La comunicación comunicación celular es esencial esencial para organismos multi multicelulares. celulares. Coordinación de actividades celulares. La comunicación celular también es importante para organismos unicelulares como la levadura. Control del ciclo celular Reproducción sexual
El estudio de la comunicación celular en modelos unicelulares ha demostrado que los mecanismos se han conservado evolutivamente.
Tipos de comunicación intercelular.
Contacto directo o Uniones comunicantes comunican los citoplasmas de células animales vecinas o Plasmodesmatas comunican los citoplasmas de células vegetales vecinas o Contacto célula-célula las células animales expresan receptores membranales cuyos ligandos también están en la membrana plasmática de otras células (glicoproteínas, polisacáridos, reconocimiento celular) A través de moléculas secretadas o Reguladores locales Autocrino el mensajero secretado afecta a la célula que secreta el mensajero y a las células vecinas. Paracrino - el mensajero secretado afecta a las células vecinas. Ej. factores de crecimiento, cicatrización de una herida. Sináptico neurona libera el neurotransmisor al espacio espacio sináptico. Las neuronas se comunican con otras neuronas, células musculares y glándulas. o A larga distancia Endocrino tejidos especializados (glándulas) secretan hormonas a la sangre. La hormona se transporta a través del sistema circulatorio circulatori o y llega a todas las células. Solamente responden aquellas células que tengan receptores para la hormona. –
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Pasos comunes a los trayectos de transducción de señales. 1. Recepción mensajero primario se enlaza a un receptor en la célula blanco (target). 2. Transducción el ligamiento del mensajero con el receptor produce un cambio en conformación del receptor que inicia la transducción de la señal. Puede ocurrir en: a. Un solo paso b. Múltiples pasos i. Cascada de transducción de señales. ii. Las moléculas involucradas en la cascada se conocen como proteínas de relevo. –
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Resumen Cap. 11 Comunicación celular La cascada puede estar asociada a la producción de mensajeros secundarios. 3. Respuesta celular algunos ejemplos son a. Regulación del ciclo celular b. Contracción muscular c. Regulación de trayectos metabólicos Mensajero primario Ligando Molécula pequeña en comparación con el receptor (proteína) Tiene una estructura complementaria al sitio de enlace en el receptor. La relación entre ligando y receptor es específica. El ligamiento provoca un cambio en conformación en el receptor que inicia la transducción de la señal. Tipos o Permeables a la membrana plasmática a traviesan la membrana plasmática y se ligan a receptores intracelulares (en la mayoría de los casos) Esteroides (ejemplos: testosterona, estrógeno ) Gases (ejemplo: óxido nítrico ) o Impermeables a la membrana plasmática No pueden a travesar la membrana por lo tanto su receptor se encuentra en la superficie de la célula. Proteínas o péptidos (ejemplo: insulina..) Otros (ejemplos: acetilcolina, epinefrina, dopamina )
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Mensajero secundario Son moléculas que se producen como parte de la cascada de transducción. Los mensajeros secundarios se difunden a través del citoplasma y regulan la actividad de proteínas efectoras que median el efecto celular. Ejemplos: AMP cíclico GMP cíclico Calcio Otros: derivados de lípidos (IP3 y DAG)
Tipos de receptores Membranales Se localizan en la membrana plasmática. o o Tipos generales Acoplados a proteína G Con actividad de cinasa de tirosina Canal iónico activado por ligando Intracelulares o Se localizan dentro de la célula. o El ligando es liposoluble y a traviesa la membrana plasmática. El ligando se asocia con el receptor (puede estar en el citoplasma o en el núcleo). o o El complejo ligando-receptor actúan como factores de transcripción en el núcleo, regulando la expresión de genes asociados a la respuesta celular.
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Resumen Cap. 11 Comunicación celular
Comparación tipos de señalización
Receptores acoplados a proteína G
Ejemplo Ligando
Recepción
Epinefrina y regulación del metabolismo de glucógeno en hígado
Epinefrina se liga al receptor localizado en la membrana plasmática
Transducción Inicio Cambio en conformación del receptor expone dominio de enlace para la proteína G
Proteínas de relevo Proteína G -está inactiva ligada a GDP -cuando se liga al receptor activo se sustituye el GDP por GTP y la proteína G se activa. -G-GTP se desliga del receptor y se mueve en la membrana hacia proteína efectora. Ciclasa de adenilato -Enzima efectora en la membrana. -activada por la proteína G activa -cataliza la síntesis de AMPc Cinasa de proteínas A -Enzima citoplasmática -Activada por AMP -Fosforila las enzimas que regulan el metabolismo de glucógeno.
