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Para la revista, consulte Señalización celular .

En biología , la señalización celular ( señalización celular en inglés británico ), o comunicación célula-célula, gobierna las actividades básicas de las células y coordina las acciones de múltiples células. [1] Una señal es una entidad que codifica o transmite información . Los procesos biológicos son interacciones moleculares complejas que involucran muchas señales. La capacidad de las células para percibir y responder correctamente a su microambiente es la base del desarrollo , la reparación tisular y la inmunidad , así como la homeostasis tisular normal.. Los errores en las interacciones de señalización y el procesamiento de la información celular pueden causar enfermedades como el cáncer , la autoinmunidad y la diabetes . [2] [3] [4] Al comprender la señalización celular, los médicos pueden tratar enfermedades de manera más efectiva y, en teoría, los investigadores pueden desarrollar tejidos artificiales. [5]

Todas las células reciben y responden a señales de su entorno. Esto se logra mediante una variedad de moléculas de señal que se secretan o expresan en la superficie de una célula y se unen a un receptor expresado por las otras células, integrando y coordinando así la función de las muchas células individuales que componen los organismos. Cada célula está programada para responder a moléculas de señal extracelulares específicas. La señalización extracelular generalmente implica los siguientes pasos:

  1. Síntesis y liberación de la molécula de señalización por la célula de señalización ;
  2. Transporte de la señal a la célula objetivo ;
  3. Unión de la señal por un receptor específico que conduce a su activación ;
  4. Iniciación de vías de transducción de señales. [6]

Los agentes de señalización pueden ser agentes físicos como presión mecánica, voltaje, temperatura y luz o agentes químicos como péptidos, esteroides, terpenoides, etc. Puede ser material alimenticio o patrones asociados a patógenos, o pueden ser niveles de oxígeno o dióxido de carbono o especialmente moléculas de señalización biosintetizadas como hormonas y ferromonas (ektohormonas). Las moléculas de señalización varían mucho en sus propiedades fisicoquímicas, como la solubilidad (hidrófoba o hidrófila). Algunas de las moléculas de señalización son gaseosas, como el óxido nítrico. Además, las proteínas en la superficie de las células vecinas también podrían ser señales.

La síntesis involucra varias vías biosintéticas y ocurre en un momento y lugar específicos. Las moléculas de señal pueden liberarse de la célula y, a veces, no se liberan en absoluto, como las señales de localización celular y las señales de daño del ADN. Estas redes de señalización intracelular funcionan dentro de la célula. Moléculas de señal que se pueden liberar a través de diversas formas, como difusión por membrana, exocitosis o daño celular. En algunos casos, las moléculas de señal permanecen unidas a la superficie celular, un modo que ayuda en la señalización yuxtacrina (que se analiza a continuación). A veces, las moléculas de señal requieren activación, como mediante escisión proteolítica o modificaciones covalentes.

La ruta final de la señal puede ser intracelular o intercelular. La señalización intercelular también se denomina comunicación de célula a célula . Puede ser de corta o larga distancia. Basado en la naturaleza de esta ruta de la molécula señal desde la fuente hasta la célula diana; Las vías de señalización se clasifican en autocrina , juxtacrine , intracrina , paracrina y endocrina (discutido a continuación)

Los receptores juegan un papel clave en la señalización celular. Los receptores ayudan a reconocer la molécula señal (ligando). Sin embargo, algunas moléculas receptoras responden a agentes físicos (voltaje, luz, etc.). Las moléculas receptoras son generalmente proteínas. Los receptores pueden estar ubicados en la superficie celular o en el interior de la célula, como el citosol, los orgánulos y el núcleo (especialmente los factores de transcripción). Por lo general, los receptores de la superficie celular se unen a moléculas de señal impermeables a la membrana, pero a veces también interactúan con moléculas de señal permeables a la membrana. Un paso clave en la señalización es la eliminación y degradación de la molécula de señal. A veces, el receptor también se degrada. neurotransmisor recaptación es un mecanismo de señalización de la eliminación de moléculas que se observa comúnmente en el sistema nervioso y es un objetivo de alguna clase de medicamentos psiquiátricos recetados.

