia. La unión de glucagón a su receptor acoplado a proteína G en los hepatocitos estimula la glucogenólisis y un aumento en la glucemia por la cascada de las cinasas activadas por cAMP. Existen dos mecanismos sensores del oxígeno que ayudan a la célula a responder a la privación de oxígeno, un mecanismo activa la transcripción del factor inducido por la hipoxia 1 (HIF-1) y el otro estimula la estabilización HIF-1 mediante la inhibición de su degradación por los proteasomas. Cuando el nivel de oxígeno celular es bajo HIF-1 actúa con los factores de transcripción específico de los tejidos para activar la expresión de varios genes diana en los tejidos diferentes. Una proteína inducida por esta vía es el factor de crecimiento endotelial vascular que estimula la angiogénesis local para aumentar el aporte sanguíneo y en consecuencia a las células privadas de él.

Entre otras cosas, es importante tener claro lo que respecta al control de los destinos celulares por cantidades graduadas de reguladores, siendo así en un tejido en desarrollo cada célula debe aprender cómo contribuir a la organización global del tejido. Por lo general, las células en una posición particular dentro del embrión en desarrollo deben dividirse, movilizarse, cambiar de forma o elaborar productos especializados, mientras que otras células cercanas no lo hacen. Un término clave en esta parte es el de inducción, que se refiere al acontecimiento en que una población celular influye en el destino de las células vecinas. La inducción puede crear varios tipos de tejidos en sitios específicos o causar cambios en la forma de células en una localización determinada, algunas señales inductivas extracelulares se movilizan a través del tejido y por consiguiente pueden actuar a distancia de la célula de señalización; algunas señales están fijas a la superficie de la célula de señalización y así pueden influir solo en las células vecinas inmediatas. La distancia que puede recorrer una señal influye en el tamaño y la forma de un órgano, por ejemplo cuanto más distancia recorre una señal que induce la formación de la neurona, más neuronas se formarán. Atendiendo al tipo de célula, los morfogenos son señales que actúan de un modo gradado: una célula que recibe más de una señal sigue un destino, una célula que recibe menos asume un destino diferente y así sucesivamente. Otras señales que actúan de un modo retransmisión: una señal induce una célula para producir una señal diferente que instruye las células más lejanas a partir de la fuente señal original.

Al hablar del proceso de señalización se hace necesario tocar el tema de la creación de límites, se dan tanto por combinaciones diferentes de los factores de transcripción, y por señales extracelulares. La primera de ellas, como su mismo nombre lo indica se da por factores de transcripción, también intervienen “cascadas de transcripción” en las cuales un factor de transcripción activa a un gen que codifica otro factor de transcripción

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