9.3: Moléculas de señalización y receptores celulares - Tipos de receptores

Objetivos de aprendizaje

• Comparar receptores internos con receptores de superficie celular

Tipos de Receptores

Los receptores son moléculas proteicas en la célula diana o en su superficie que se unen a ligandos. Existen dos tipos de receptores: receptores internos y receptores de superficie celular.

Receptores internos

Los receptores internos, también conocidos como receptores intracelulares o citoplásmicos, se encuentran en el citoplasma de la célula y responden a moléculas de ligando hidrófobo que son capaces de viajar a través de la membrana plasmática. Una vez dentro de la célula, muchas de estas moléculas se unen a proteínas que actúan como reguladores de la síntesis de ARNm para mediar en la expresión génica. La expresión génica es el proceso celular de transformar la información en el ADN de una célula en una secuencia de aminoácidos que finalmente forma una proteína. Cuando el ligando se une al receptor interno, un cambio conformacional expone un sitio de unión al ADN en la proteína. El complejo ligando-receptor se mueve hacia el núcleo, se une a regiones reguladoras específicas del ADN cromosómico y promueve el inicio de la transcripción. Los receptores internos pueden influir directamente en la expresión génica sin tener que pasar la señal a otros receptores o mensajeros.

Figura\(\PageIndex{1}\): Receptores intracelulares: Las moléculas de señalización hidrófoba típicamente se difunden a través de la membrana plasmática e interactúan con los receptores intracelulares en Muchos receptores intracelulares son factores de transcripción que interactúan con el ADN en el núcleo y regulan la expresión génica.

Receptores de superficie celular

Los receptores de superficie celular, también conocidos como receptores transmembrana, son proteínas de superficie celular, ancladas a la membrana o integrales que se unen a moléculas de ligando externas. Este tipo de receptor abarca la membrana plasmática y realiza la transducción de señales, convirtiendo una señal extracelular en una señal intracelular. Los ligandos que interactúan con los receptores de la superficie celular no tienen que ingresar a la célula a la que afectan. Los receptores de superficie celular también se denominan proteínas o marcadores específicos de la célula porque son específicos de tipos celulares individuales.

Cada receptor de superficie celular tiene tres componentes principales: un dominio externo de unión a ligando (dominio extracelular), una región hidrofóbica que abarca la membrana y un dominio intracelular dentro de la célula. El tamaño y extensión de cada uno de estos dominios varían ampliamente, dependiendo del tipo de receptor.

Los receptores de superficie celular están involucrados en la mayor parte de la señalización en organismos multicelulares. Hay tres categorías generales de receptores de superficie celular: receptores unidos a canales iónicos, receptores unidos a proteínas G y receptores ligados a enzimas.

Receptores Vinculados a Canales Iónicos

Los receptores unidos a canales iónicos se unen a un ligando y abren un canal a través de la membrana que permite el paso de iones específicos. Para formar un canal, este tipo de receptor de superficie celular tiene una extensa región que abarca la membrana. Para interactuar con las colas de ácidos grasos fosfolípidos que forman el centro de la membrana plasmática, muchos de los aminoácidos en la región que abarca la membrana son de naturaleza hidrófoba. Por el contrario, los aminoácidos que recubren el interior del canal son hidrófilos para permitir el paso de agua o iones. Cuando un ligando se une a la región extracelular del canal, hay un cambio conformacional en la estructura de la proteína que permite el paso de iones como sodio, calcio, magnesio e hidrógeno.

Figura\(\PageIndex{1}\): Canales Iónicos Gated-Ion: Los canales iónicos cerrados forman un poro a través de la membrana plasmática que se abre cuando la molécula de señalización se une. El poro abierto permite entonces que los iones fluyan dentro o fuera de la celda.

Receptores ligados a proteína G

Los receptores unidos a proteínas G se unen a un ligando y activan una proteína de membrana llamada proteína G. La proteína G activada interactúa entonces con un canal iónico o una enzima en la membrana. Todos los receptores unidos a la proteína G tienen siete dominios transmembrana, pero cada receptor tiene su propio dominio extracelular específico y el sitio de unión a la proteína G.

La señalización celular usando receptores unidos a proteína G ocurre como una serie cíclica de eventos. Antes de que el ligando se una, la proteína G inactiva puede unirse a un sitio recientemente revelado en el receptor específico para su unión. Una vez que la proteína G se une al receptor, el cambio de forma resultante activa la proteína G, que libera GDP y recoge GTP. Las subunidades de la proteína G se dividieron en la subunidad α y la subunidad β. Uno o ambos de estos fragmentos de proteína G pueden ser capaces de activar otras proteínas como resultado. Posteriormente, el GTP en la subunidad α activa de la proteína G se hidroliza al PIB y se desactiva la subunidad β. Las subunidades se reasocian para formar la proteína G inactiva, y el ciclo comienza de nuevo.

Figura\(\PageIndex{1}\): Proteínas G: Las proteínas G heterotriméricas tienen tres subunidades: α, β y γ. Cuando una molécula de señalización se une a un receptor acoplado a proteína G en la membrana plasmática, una molécula GDP asociada con la subunidad α se intercambia por GTP. Las subunidades β y γ se disocian de la subunidad α, y una respuesta celular es desencadenada por la subunidad α o por el par β disociado. La hidrólisis de GTP a PIB termina la señal.

Receptores ligados a enzimas

Los receptores ligados a enzimas son receptores de superficie celular con dominios intracelulares que están asociados con una enzima. En algunos casos, el dominio intracelular del receptor en sí es una enzima o el receptor ligado a enzimas tiene un dominio intracelular que interactúa directamente con una enzima. Los receptores ligados a enzimas normalmente tienen grandes dominios extracelulares e intracelulares, pero la región que abarca la membrana consiste en una única región alfa-helicoidal de la cadena peptídica. Cuando un ligando se une al dominio extracelular, una señal se transfiere a través de la membrana y activa la enzima, lo que desencadena una cadena de eventos dentro de la célula que eventualmente conduce a una respuesta. Un ejemplo de este tipo de receptor ligado a enzimas es el receptor de tirosina quinasa. El receptor de tirosina quinasa transfiere grupos fosfato a moléculas de tirosina. Las moléculas de señalización se unen al dominio extracelular de dos receptores cercanos de tirosina quinasa, que luego se dimerizan. Luego se agregan fosfatos a los residuos de tirosina en el dominio intracelular de los receptores y luego pueden transmitir la señal al siguiente mensajero dentro del citoplasma.

Puntos Clave

• Los receptores intracelulares se localizan en el citoplasma de la célula y son activados por moléculas de ligando hidrófobo que pueden pasar a través de la membrana plasmática.
• Los receptores de superficie celular se unen a una molécula ligando externa y convierten una señal extracelular en una señal intracelular.
• Tres categorías generales de receptores de superficie celular incluyen: receptores de canal iónico, proteína G y proteína ligada a enzimas.
• Los receptores unidos a canales iónicos se unen a un ligando y abren un canal a través de la membrana que permite el paso de iones específicos.
• Los receptores unidos a proteínas G se unen a un ligando y activan una proteína de membrana llamada proteína G, que luego interactúa con un canal iónico o una enzima en la membrana.
• Los receptores ligados a enzimas son receptores de superficie celular con dominios intracelulares que están asociados con una enzima.

Términos Clave

• proteína integral: una molécula de proteína (o ensamblaje de proteínas) que está permanentemente unida a la membrana biológica
• transcripción: la síntesis de ARN bajo la dirección del ADN