La unión con el ligando provoca un cambio conformacional en el receptor, lo que conduce a una mayor transmisión de la señalización. Debido al cambio conformacional, el receptor puede mostrar una actividad enzimática (llamado receptor enzimático) o una actividad de apertura o cierre del canal iónico (llamado receptor del canal). A veces, los receptores en sí mismos no contienen dominios enzimáticos o de tipo canal, pero están vinculados con una enzima o un transportador. Algunos receptores (como la superfamilia nuclear-citoplásmica) tienen un mecanismo diferente. Una vez que se unen a la señal, cambian sus propiedades de unión al ADN y la localización celular en el núcleo.

El resultado de la actividad enzimática del receptor generalmente conduce al reclutamiento de cambios moleculares adicionales, lo que provoca una "cascada" de transducción de señales. Estos intermedios a menudo forman un segundo sistema de mensajería.. Dentro de la cascada de transducción de señales puede haber enzimas y transportadores que funcionan de manera similar a los receptores. Las actividades enzimáticas incluyen modificaciones covalentes como escisión proteolítica, fosforilación / desfosforilación, metilación / desmetilación, ubiquitinilación / desubiquitinilación, etc. Estos cambios ayudan a regular la propagación de la señal a través de la célula. Un fenómeno importante que ocurre en la porción intracelular de la señalización es la amplificación de la señal. Durante la amplificación de la señal, inicialmente se activan algunos receptores. La respuesta intracelular da como resultado la activación de múltiples mensajeros secundarios, lo que amplifica la señal inicial.

La biología de sistemas estudia la estructura subyacente de las redes de señalización celular y cómo los cambios en estas redes pueden afectar la transmisión y el flujo de información ( transducción de señales ). Tales redes son sistemas complejos en su organización y pueden exhibir una serie de propiedades emergentes , incluida la biestabilidad y la ultrasensibilidad. El análisis de redes de señalización celular requiere una combinación de enfoques experimentales y teóricos, incluido el desarrollo y análisis de simulaciones y modelos . [7] [8] El alosterio de largo alcance es a menudo un componente importante de los eventos de señalización celular. [9]


Entre organismos individuales de la misma especie [ editar ]

Figura 1. Ejemplo de señalización entre bacterias. Salmonella enteritidis usa N-acil homoserina lactona para la detección de quórum (ver: Comunicación interbacteriana )

La señalización celular se ha estudiado más ampliamente en el contexto de enfermedades humanas y la señalización entre células de un solo organismo. Sin embargo, la señalización celular también puede ocurrir entre las células de dos individuos diferentes de la misma especie. En muchos mamíferos, las células embrionarias tempranas intercambian señales con las células del útero . [10] En el tracto gastrointestinal humano , las bacterias intercambian señales entre sí y con las células del sistema inmunológico y epitelial humano . [11] Para la levadura Saccharomyces cerevisiae durante el apareamiento , algunas células envían un péptidoseñal ( feromonas de factor de apareamiento ) en su entorno. El péptido del factor de apareamiento puede unirse a un receptor de la superficie celular en otras células de levadura e inducirlas a prepararse para el apareamiento. [12]

Clasificación [ editar ]

Artículo principal: sistema endocrino

La señalización celular se puede clasificar como mecánica o bioquímica según el tipo de señal. Las señales mecánicas son las fuerzas ejercidas sobre la celda y las fuerzas producidas por la celda. Estas fuerzas pueden ser detectadas y respondidas por las células. [13] Las señales bioquímicas son moléculas bioquímicas como proteínas, lípidos, iones y gases. Estas señales se pueden clasificar en función de la distancia entre las células de señalización y respuesta. La señalización dentro, entre y entre células se subdivide en las siguientes clasificaciones:

  • Las señales intracrinas son producidas por la célula diana que permanece dentro de la célula diana.
  • Las señales autocrinas son producidas por la célula diana, son secretadas y afectan a la propia célula diana a través de receptores. A veces, las células autocrinas pueden apuntar a las células cercanas si son del mismo tipo de célula que la célula emisora. Un ejemplo de esto son las células inmunes .
  • Las señales yuxtacrinas se dirigen a las células adyacentes (en contacto). Estas señales se transmiten a lo largo de las membranas celulares a través de componentes de proteínas o lípidos integrales a la membrana y son capaces de afectar tanto a la célula emisora ​​como a las células inmediatamente adyacentes.
  • Las señales paracrinas se dirigen a las células cercanas a la célula emisora. Los neurotransmisores representan un ejemplo.
  • Las señales endocrinas se dirigen a células distantes. Las células endocrinas producen hormonas que viajan a través de la sangre para llegar a todas las partes del cuerpo.
Figura 2. Señal yuxtacrina mediada por Notch entre células adyacentes.

