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FISIOLOGIA TRANSDUCCION DE LAS SENALES, RECEPTORES DE LA MEMBRANA, SEGUNDOS MENSAJEROS Y REGULACION DE LA EXPRESION GENICA

Christian Salvatierra F, MV Uach

El cuerpo humano est constituido por miles de millones de clulas, cada una con una funcin distinta.

La funcin de las clulas est coordinada e integrada de forma estrecha gracias a seales qumicas externas

HormonasNeurotransmisoresFactores de crecimientoProductos del metabolismo celular

sirven como mensajeros qumicos y permiten la comunicacin intercelular.

La interaccin de estos mensajeros con los receptores inicia una cascada de transmisin de seales que media la respuesta ante cada estmulo.

Estas vas de transmisin de seales permiten garantizar que la respuesta celular ante un mensajero externo sea especfica, amplificada y regulada de forma es- trecha, as como coordinada. .

COMUNICACION INTERCELULAR

Las celulas se comunican mediante la liberacion de moleculas transmisoras de senales extracelulares (p. ej., hormonas y neurotransmisores), que se ligan a proteinas receptoras localizadas en la membrana plasmatica, el citoplasma o el nucleo.

Esta senal se traduce en la activacion, o inactivacion, de uno o mas mensajeros intercelulares mediante la interaccion con los receptores.

Los receptores interaccionan con diversas proteinas transmisoras de senales intracelulares, como cinasas, fosfatasas y proteinas ligadoras de GTP (proteinas G).

Estas proteinas transmisoras de senales interaccionan con determinadas proteinas diana, cuya actividad regulan, modulando asi la actividad celular.

Las proteinas diana incluyen, aunque no sean las unicas, canales ionicos y otras proteinas de transporte, enzimas metabolicas, proteinas del citoesqueleto, proteinas reguladoras de genes y proteinas del ciclo celular, que regulan el crecimiento y la division celular.

Las vias de transmision de senales se caracterizan por:

Multiples pasos jerarquicosLa union mensajero receptor gatilla una mplificacion de la respuestaActivacion de multiples vias y regulacion de multiples funciones celularesAntagonismo por retroalimentacion regulados y constitutivos, reducen la respuesta al minimo y permiten un estrecho control regulador de estas vias de transmision de senales.

Seales NEUROTRANSMISORES

ACETILCOLINA snc, motoneuronasAA glutamato, aspartato, GABA, glicina.

AMINAS BIOGENICAS

NOREPINEFRINA catecolaminas N simpaticas posgaglionares EPINEFRINA, DOPAMINA cels cromafines de medula renal

PURINASATP, Adenosina, c AMP

OXIDO NITRICO

PEPTIDOS NEUROPEPTIDOS

AA de cadena corta que actuan como hotmona, NT o neuromodulador

PROTEINAS Insulina, HG, Prolactina

ESTEOIDESCortisil, aldosteron, estrogenos

Traduccin de seales

Proceso por el cual una seal evoca un cambio metablico intracelular

Agentes ligandos: sustancias de naturaleza qumica (mensajeros qumicos): Neurotransmisores , hormonas.....Se unen a moleculas especificas : Receptores

Agonistas : molculas con estructura similar a ligandos naturales. Se unen a Receptores especficos y tienen el mismo efecto.

Antagonistas : molculas con estructura similar a los ligandos naturales. Se unen a Receptores especficos pero bloquean la accin del ligando.(inhibicin competitiva)

Seales qumicas Fsicas elctricasLIGANDOS RECEPTOR

TRADUCCIONEFECTORRespuesta celular

LigandoLos ligandos pueden ser: Hormonas citoquinasneurotransmisoresfactores de crecimientomolculas de adhesincomponentes de la matriz extracelular.

Se ajusta o fija al sitio receptor.La unin del ligando con su receptor produce un cambio de conformacin del receptor.Se inicia una secuencia de reacciones generadoras de una respuesta celular especfica.No es metabolizado a productos tiles.No es intermediario de actividades celulares.Carece de propiedades enzimticas.Modifica las propiedades del receptor, que luego transmite a la clula, la seal de la presencia de un producto especfico en el medio.

RECEPTORES

Se define como un complejo molecular localizado a nivel de Membrana celular y a nivel intracelular :

Citoplasma, Organlos Ncleo.

Tiene una unin selectiva con el ligando.Genera un efecto biolgico.

SE CARACTERIZAN POR :Hidrfilos Concentracin muy baja en la clula.Afinidad muy alta por el ligando.Especificidad de unin muy alta.Tienen una unin reversible con el ligando.Tienen capacidad de realizar una transduccin de la seal.Los receptores de membrana Glicoprotenas o Glicolpidos

Tipos de receptores Receptores ligados a canales inicos

Conocidos tambin como canales inicos regulados por ligando, intervienen en la transmisin de seales sinpticas directa y rpida entre las clulas excitables elctricas. Los NT se ligan a los receptores y pueden abrir o cerrar el canal inico, modificando de este modo la permeabilidad inica de la membrana plasmtica y alterando el potencial de la membrana.

