Una de las vias de señalizacion intracelular mas generalizadas se basa en lautilizacion de segundos mensajeros derivados del fosfolípido de membrana fos-fatidil inositol 4,5-bifosfato (PIP2). El PIP2 es un componente minoritario de lamembrana plasmatica, que se localiza en la cara interna de la bicapa fosfolipidica. Diversidad de hormonas y factores de crecimiento inducen la hidrólisis del PIP2 por la fosfolipasa C una reacción que da lugar a dos segundos mensajeros diferentes, el diacilglicerol y el inositol 1,4,5-trifosfato (IP3)

El diacilglicerol y el IP3 activan vias de señalizacion intracelular diferentes (a la proteína quinasa C y la movilización del Ca2+, respectivamente), por lo que la hidrolisis del PIP2 dispara una doble cascada de señales intracelulares.

Hay que destacar que la hidrólisis del PIP2 es activada posteriormente (downstream) a los receptores acoplados a las proteínas G y a las proteina-tirosina quinasas. Esto se debe a que una isoforma de la fosfolipasa C (PLC) es activada por las proteinas G, mientras que otra (PLC-) contiene dominios SH2 responsabies de su asociacion con receptores proteina-tirosina quinasas activados. Esta interacción es la responsable de la localizacion de la PLC- próxima a la membrana

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Victor Vitoria

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plasmática, así como de la fosforilaci-on de sus tirosinas, lo que aumenta su actividad catalítica.El diacilglicerol, que se genera por la hidrólisis del PIP2 activa a proteína-serina/treonina quinasas pertenecientes a la familia de la proteina quinasa C, muchas de las cuales desempeñan un papel importante en el control del crecimiento y de la diferenciacion celular. Un buen ejempio de este papel de la proteína quinasa C lo proporciona la acción de los esteres de forbol que han sido muy estudiados porque inducen el desarrollo de tumores en animales. Esta actividad inductora de tumores por parte de los esteres de forbol sebasa en su capacidad para activar la proteina quinasa C, actuando como análogos del diacilglicerol. Entonces, la proteina quinasa C activa otras dianas intracelulares, entre las que se incluye una cascada de proteina quinasas conocida como la

via de las MAP quinasas (que se tratara en detalle en la seccion siguiente), que conduce a la fosforilacion de factores de transcripcion, a variaciones en la expresion génica, y a la estimulación de la proliferación celular.

Mientras que el diacilglicerol permanece asociado a la membrana plasmática, el otro segundo mensajero producido por la ruptura del PIP2, el IP3, es una pequeña molécula polar que es liberada al citosol, donde interviene induciendola liberacion de Ca2+ de los reservorios intracelulares. Como se senñaló en el Capitulo 12, la concentracion de Ca2+ se mantiene en niveles extremadamente bajos (aprox. 0,1 µM) debido a la accion de las bombas de Ca2+ que expulsan el Ca2+ del interior celular por transporte activo. El Ca2+ no sólo se bombea a traves de la membrana plasmática, sino tambien al reticulo endoplasmático, sirviendo asi, éste, como un reservorio intracelular de Ca2+. El IP3 libera el Ca2+ del reticulo endoplasmico mediante su unión a receptores que son canales de Ca2+ regulados por ligando. Debido a esto, los niveles de Ca2+ citosolico aumentan hasta cerca de 1 µM, lo que afecta a la actividad de diversas proteínas diana, incluyendo proteina quinasas y fosfatasas. Por ejemplo, algunos miembros de la familia de la proteina quinasa C

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requieren Ca2+ así como diacilglicerol para su activación, por lo que estas proteína-quinasas son reguladas por ambas ramas de la via de señalizacion del PIP2. En la mayoria de las células, el incremento transitorio de Ca2+ intracelular resultante de la producción de IP3 desencadena un incremento más mantenido causado por la entrada de Ca2+ extracelular a traves de canales presentes en la membrana plasmática. Esta entrada de Ca2+ del exterior de la célula sirve para prolongar la señal iniciada por la liberación de Ca2+ del reticulo endoplasmico y para permitir rellenar las reservas de Ca2+ del retículo endoplasmático.

Muchos de los efectos del Ca2+ están medidos por la proteína de unión del Ca2+ calmodulinas, que se activa por la union del Ca2+ cuando la concentracion del Ca2+ citosólico aumenta hasta aproximadamente 0,5 µM . Entonces, la Ca2+/calmodulina se une a diversas proteínas diana, incluyendo las proteína quinasas. Un ejemplo de estas proteína quinasas dependientes deCa2+/calmodulina es la quinasa de la cadena ligera de la miosina, que induce la contracción actina-miosina mediante la fosforilacion de una de las cadenas ligeras de la miosina. Otras proteina quinasas que son activadas por la Ca2+/calmodulina incluyen a miembros de la familia de las quinasas CaM, que fosforilan a distintos tipos de proteinas, entre las que se incluyen enzimas metabolicas, canales ionicos y factores de transcripción. Una de las formas de quinasa CaM abunda especialmente en el sistema nervioso, donde regula la síntesis y la liberacion de neurotransmisores. Ademas, las quinasas CaM regulan la expresión génica a traves de la fosforilación de factores de transcripción. Es interesante señalar que uno de los factores de transcripción fosforilados por la quinasa CaM es el CREB, que (como ya se indico anteriormente) es fosforilado en el mismo sitio por la proteina quinasa A. Esta fosforilación del CREB ilustra una de las multiples interacciones entre las vias de señalización del Ca2+ y del AMPc Otros ejemplos serían la regulacion de las adenilato ciclasas y de las fosfodiesterasas por la Ca2+/calmodulina, la regulacion de los canales de Ca2+ por el AMPc, y la fosforilacion de determinadas proteinas diana tanto por la proteina quinasa A como por quinasas dependientes de Ca2+/cal-modulina. Por lo tanto, las vias de señalización del Ca2+ y del AMPc funcionan de manera coordinada en la regulacion de multitud de respuestas celulares.

La entrada de Ca2+ extracelular es particularmente importante en las celulas nerviosas y musculares eléctricamente excitables, en las que los canales de Ca2+ regulados por voltaje de la membrana plasmatica se abren debido a la despolarización de la membrana. El incremento de Ca2+

resultante dispara, a su vez, la liberación de Ca2+ de los depositos intracelulares, mediante la activacion de canales de Ca2+ diferentes denominados receptores de rianodina En las neuronas, uno de los efectos del aumento del Ca2+ intracelular es activar la liberacion de los neurotransmisores, por lo que el Ca2+ desempeña un papel fundamental en la conversión de

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señales eléctricas a señales químicas en el sistema nervioso. En las células musculares el Ca2+ se acumula en el retículo sarcoplásmico de donde se libera a partir de la apertura de los receptores de rianodina en respuesta a la variacion en el potenctal de membrana.

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