Las células se comunican entre sí a través del contacto directo ( señalización yuxtacrina ), a distancias cortas ( señalización paracrina ) o a grandes distancias y / o escalas ( señalización endocrina ).

Algunas comunicaciones célula-célula requieren contacto directo célula-célula . Algunas células pueden formar uniones gap que conectan su citoplasma con el citoplasma de las células adyacentes. En el músculo cardíaco , las uniones entre las células adyacentes permiten la propagación del potencial de acción desde la región del marcapasos cardíaco del corazón para extender y coordinar la contracción del corazón.

El mecanismo de señalización de muesca es un ejemplo de señalización yuxtacrina (también conocida como señalización dependiente del contacto) en la que dos células adyacentes deben hacer contacto físico para comunicarse. Este requisito de contacto directo permite un control muy preciso de la diferenciación celular durante el desarrollo embrionario. En el gusano Caenorhabditis elegans , dos células de la gónada en desarrollo tienen cada una la misma probabilidad de diferenciarse terminalmente o convertirse en una célula precursora uterina que continúa dividiéndose. La elección de qué célula continúa dividiéndose está controlada por la competencia de las señales de la superficie celular. Una célula producirá más proteína de la superficie celular que activa el receptor Notch.en la celda adyacente. Esto activa un circuito o sistema de retroalimentación que reduce la expresión de Notch en la célula que se diferenciará y que aumenta Notch en la superficie de la célula que continúa como una célula madre . [14]

Muchas señales celulares son transportadas por moléculas que son liberadas por una célula y se mueven para hacer contacto con otra célula. Las señales endocrinas se denominan hormonas . Las hormonas son producidas por células endocrinas y viajan a través de la sangre para llegar a todas las partes del cuerpo. La especificidad de la señalización se puede controlar si solo algunas células pueden responder a una hormona en particular. Las señales paracrinas , como el ácido retinoico, se dirigen solo a las células cercanas a la célula emisora. [15] Los neurotransmisores representan otro ejemplo de una señal paracrina. Algunas moléculas de señalización pueden funcionar como hormonas y como neurotransmisores. Por ejemplo, epinefrina yla noradrenalina puede funcionar como hormonas cuando se libera de la glándula suprarrenal y se transporta al corazón a través del torrente sanguíneo. Las neuronas también pueden producir norepinefrina para que funcione como un neurotransmisor dentro del cerebro. [16] El estrógeno puede ser liberado por el ovario y funcionar como una hormona o actuar localmente a través de la señalización paracrina o autocrina . [17] Las especies activas de oxígeno y óxido nítrico también pueden actuar como mensajeros celulares. Este proceso se denomina señalización redox .

En organismos multicelulares [ editar ]

En un organismo multicelular, la señalización entre células se produce a través de la liberación al espacio extracelular , dividida en señalización paracrina (en distancias cortas) y señalización endocrina (en distancias largas), o por contacto directo, conocido como señalización yuxtacrina . [18] La señalización autocrina es un caso especial de señalización paracrina donde la célula secretora tiene la capacidad de responder a la molécula de señalización secretada. [19] La señalización sináptica es un caso especial de señalización paracrina (para sinapsis químicas ) o señalización yuxtacrina (para sinapsis eléctricas ) entre neuronas.y células diana. Las moléculas de señalización interactúan con una célula diana como ligando a los receptores de la superficie celular y / o entrando en la célula a través de su membrana o endocitosis para la señalización intracrina . Esto generalmente da como resultado la activación de segundos mensajeros , lo que lleva a varios efectos fisiológicos.