Los GPCR regulan la actividad de otras protenas, como enzimas y tambien canales La interaccin entre el receptor y la protena diana viene mediada por protenas G heterotrimricas, con subunidades , y . La estimulacin de las protenas G por los receptores unidos a ligando activa o inhibe las protenas diana distales que regulan las vas de transmisin de seales cuando la protena diana es una enzima, o cambian la permeabilidad a los iones de la membrana si se trata de un canal inio.

Las protenas G forman una familia de protenas caracterizadas por la fijacin de GTP (Guanosn Trifosfato) y su posterior hidrlisis a GDP (Guanosn Difosfato) durante su ciclo funcional, a lo cual deben su nombre.

Su utilidad en la fisiologa celular es la de actuar como interruptores biolgicos mediante la transduccin de seales.

El ligando se une al GPCR (siglas en ingls de receptor celular asociado a protena G), desencadenado as una cascada de actividades enzimticas como respuestaQUE HACEN LAS PROTEINAS G

ClasificacinDebido a su estructura molecular, las protenas G se clasifican en:

Grandes o heterotrimricasConstituidas por tres subunidades distintas, denominadas .Se trata de proteinas ancladas a la membrana, aunque no integrales de membrana

Pequeas o monomricasCon una nica subunidad, libres en el citosol y nucleoplasma

Y como lo hacen ???Cuando no hay ligando la prot G es inactiva

Factores intercambiadores de nucletidos guanina (GEF)

Los receptores catalticos pueden funcionar como enzimas o se asocian a una enzima y la regulan.

La mayora de los receptores ligados a enzimas son proteincinasas o se asocian a ellas, y la unin del ligando determina que las cinasas fosforilen un subgrupo especfico de protenas en aminocidos especficos, lo que a su vez activa o inhibe la actividad de las protenas.

Receptores transmembrana

RECEPTORES NUCLEARES

Varias clases de molculas hidrfobas pequeas, incluidas las hormonas esteroideas, las hormonas tiroideas, los retinoides y la vitamina D, se ligan a las protenas plasmticas, tienen una semivida biolgica larga (de horas a das), difunden a travs de la membrana plasmtica y se ligan a receptores nucleares

RECEPTORES Y VAS DE TRANSDUCCIN DE LAS SEALES

Las hormonas se unen a los receptores y la seal se traduce a unas protenas efectoras dentro de las clulas mediante unas protenas transmisoras de seales intracelulares.Los receptores de la membrana plasmtica transmiten las seales principalmente mediante las vas de transmisin de seales intracelulares

Los receptores nucleares lo hacen mediante la regulacin de la expresin de genes.

Los receptores amplifican e integran las seales y tambin regulan a la baja y desensibilizan seales, de forma que reducen y terminan la respuesta, incluso en presencia de la hormona.

SEGUNDOS MENSAJEROS

Las molculas transmisoras de seales intracelulares, denominadas segundos mensajeros incluyen molculas pequeas, como:

AMPcGMPcCa++ DAG

Las vas de transmisin de seales suelen incluir docenas de molculas pequeas, que generan redes complicadas dentro de la clula .

Algunas protenas de las vas de transmisin de seales intracelulares transmiten la seal pasando el mensaje de una protena aotra.

Otras protenas transportan la seal de una regin de la clula a otra, por ejemplo, del citosol al ncleo.

Muchas protenas, especialmente enzimas y canales inicos, amplifican la seal mediante la produccin de grandes cantidades de molculas transmisoras de seales adicionales o mediante la activacin de un gran nmero de protenas transmisoras de seales distales en las vas. Las protenas transductoras convierten la seal en una forma distinta.

La enzima que elabora el AMPc, la adenilato ciclasa, transduce una seal (activacin de una protena G) y la amplifica mediante la generacin de grandes cantidades de AMPc. Otros tipos de protenas transmisoras de seales son las que integran mltiples seales.

Resumen de la amplificacin e integracin de las seales intracelulares.

Las vas de transmisin de seales suelen implicar docenas de molculas pequeas que crean redes complicadas dentro de la clula.

Algunas de las protenas transmisoras de seales transmiten la seal pasando el mensaje de una protena a otra. Otras protenas transmiten la seal de una parte de la clula a otra. Muchas protenas amplifican la seal produciendo una gran cantidad de molculas transmisoras de seales adicionales o activando un gran nmero de protenas transmisoras de seales distales en la cascada.