Mensajero secundario AMPc -Sintetizado por la ciclasa de adenilato en respuesta a la activación por proteína G. -AMPc se difunde a través del citosol Regula la actividad de la cinasa de proteínas A (PKA) -Es degradado por la enzima fosfodiesterasa de AMPc -Dependiendo de la cascada pueden producirse otros: liberación de calcio, inositol trifosfatado, diacilglicerol
Respuesta celular
Apagando la señal
Fosforilación de enzimas que regulan el metabolismo de glucógeno. -Inhibición de la síntesis de glucógeno. -Estimulación de la degradación. -Efecto final: aumentar la liberación de glucosa hacia la sangre
Inactivación del receptor Ligando se desliga y se degrada. -Cambio en conformación del receptor. -No se liga al receptor la proteína G. Inactivación de la proteína G -La proteína G hidroliza a GTP (GTPasa). Se inactiva la proteína G en presencia de GDP. Inactivación de la Ciclasa de Adenilato -en ausencia de proteína G activa se inactiva. Inactivación de AMPc -degradado por la fosfodiesterasa Regulación de las enzimas fosforiladas -enzimas fosfatasas remueven los grupos fosfato
-Dependiendo de la cascada la proteína G regula la actividad de otras proteínas efectoras (ej. Fosfolipasa C)
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Resumen Cap. 11 Comunicación celular Comparación tipos de señalización
Receptores con actividad de cinasa de tirosina
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Ejemplo Ligando
Recepción
Factores de crecimiento y regulación del ciclo celular (PDGF) -Cascada asociada a la mitosis (mitogenactivated proteinkinases)
PDGF se liga al receptor localizado en la membrana plasmática
Transducción Inicio Cambio en conformación en respuesta a PDGF induce la dimerización del receptor (unión de dos subunidades). -La dimerización cataliza la autofosforilación de las regiones citoplasmáticas del receptor (fosforilación de residuos de tirosina) -El receptor fosforilado es reconocido por proteínas de relevo.
Proteínas de relevo Varias Ras y otras cinasas -Cascada de cinasas de proteínas. -La actividad de cinasas está regulada por fosforilación en respuesta a la activación del receptor. -incluyen factores de transcripción que se mueven al núcleo -este tipo de señalización está asociado al reclutamiento de proteínas que se asocian al receptor activo formando andamios (scaffold) –
Mensajero secundario La cascada asociada a la mitosis es independiente de mensajeros secundarios.
Respuesta celular
Apagando la señal
Factores de transcripción regulan la expresión de genes involucrados en el control del ciclo celular (ciclinas)
Inactivación del receptor Ligando se desliga y se degrada. -Cambio en conformación del receptor. -Se separan las subunidad. Fosfatasas defosforilan. Inactivación de proteínas de relevo -enzimas fosfatasas remueven los grupos fosfato
Acetilcolina se liga al receptor localizado en la membrana plasmática
Receptores intracelulares
Estrógeno División celular
Estrógeno se difunde a través de la membrana plasmática. Se liga a su receptor que se encuentra en el citoplasma.
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Transducción Inicio
Respuesta celular
Apagando la señal
Cambio en conformación en respuesta a acetilcolina produce la apertura de un canal iónico
Corriente iónica depolariza la membrana plasmática muscular produciendo potenciales de acción. Estos producen la apertura de canales de calcio en el ER. Aumenta la concentración de calcio en el citoplasma. -Contracción muscular.
Inactivación del receptor Ligando se desliga y se degrada. -Cambio en conformación del receptor. -Se cierra el canal -se cierran los canales de calcio. Se recaptura el calcio. Disminuye el calcio en el citoplasma.
El ligamiento de estrógeno al receptor produce un cambio en conformación que provoca el transporte del receptorhormona al núcleo.
En el núcleo el receptorhormona actúan como factor de transcripción. Regulan la expresión genética de genes específicos que responden a estrógeno.
División celular en el seno. Características secundarias femeninas. Varios efectos.
Proteínas de relevo
Mensajero secundario
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Resumen Cap. 11 Comunicación celular Ventajas de usar trayectos que consisten de múltiples pasos. Amplificación de la señal Un número pequeño de moléculas puede producir una respuesta grande. o Provee oportunidades de coordinación y regulación de la señal.
¿Cómo distintas células pueden responder de forma diferente a la misma señal? Una misma célula puede responder de formas distintas al mismo mensajero. o La respuesta de las células a un mensajero depende de las proteínas que esta exprese. o La expresión depende de la etapa del desarrollo y del ambiente en que la célula se encuentre. Combinaciones distintas de mensajeros
Distintas células responden de forma distinta al mismo mensajero. o En distintas células el mensajero puede asociarse a receptores distintos. o En distintas células el receptor puede estar asociado a cascadas que involucran distintas proteínas de relevo.
