SEÑALIZACION CELULAR Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES: COMUNICACIÓN INTRERCELULAR

SEÑALIZACION CELULAR Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES:                    COMUNICACIÓN INTRERCELULAR.

El poeta inglés John Donne fue el dio a conocer su punto de vista en la interdependencia de todos los seres humanos con su famoso poema que menciona lo siguiente: “Ningún hombre es un isla entera. Cada hombre es una pieza del continente una parte del todo…”                                                                     Esto mismo se podría aplicar para todas las células que forman a un organismo multicelular. Cada una de las células que forman cualquier tipo organismo ya sea como; plantas, animales y/o seres humanos tienen una o más funciones específicas para hacer posible la vida. Algunas veces para que estas puedan funcionar necesitan trabajar en conjunto con una o más células, para poder realizar un determinado trabajo en conjunto, las células deben de comunicarse entre sí y esto se puede realizar gracias a la señalización celular este es un proceso que puede hacer posible que todas las células puedan responder de una manera adecuada a estímulos ambientales específicos.                                                                                                                                         La señalización celular afecta todos los aspectos de la estructura  y función de las células, asimismo la señalización puede reunir diversos tipos de procesos celulares  que podrían llegar a parecer independientes. Estos procesos serán los que trataremos de explicar en este ensayo de la manera más concisa y breve posible para su entendimiento.                                La señalización celular también está involucrada tanto en el crecimiento y división de las células. Es por todos estos, motivos que la señalización es muy importante de aprender y comprender a la perfección.                                                                                              

Para poder comprender bien todo estos, empecemos por comenzar a explicar este describiendo algunas características generales. Usualmente las células se comunican entre sí mediante moléculas mensajeras extracelulares, estas viajan dependiendo de la necesidad tanto distancias largas o muy cortas y estimulan a todas las células.                                                En la señalización autocrina, la célula producida por el mensajero expresa receptores en la superficie, los cuales responden el mensaje recibido.                                                               En la estimulación poracrina las moléculas mensajeras viajan solamente distancias cortas mediante el espacio extracelular hasta otras células, esto para generar el mensaje.                   Durante la señalización endocrima las moléculas mensajeras llegan a sus células respectivas  a través de la sangre (estas también se conocen como hormonas).                                                 El envío y recepción de la célula empieza con la liberación de una molécula mensajera que es la que se encarga de llevar su mensaje a otras células corporales. El entorno celular contiene miles de moléculas informativas diferentes, estas solo pueden reaccionar a un mensaje particular solo si ese tiene receptores específicos y estos se deberán de unir a la molécula mensajera y a esta se le dará el nombre de ligando. Las actividades que tendrán que desarrollar las células dependerán tanto de los estímulos como de su mecanismo intracelular. Entonces la molécula mensajera se tendrá que unir con los receptores que están en el exterior de la membrana citoplasmática, pero los resultados siempre van hacer semejantes se trasmite la señal desde un segundo mensajero o lo hagan por reclutamiento proteínico estos son que se activara una proteína a lo más alto de la vía de señalización. Cada vía estará compuesta por una serie de proteínas en sucesión, las cuales pueden interactuar activa con diferentes equivalentes por así decirlo formando diversas construcciones moleculares. De manera común cada proteína modifica conformaciones de proteínas lejanas de la serie y esto podría activar o parar dicha proteína y esto es realizada por las proteínas de nombre cinasas y/o fosfatasas (ya vistas y explicadas en otras ocasiones), están tienen la capacidad de reconocer solo sus sustratos específicos y así no intervenir con los de los demás. Se cree que muchas de las proteínas incluyen al menos una mitad de proteínas transmembrana y citoplasmática estas dos fosforiladas en uno y muchos más sitios. Al final las señales transmitidas en la vía de señalización llegan a las llamadas proteínas blanco, que llevan a cabo los procesos celulares básicos. De acuerdo con la respuesta de esta puede haber una anticipación en los cambios de la genética, un descontrol en las actividades de las enzimas metabólicas, puede cambiarse una nueva configuración en el citoesqueleto, hasta poder ocasionar la muerte de una célula, entre otras.                                La transducción de señal es aquello en el que la información difundida por las moléculas mensajeras se traduce en los cambios ocurridos adentro de la célula. Para poder finalizar la señalización se deben de destruir las moléculas mensajeras viejas para poder darle paso a nuevas, para esto se pueden enviar enzimas específicas que eliminan a los mensajeros exteriores o también puede degradarse el receptor adentro de la célula con todo y su ligando. Los receptores unidos a la proteína G (su familia GPCR)  también se conoce como proteínas transmembrana de los siete dominios puesto que contienen siete hélices. Se han identificado miles de proteínas de este tipo en diversos organismos, (GPCR) estos también constituyen a mega familia individual de proteínas codificadas por genomas de animales.                                 