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9.6: Propagación de la Señal Celular - Métodos de Señalización Intracelular

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    Objetivos de aprendizaje
    • Explicar cómo la unión de un ligando inicia la transducción de señales a lo largo de una célula

    La inducción de una vía de señalización depende de la modificación de un componente celular por una enzima. Existen numerosas modificaciones enzimáticas que pueden ocurrir las cuales son reconocidas a su vez por el siguiente componente aguas abajo.

    Una de las modificaciones químicas más comunes que ocurren en las vías de señalización es la adición de un grupo fosfato (PO 4 —3) a una molécula como una proteína en un proceso llamado fosforilación. El fosfato se puede agregar a un nucleótido como GMP para formar GDP o GTP. Los fosfatos también se agregan a menudo a los residuos de serina, treonina y tirosina de proteínas donde reemplazan al grupo hidroxilo del aminoácido. La transferencia del fosfato es catalizada por una enzima llamada quinasa. Varias quinasas se nombran por el sustrato que fosforilan. La fosforilación de los residuos de serina y treonina a menudo activa las enzimas. La fosforilación de residuos de tirosina puede afectar la actividad de una enzima o crear un sitio de unión que interactúe con componentes aguas abajo en la cascada de señalización. La fosforilación puede activar o inactivar enzimas; la inversión de la fosforilación, la desfosforilación por una fosfatasa, revertirá el efecto.

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    Figura\(\PageIndex{1}\): Ejemplo de fosforilación: En la fosforilación de proteínas, se agrega un grupo fosfato (PO4-3) a los residuos de los aminoácidos serina, treonina y tirosina.

    La activación de segundos mensajeros también es un evento común después de la inducción de una vía de señalización. Son moléculas pequeñas que propagan una señal después de que ha sido iniciada por la unión de la molécula de señalización al receptor. Estas moléculas ayudan a propagar una señal a través del citoplasma alterando el comportamiento de ciertas proteínas celulares.

    El ion calcio es un segundo mensajero ampliamente utilizado. La concentración libre de iones de calcio (Ca 2+) dentro de una célula es muy baja debido a que las bombas de iones en la membrana plasmática utilizan continuamente adenosina-5′-trifosfato (ATP) para eliminarla. Para fines de señalización, el Ca 2+ se almacena en vesículas citoplásmicas, como el retículo endoplásmico, o se accede desde fuera de la célula. Cuando se produce la señalización, los canales iónicos de calcio regulados por ligando permiten que los niveles más altos de Ca 2+ que están presentes fuera de la célula (o en compartimentos de almacenamiento intracelular) fluyan hacia el citoplasma, lo que eleva la concentración de Ca 2+ citoplásmico. La respuesta al incremento de Ca 2+ varía, dependiendo del tipo de célula involucrada. Por ejemplo, en las células β del páncreas, la señalización de Ca 2+ conduce a la liberación de insulina, mientras que en las células musculares, un aumento en Ca 2+ conduce a contracciones musculares.

    Otro segundo mensajero utilizado en muchos tipos de células diferentes es el AMP cíclico (AMPc). El AMP cíclico es sintetizado por la enzima adenilil ciclasa a partir de ATP. El papel principal del AMPc en las células es unirse y activar una enzima llamada quinasa dependiente de AMPc (A-quinasa). La quinasa A regula muchas vías metabólicas vitales. Fosforila residuos de serina y treonina de sus proteínas diana, activándolos en el proceso. La A-quinasa se encuentra en muchos tipos diferentes de células; las proteínas diana en cada tipo de célula son diferentes. Las diferencias dan lugar a la variación de las respuestas al AMPc en diferentes células.

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    Figura\(\PageIndex{1}\): Ejemplo de AMPc como segundo mensajero: Este diagrama muestra el mecanismo para la formación de AMP cíclico (AMPc). cAMP sirve como segundo mensajero para activar o inactivar proteínas dentro de la célula. La terminación de la señal ocurre cuando una enzima llamada fosfodiesterasa convierte el AMPc en AMP.

    Presentes en pequeñas concentraciones en la membrana plasmática, los fosfolípidos de inositol son lípidos que también pueden convertirse en segundos mensajeros. Debido a que estas moléculas son componentes de membrana, se encuentran cerca de receptores unidos a la membrana y pueden interactuar fácilmente con ellos. El fosfatidilinositol (PI) es el principal fosfolípido que juega un papel en la señalización celular. Enzimas conocidas como quinasas fosforilan PI para formar PI-fosfato (PIP) y PI-bisfosfato (PIP 2).

    Puntos Clave

    • La fosforilación, la adición de un grupo fosfato a una molécula como una proteína, es una de las modificaciones químicas más comunes que ocurre en las vías de señalización.
    • La activación de segundos mensajeros, pequeñas moléculas que propagan una señal, es un evento común después de la inducción de una vía de señalización.
    • El ion calcio, AMP cíclico y fosfolípidos de inositol son ejemplos de segundos mensajeros ampliamente utilizados.

    Términos Clave

    • segundo mensajero: cualquier sustancia utilizada para transmitir una señal dentro de una célula, especialmente una que desencadena una cascada de eventos activando componentes celulares
    • fosforilación: la adición de un grupo fosfato a un compuesto; a menudo catalizada por enzimas

    Contribuciones y Atribuciones

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