Modificando el patrón de expresión de proteínas desde el exterior. Señales extracelulares.

Entrada basada en respuesta al siguiente ejercicio:

Explique el por qué de cada una de estas dos afirmaciones y enuncie un ejemplo.

a) “La mayoría de las células especializadas pueden cambiar su patrón de expresión  de proteínas en respuesta a señales extracelulares”.

El porqué de esta afirmación resulta evidente si comprendemos que la actividad de las células es dinámica y activa. Las proteínas se expresan y crean con el objetivo de cumplir una función, función que viene determinada muchas veces por las circunstancias , entorno, o momento concreto de la situación. La información sobre el medio y la situación concreta le llega a la célula desde el exterior, por ello las células cuentan con numerosos tipos de receptores en la membrana que son capaces de captar también numerosas señales extracelulares distintas y responder en consecuencia, activando una vía de señalización determinada por el receptor/mensajero que suele terminar en la represión total/parcial o activación total/parcial de una o más proteínas, lo que resulta en un cambio en el patrón de expresión de proteínas de una célula en respuesta a una señal extracelular.

Ejemplo de respuesta a señal extracelular

Ejemplo de respuesta a señal extracelular

El tipo de señales extracelulares es variado, pasando desde aminoácidos, gases como NO y CO, esteroides, eicosanoides, polipéptidos, proteínas, etc. La mayoría de veces estas moléculas se reconocen por receptores específicos de membrana. Los tipos de receptores de membrana son igualmente variados, desde los famosos receptores asociados a proteínas G, los receptores tirosina quinasa, receptores para hormonas esteroideas, etc. Como ejemplo concreto usaremos el receptor de glucocorticoides, un receptor de hormonas esteroideas de tipo 1.

Aunque es un receptor nuclear porque no se encuentra en la membrana de la célula sino en su interior, es capaz de responder a una señal extracelular como los glucocorticoides, que en este caso es una señal extracelular con capacidad para penetrar en la célula.

En ausencia de hormona, el receptor de glucocorticoides se localiza en el citosol formando complejos con diversas proteínas como Hsp90, Hsp70 o FKBP52. El cortisol (un glucocorticoide) es capaz de difundir a través de la membrana celular, llegar al citoplasma y unirse al receptor de glucocorticoides, produciendo la liberación de las proteínas de choque térmico. Esta forma activada del receptor de glucocorticoides unido al cortisol tiene dos posibles mecanismos de acción, aumentando más la complejidad de respuesta a una misma señal. Uno de esos mecanismos es la transactivación, que resulta finalmente en la transcripción de los genes diana, actuando como regulador positivo. El otro mecanismo es la transrepresión, impidiendo la unión de factores de transcripción a los genes diana, finalmente impidiendo así su expresión, actuando como un regulador negativo. Ambos mecanismos resultaran en un cambio en el patrón de expresión de proteínas dirigidos por una respuesta de origen extracelular.

b) “Diferentes tipos celulares responden de forma diferente a una misma señal extracelular”.

Al mencionar diferentes tipos celulares ya implicamos que tendrán diferente estructura y composición, y en este caso concreto, diferentes receptores de membrana o al menos respuestas diferentes al mismo estímulo, activando quizá dos vías de señalización distintas para la misma señal extracelular. El por qué vuelve a ser reconocible si entendemos la actividad celular. Las señales extracelulares sirven para comunicar a las células algo, ese algo puede ser, por ejemplo, que debemos producir y liberar insulina porque los niveles de glucosa tras la comida son muy altos. La insulina se sintetiza en las células beta del páncreas y se libera bajo la influencia de varios estímulos, el más fuerte de ellos es una subida de los niveles de glucosa en sangre. Esa glucosa que indicará a las células beta del páncreas que deben liberar la insulina, no hará que otro tipo de célula, como por ejemplo extremo, las de la dermis, liberen insulina, principalmente porque no tienen la capacidad de sintetizarla (al menos no de forma completa y suficiente como las del páncreas), pero aunque la tuvieran, seguramente esa respuesta a la glucosa fuera específica de las células beta del páncreas. Es una señal extracelular que únicamente provoca la síntesis de insulina en las células beta del páncreas y no en las demás, una respuesta diferenciada, dependiente del tipo celular.

Las encargadas de responder a ligandos extracelulares son proteinas, que dependen de los genes, que dependen del tipo celular. Diferente célula diferente receptor, diferente respuesta.

Las encargadas (receptores) de responder a ligandos extracelulares son proteínas, que dependen para su expresión de los genes, que dependen a su vez del tipo celular. Diferente célula diferente receptor, diferente respuesta. That’s all.

Es suficiente con remitirnos a la definición de órgano: “Un órgano es una agrupación de diversos tejidos que forman una unidad estructural encargada del cumplimiento de una función determinada en el seno de un organismo pluricelular”. La forma de inducir funciones adecuadas a la situación es indicarselo a la célula, y al ser un organismo pluricelular, las señales intracelulares no bastan, y dependemos de señales extracelulares. Si todos los tipos celulares / órganos respondieran de la misma manera a una señal, nada tendría sentido, no tendríamos órganos ni estos una función concreta, estaríamos hablando de una biología totalmente distinta.

Tenemos muchos tipos celulares distintos y muchas posibles respuestas a una misma señal. En evolución, cuando se puede, se ahorra, y debido a ello, el organismo ha obtenido la capacidad de ofrecer diferentes respuestas a una misma señal en relación al tipo celular o incluso entre células del mismo tipo, de un momento concreto o situación concreta a otra. Esto resulta en una reducción drástica del número necesario de señales y mensajeros, ahorrando así una valiosa energía que invertiríamos en su síntesis y procesamiento. La capacidad de respuesta diferenciada a un mismo tipo de señal es una de las bases del funcionamiento celular.

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Acerca de Javier Fernández Díaz

Aprendiendo siempre cosas nuevas. Pasión por la ciencia.

Publicado el 17 noviembre, 2014 en Biología celular / molecular y etiquetado en , , , , . Guarda el enlace permanente. Deja un comentario.

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