La proteína G está presente en la superficie citoplasmática de la membrana y como consecuencia, el receptor unido a su ligando forma el complejo receptor- proteína G y la interacción con este produce un cambio en la formación de una unidad de la proteína G con lo se libera GDP y este se une a una molécula GTP, mientras sigue perteneciendo en estado activo. La activación del efector hace que se empiece a producir el segundo mensajero AMP. Se dice que la unidad G esta activada cuando su subunidad está unida a GTP, estas proteínas (G hetetriméricas pueden funcionar como temporalizadores moleculares que se encienden  mediante la interacción con un receptor activado y se apagan con la hidrólisis del GTP unido pasado un cierto tiempo. Un GPCR activado varía su respuesta según sea el tipo de proteína G con la que interactúa, aunque en algunos casos puede interactuar con distintas proteínas G y así crear más de una respuesta. Es por todo esto que queda demostrado que los ligando pueden conducir a la activación del receptor obviamente y pues ya cuando está activado el receptor este enciende a la proteína G y esta a su vez enciende a los efectores, pero cuando el receptor active a la proteína G deberá bloquearse para evitar que se sigan creando más y se pueda exceder el límite. Para que regrese la sensibilidad todos deben de inactivarse. La desensibilización es cuando la célula deja de recibir estímulos y pasa porque el receptor se inactiva, esto consta de dos pasos y es uno de los mecanismos que permiten a la célula poder continuar en un cambio en su ambiente, su importancia se define en que la fosforilación por un GRK puede llegar a conducir a la muerte de las células.                               El mecanismo para producir señales a través de la membrana plasmática por las proteínas G tiene un origen muy antiguo que ha ido evolucionando y por eso también está muy bien conservado. Como las proteínas G son tan importantes, representan diferentes objetivos excelentes para los  todos los patógenos bacterianos, y es la responsable de diversas toxinas que producen enfermedades, como por ejemplo; tos ferina, cólera, infecciones bacterianas, entre otras y sus toxinas son las responsables de desactivar la proteína G y/o sus subunidades y en algunos caso también pueden agitar el cAMP.                                                                                              El cAMP es un segundo mensajero capaz de viajar a más sitios dentro de la célula, este estimula el movimiento de la glucosa haciendo con esto que se active una proteína cinasa y esta a su vez esta agrega un grupo fosfato a un residuo especifico, por otro lado también puede sintetizarse siguiendo al primer mensajero, a una hormona o a un ligando, con un receptor en la parte externa de la célula. Mientras que el primer mensajero solo puede unirse con una especie del receptor, el segundo es el que estimula las diferentes  actividades de la célula  y como resultado a esto permite establecer una respuesta coordinada a una mayor escala después de haber estimulado a un solo ligando. Los fosfolípidos constituyen los precursores de varios segundos mensajeros, estos se pueden convertir también en segundos mensajeros debido a la acción de enzimas que regulan la respuesta a señales extracelulares. Los fosfolípidos de las membranas también constituyen a los segundos mensajeros, pues estos se pueden convertir por  la acción de múltiples enzimas que incluyen cuatro tipos de enzimas específicas las cuales se activan  como respuesta a señales extracelulares y se obtienen de esto lípidos que son los que funcionan como segundos mensajeros.                   En la fosforilación del fosfatidilinositol el neurotransmisor se tiene que unir con la superficie de una célula que tenga su musculo liso dentro de la pared del estómago esta se estimula y se contrae. Cuando un antígeno desconocido se une con un matocito, estimula para podar secretar histamina la cual puede llegar a causar los síntomas de un ataque de alergia, ambas respuestas aunque una produce contracción y otra secreción las dos son activadas por el mismo segundo mensajero. La actividad de cinasas y fosfatosas puede regularse, aunque las cinasas de lípidos agreguen los grupos fosfatos y las fosfatosas los retiren. La quimiostaxis depende de la producción de mensajeros fosfoinosotídicos que se unen a algunas proteínas que se ligan a actina para influir en la formación de filamentos de actina y lamelipodios los cuales se necesitan para poder desplazar la célula en la dirección adecuada para llegar a su blanco u objetivo. No todos los segundos mensajeros pertenecen a la bicapa de lípidos de una membrana como es el caso del diacilglicerol este es un molécula lipídica que pertenece a la membrana, este recluta y activa  proteínas efectoras de un dominio de unión C1 con DAG. La proteína mejor estudiada es la cinasa C esta tiene diversas funciones importantes para el crecimiento y la diferenciación de las células, para su metabolismo y muerte celular y sus respuestas inmunitarias y esto ha quedado demostrado a los largo de diferentes estudios realizados con un grupo de compuestos vegetales de esteres de forbol , estos compuestos activan a la cinasa en diferentes células cultivadas, con la consecuencia de pérdida del control de crecimiento y hacen también que se comporten como células malignas temporalmente cuando el éster de forbol se elimina las células vuelven a la normalidad.       