7.1: Un resumen de la comunicación celular

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Los receptores son moléculas proteicas dentro de la célula diana o en su superficie que reciben una señal química. Las señales químicas son liberadas por las células de señalización en forma de moléculas pequeñas, generalmente volátiles o solubles llamadas ligandos. Un ligando es una molécula que se une a otra molécula específica, en algunos casos, entregando una señal en el proceso. Por lo tanto, los ligandos pueden ser pensados como moléculas de señalización. Los ligandos y receptores existen en varias variedades; sin embargo, un ligando específico tendrá un receptor específico que típicamente se une solo a ese ligando.

Existen dos tipos básicos de receptores: los receptores internos y los receptores de la superficie celular.

Los receptores internos se encuentran en el citoplasma de la célula y responden a ligandos que cruzan la membrana celular hacia la célula. Estos receptores pueden tener un efecto directo sobre la producción de proteínas al unirse directamente al ADN.
Los receptores de superficie celular se encuentran en la membrana celular. Se unen a ligandos que no cruzan la membrana celular. Después de que el ligando se une, el receptor responde de alguna manera. Una respuesta es abrir un canal para permitir que los iones pasen a través de la membrana. Una segunda respuesta es activar una enzima que desencadene una respuesta dentro de la célula. Una tercera respuesta es activar una proteína que no es una enzima, sino que puede afectar a otros componentes celulares.

Existen varios tipos diferentes de ligandos.

Pequeños ligandos hidrófobos pueden pasar directamente a través de la membrana celular. Normalmente interactúan con receptores internos. Las hormonas esteroides son un ejemplo.
Los ligandos hidrofílicos solubles en agua no pueden pasar directamente a través de la membrana celular. Normalmente interactúan con los receptores de la superficie celular. Las hormonas peptídicas (proteínicas) son un ejemplo.
Hay una variedad de otros ligandos como el gas óxido nítrico (NO). La nitroglicerina y Viagra afectan la vía del NO.

Una vez que un ligando se une a un receptor, la señal se transmite a través de la membrana y al citoplasma. La continuación de una señal de esta manera se denomina transducción de señal. La transducción de señales solo ocurre con receptores de superficie celular porque los receptores internos son capaces de interactuar directamente con el ADN en el núcleo para iniciar la síntesis de proteínas.

Las vías de transducción de señales pueden ser extremadamente complicadas e implican un gran número de enzimas y otras proteínas. Estas vías pueden ayudar a amplificar una señal recibida por un receptor. También puede haber diferentes efectos del mismo ligando en diferentes tipos celulares debido a diferentes proteínas presentes en diferentes tipos de células.

Las quinasas son un tipo de enzima que agrega un grupo fosfato a otra molécula (incluyendo otras proteínas). Esto se llama fosforilación. La fosforilación puede activar o desactivar otras proteínas.
Los segundos mensajeros son pequeñas moléculas que ayudan a propagar una señal a través del citoplasma después de que un ligando se une a un receptor. Lo hacen alterando el comportamiento de ciertas proteínas celulares. Algunos ejemplos de segundos mensajeros son AMPc (una versión modificada de AMP, que está relacionada con ATP pero solo contiene un fosfato) e iones calcio.

Existen varias categorías de respuestas celulares a las señales.

Cambios en la expresión génica: aumento o disminución en la producción de una proteína producida por un gen específico.
Un aumento en el metabolismo celular: la conversión de glucosa en glucógeno (y espalda) puede regularse dependiendo de las necesidades energéticas de la célula.
Crecimiento celular: las células normalmente no se dividen a menos que sean estimuladas por señales de otras células.
Muerte celular: la apoptosis es muerte celular controlada; las células pueden estimularse a morir si son anormales, están infectadas con una bacteria o virus, o durante partes específicas del desarrollo (por ejemplo, para separar los dedos).

Detener las vías de señalización celular en el momento adecuado es tan importante como iniciarlas correctamente. Los tumores a menudo muestran respuestas anormales a las vías de señalización celular.