La transducción de señales en la célula hace referencia al movimiento de señales desde fuera de la célula hacia su interior. El movimiento de señales puede ser simple, como el asociado a las moléculas del receptor de la acetilcolina: receptores que se constituyen en canales los cuales, luego de su interacción con el ligando, permiten que las señales pasen bajo la forma movimiento de iones al interior de la célula. Este movimiento de iones da lugar a cambios en el potencial eléctrico de las células que, a su vez, propaga la señal a lo largo de ésta. Una transducción de señal más compleja involucra el acoplamiento del ligando y su receptor a muchos eventos intracelulares. Estos eventos incluyen fosforilaciones por cinasas de tirosina o cinasas de serina-treonina. Las fosforilaciones de las proteínas cambian sus actividades enzimáticas y las conformaciones de las proteínas. El resultado eventual es una alteración en actividad celular y cambia en el programa de los genes que se expresan dentro de las células.
Los receptores de transducción de señales son de tres clases generales:
1. Receptores que atraviesan la membrana de plasmática y tienen actividad enzimática intrínseca. Los receptores que tienen actividad enzimática intrínseca incluyen a aquellos que son cinasas de tirosina, fosfatasas de tirosina, guanilato ciclasas y cinasas de serina-treonina. Los receptores con actividad intrínseca de cinasa de tirosina son capaces auto fosforilarse así como de fosforilar a otros substratos. Además, varias familias de receptores carecen actividad enzimática intrínseca, sin embargo están asociados con cinasas de tirosina intracelulares mediante interacciones directas proteína-proteína.
2. Receptores que están asociados, dentro de la célula, a las proteínas G, es decir que se unen e hidrolizan al GTP. Los receptores que interactúan con las proteínas-G tienen una estructura que se característica porque atraviesa la membrana celular 7 veces, por o que estos receptores tienen 7 dominios transmembrana. Estos receptores se llaman receptores serpentina. Ejemplos de esta clase son los receptores adrenérgicos, receptores del olor, y ciertos receptores hormonas.
3. Receptores que están dentro de la célula y que luego de su unión con respectivo ligando migran al núcleo en donde el complejo ligando-receptor afectan directamente la trascripción de genes.
Una proteína que codifica a receptores con actividad tirosina kinasa (RTK) tiene cuadro dominios importantes:
Un dominio extracelular que se une al ligando
Un dominio intracelular cinasa de tirosina
Un dominio intracelular regulatorio
Un dominio transmembrana
Las secuencias de aminoácido de los dominios de cinasa de tirosina de los RTKs son muy conservadas con relación a las regiones de unión al ATP y de unión al sustrato de la proteína cinasa dependiente de adenosisn monofosfato cíclico. Algunos RTKs tienen una inserción de aminoácidos que no corresponden a una cinasa dentro del dominio de cinasa llamado inserto de cinasa. Las proteínas de RTK se clasifican en las familias de acuerdo a sus características estructurales en sus porciones extracelulares (así como también de acuerdo a la presencia o ausencia de dominios de cinasa) que incluyen dominios ricos de la cisteína, dominios de inmunoglobulina, dominios ricos en leucina, dominios Kringle, dominios de cadherina, repeticiones de fibronectina tipo III, dominios similares a la discoidina del fibronectina, dominios ácidos, y dominios similares al EGF.
Muchos receptores que tienen actividad de tirosina cinasa así como tirosina cinasas que están asociadas a receptores de la superficie de las células contienen residuos de tirosinas, que luego de su fosforilación, interactúan con otras proteínas de la cascada de señalización intracelular.
Existen numerosas proteínas receptoras no tirosina cinasas (PTK) intracelulares que son responsables de fosforilar una variedad de proteínas intracelulares en sus residuos de la tirosina después de la activación las señales celulares de proliferación y crecimiento. La mayoría de las proteínas PTKs están asociadas a receptores celulares que carecen la actividad enzimática en si mismos. Esta clase de receptores incluye todos los receptores de las así como las glicoproteínas de la superficie de la célula como CD4 y CD8 de las células de T y el mismo receptor de antígenos de las célula T (TCR). Este modo de acoplamiento entre receptores y PTKs intracelulares sugiere una forma de fraccionamiento de los RTK.
Otro ejemplo de receptor-señalización por medio de interacción proteica es el receptor de la insulina (IR). Este receptor tiene actividad intrínseca de cinasa de tirosina pero no interactúa directamente luego de su auto fosforilación con proteínas enzimaticamente activas que contienen dominios.
Se han identificado proteínas adaptadoras adicionales, la más común es la proteína denominada proteína ligadora del receptor del factor de crecimiento 2, GRB2.
Un ejemplo de una alteración en la actividad de un receptor en respuesta a la asociación con una PTK intracelular es el receptor nicotínico de la acetilcolina (AChR). Estos receptores están hechos de un canal del ion que consiste en cuatro subunidades distintas (α, β, γ, y δ). Las subunidades β, el γ, y del δ son fosforiladas en tirosina en respuesta a la estimulación por la acetilcolina lo que lleva a un aumento en el índice de desensibilización a la acetilcolina por parte del receptor.
De esta manera podría nombrar una enorme cantidad de receptores responsables de la transducción de señales, sin embargo, no me parece adecuado para los fines de este curso entrar en detalle al respecto, por el contrario, me parece que con lo anterior queda claro que para que la céñula pueda llevar a cabo ciertas funciones necesita de una señal externa la cual será transducida a través de la membrana plasmática acoplándose a receptores de membrana que a su vez activarán otras señales.
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