Es evidente que una gran diversidad de agentes, entre ellos las hormonas, los neurotransmisores y los estímulos sensitivos actúan mediante el GPCR y las proteínas G para transmitir información a través de la membrana plasmática lo que desencadena muchas y diversas respuestas celulares, por lo cual los GPCR en grupo pueden unirse a diferentes ligando además que este existe en diferente versiones, pus los científicos ya en encontrado nuevo isoformas diferentes del receptor que se una con la adrenalina y quince isoformas más distintas del receptor para serotonina  que es un neurotransmisor potente que libera células nerviosas en algunas partes del cerebro y regula las emociones. Las diferentes isoformas pueden tener afinidades por el ligando o interactuar con diferentes tipos de proteína G, y las isoformas diversas de un receptor pueden coexistir en la misma membrana plasmática o encontrarse en membranas de diferentes tipos de células blanco. Las proteínas G  que transmiten señales del receptor al efector también pueden coexistir en diferentes isoformas al igual que muchos de los efectores.                                                                                                             Tos los tipos de cuerpos pueden utilizar glucosa como fuente de energía esta se oxida como CO2 y H2O por hidrólisis en el ciclo del ácido tricarboxílico, lo que brinda a las células el ATP  que puede emplearse como impulso de las reacciones que requieren energía. El cuerpo mantiene la concentración de glucosa en la sangre en un intervalo estrecho, en las células animales el exceso de glucosa se almacena en forma de glucógeno, un polímero grande y ramificado que consta de monómeros de glucosa unidos por enlaces glucosídicos. La hormona glucagón es producida por las células alfas del páncreas en respuesta a concentraciones bajas de glucosa en la sangre, también estimula la degradación del glucógeno y libera la glucosa en el torrente sanguíneo, lo cual causa aumento de sus concentraciones ahí. La hormona de insulina es producida por las células beta del páncreas en respuesta a altas concentraciones de glucosa y estimula la captación de esta y su almacenamiento como glucógeno, para finalizar la adrenalina se produce en las glándulas suprarrenales en situaciones de estrés, esta incrementa las concentraciones sanguíneas de glucosa para proporcionar al organismo la energía extra necesaria para enfrentar la situación de estrés en un momento dado. La insulina actúa a través de la proteína tirosina cinasa receptora y su transducción de señales. El glucagón es un proteína formada por veintinueve aminoácidos, mientras que la adrenalina es un molécula pequeña derivada de la tirosina, estas moléculas no tienen nada en común aunque ambas se unen en la proteína GPCR y estimulan la degradación de glucógeno en 1-fosfato de glucosa, algunas veces la unión de cualquiera de estas hormonas inhibe la enzima glucógeno sintasa que se cataliza por la acción contraria en la cual se agregan grupos de glucosa a  las moléculas de glucógeno en crecimiento, por eso dos estímulos diferentes conocidos por receptores diferentes inducen la misma reacción de un célula blanco u objetivo, los dos difieren en la estructura de la unión con ligando en una superficie externa de la célula que es específica para las hormonas.             El cAMP induce una respuesta que conduce a la movilización de la glucosa mediante una cadena de reacciones, el primer paso de esto tiene lugar cuando la hormona se une con un receptor, lo que activa la subunidad G la cual promueve un efector de adenilil ciclasa. La enzima cataliza la formación de cAMP, una vez formadas estas moléculas se difunden en citoplasma, donde se unen con un sitio alostérico en una subunidad reguladora de una proteína cinasa dependiente. La unión de cAMP hace que se separen las subunidades catalíticas de la PKA en una célula hepática incluyen dos enzimas que tienen una función crucial en el metabolismo de la glucosa, la glucógeno, la sintasa y la fosforilasa cinasa. Las fosforilación del glucógeno inhibe su actividad catalítica con lo que se impide la conversión de glucosa en glucógeno, en cambio la fosforilación de la fosforilasa cinasa activa la enzima para que catalice la transferencia de fosfatos a las moléculas de glucógeno, luego se añade un solo grupo fosfato a un residuo en específico con esto se estimula la degradación del glucógeno. El 1-fosfato de glucosa que se forma en la reacción de convierte la cual se difunde a la corriente sanguínea y así llega a los otros tejidos del cuerpo. Debe haber un mecanismo que pueda revertir los pasos ya explicados, si no lo hubiera la célula permanecería activa por tiempo indefinido. Para esto se tienten que destruir las moléculas de cAMP y con eso se ayuda a que finalice la respuesta.                                                                               La unión de una solo molécula de hormona con la superficie celular puede activar varias moléculas de la adenilciclasa, cada una de las cuales da origen a una gran cantidad de mensajeros cAMP en un periodo corto de tiempo, por lo tanto la producción de un segundo mensajero representa un mecanismo para ampliar bastante la señal del mensaje original.                La mayor parte de los efectos rápidos y mejor estudiados del cAMP se produce en el citoplasma, el núcleo y sus genes también intervienen en la respuesta. Una fracción de las moléculas de PKA activadas se trasladan al núcleo donde son fosforiladas en proteínas nucleares claves en particular u factor de transcripción denominado CREB.

...