En biología , la señalización celular ( cell signaling en inglés británico ) o comunicación celular es la capacidad que tiene una célula para recibir, procesar y transmitir señales con su entorno y consigo misma. [1] [2] [3] La señalización celular es una propiedad fundamental de toda la vida celular en procariotas y eucariotas . [4] Las señales que se originan desde el exterior de una célula (o señales extracelulares) pueden ser agentes físicos como presión mecánica , voltaje , temperatura, luz o señales químicas (p. ej., moléculas pequeñas, péptidos o gas). La señalización celular puede ocurrir en distancias cortas o largas y, como resultado, puede clasificarse como autocrina , yuxtacrina , intracrina , paracrina o endocrina . Las moléculas de señalización se pueden sintetizar a partir de varias vías biosintéticas y liberarse a través de transportes pasivos o activos , o incluso a partir del daño celular .
Los receptores juegan un papel clave en la señalización celular, ya que son capaces de detectar señales químicas o estímulos físicos. Los receptores son generalmente proteínas ubicadas en la superficie celular o en el interior de la célula, como el citoplasma , los orgánulos y el núcleo . Los receptores de la superficie celular generalmente se unen con señales extracelulares (o ligandos ), lo que provoca un cambio conformacional en el receptor que lo lleva a iniciar la actividad enzimática oa abrir o cerrar la actividad del canal iónico . Algunos receptores no contienen dominios enzimáticos o similares a canales , sino que están vinculados a enzimas o transportadores .. Otros receptores, como los receptores nucleares, tienen un mecanismo diferente, como cambiar sus propiedades de unión al ADN y la localización celular en el núcleo.
La transducción de señales comienza con la transformación (o transducción) de una señal en una señal química, que puede activar directamente un canal iónico ( canal iónico activado por ligando ) o iniciar una cascada de un segundo sistema de mensajeros que propaga la señal a través de la célula. Los sistemas de segundos mensajeros pueden amplificar una señal, en la que la activación de unos pocos receptores da como resultado la activación de múltiples mensajeros secundarios, lo que amplifica la señal inicial (el primer mensajero). Los efectos aguas abajo de estas vías de señalización pueden incluir actividades enzimáticas adicionales, como la escisión proteolítica , la fosforilación , la metilación y la ubiquitinilación .
Cada célula está programada para responder a moléculas de señal extracelulares específicas, [5] y es la base del desarrollo , la reparación de tejidos , la inmunidad y la homeostasis . Los errores en las interacciones de señalización pueden causar enfermedades como el cáncer , la autoinmunidad y la diabetes . [6] [7] [8] [9]
En muchos organismos pequeños, como las bacterias , la detección de quórum permite que las personas comiencen una actividad solo cuando la población es lo suficientemente grande. Esta señalización entre células se observó por primera vez en la bacteria marina Aliivibrio fischeri , que produce luz cuando la población es lo suficientemente densa. [10] El mecanismo implica la producción y detección de una molécula de señalización y la regulación de la transcripción de genes en respuesta. La detección de quórum opera tanto en bacterias grampositivas como gramnegativas, y tanto dentro como entre especies. [11]
En los mohos mucilaginosos , las células individuales se agregan para formar cuerpos fructíferos y eventualmente esporas, bajo la influencia de una señal química, conocida como acrasina . Los individuos se mueven por quimiotaxis , es decir, son atraídos por el gradiente químico. Algunas especies usan AMP cíclico como señal; otros como Polysphondylium violaceum utilizan un dipéptido conocido como glorin . [12]