Una molécula particular se usa generalmente en diversos modos de señalización y, por lo tanto, no es posible una clasificación por modo de señalización. Al menos tres clases importantes de moléculas de señalización son ampliamente reconocidas, aunque no exhaustivas y con límites imprecisos, ya que dicha pertenencia no es exclusiva y depende del contexto:

  • Las hormonas son las principales moléculas de señalización del sistema endocrino , aunque a menudo regulan la secreción de las demás a través de la señalización local (p. Ej., Islote de células de Langerhans ) y la mayoría también se expresan en tejidos con fines locales (p. Ej., Angiotensina ) o, en su defecto, moléculas relacionadas estructuralmente son (por ejemplo, PTHrP ).
  • Los neurotransmisores son moléculas de señalización del sistema nervioso , que también incluyen neuropéptidos y neuromoduladores . Los neurotransmisores como las catecolaminas también son secretados por el sistema endocrino a la circulación sistémica.
  • Las citocinas son moléculas de señalización del sistema inmunológico , con un papel primario paracrino o yuxtacrino, aunque durante respuestas inmunitarias significativas pueden tener una fuerte presencia en la circulación, con efecto sistémico (alterando el metabolismo del hierro o la temperatura corporal ). Los factores de crecimiento pueden considerarse citocinas o una clase diferente.

Las moléculas de señalización pueden pertenecer a varias clases químicas: lípidos , fosfolípidos , aminoácidos , monoaminas , proteínas , glicoproteínas o gases . Las moléculas de señalización que se unen a los receptores de superficie son generalmente grandes e hidrófilas (p. Ej. , TRH , vasopresina , acetilcolina ), mientras que las que entran en la célula son generalmente pequeñas e hidrófobas (p. Ej. , Glucocorticoides , hormonas tiroideas , colecalciferol , ácido retinoico), pero las excepciones importantes para ambos son numerosas, y una misma molécula puede actuar tanto a través del receptor de superficie como de manera intracrina para diferentes efectos. [19] En la señalización intracrina, una vez dentro de la célula, una molécula de señalización puede unirse a receptores intracelulares , otros elementos o estimular la actividad enzimática (por ejemplo, gases). La acción intracrina de las hormonas peptídicas sigue siendo un tema de debate. [20]

Algunas células del cuerpo humano producen sulfuro de hidrógeno en pequeñas cantidades y tiene una serie de funciones de señalización biológica. Actualmente, solo se sabe que otros dos gases de este tipo actúan como moléculas de señalización en el cuerpo humano: el óxido nítrico y el monóxido de carbono . [21]

En plantas [ editar ]

La señalización en las plantas ocurre a través de hormonas vegetales , fitocromos , criptocromos , etc.

Familias importantes de hormonas vegetales son auxina, citoquinina, giberelina, etilina, ácido jasmónico, ácido salicílico, estrigolactonas, poliaminas, óxido nítrico, hormonas peptídicas, etc. También se ha informado de la translocación del ARN [22].

Receptores de señalización [ editar ]

Artículo principal: Receptor (bioquímica)
Ver también: ligando (bioquímica) , cinética de receptor-ligando , receptor nuclear y dominio de unión al ADN
Principio de funcionamiento del receptor transmembrana

Las células reciben información de sus vecinas a través de una clase de proteínas conocidas como receptores . Los receptores pueden unirse con algunas moléculas (ligandos) o pueden interactuar con agentes físicos como luz, temperatura mecánica, presión, etc. Algunos receptores están unidos a la membrana y algunos receptores son citosólicos. Un gran número de receptores citosólicos pertenecen a la superfamilia citoplásmica nuclear.

Algunos receptores transmembrana importantes están voltaje cerrados canales iónicos , por ligando canales iónicos , receptores Siete hélice o GPCRs , dos receptores de componentes , receptores de citoquinas , receptor de la tirosina quinasa del receptor, de la tirosina quinasa vinculada, Receptor serina treonina quinasa , Receptor tirosina fosfatasa , ciclasa receptor guanilil , Receptor ligado a esfingominasa, integrina , selectina , cadherina , etc. [23]

Notch es una proteína de la superficie celular que funciona como receptor. Los animales tienen un pequeño conjunto de genes que codifican proteínas de señalización que interactúan específicamente con los receptores Notch y estimulan una respuesta en las células que expresan Notch en su superficie. Las moléculas que activan (o, en algunos casos, inhiben) los receptores pueden clasificarse en hormonas, neurotransmisores , citocinas y factores de crecimiento , en general denominados ligandos de receptores . Se sabe que las interacciones ligando-receptor, como la interacción del receptor Notch, son las principales interacciones responsables de los mecanismos de señalización celular y la comunicación. [24]

Como se muestra en la Figura 2 (arriba, izquierda), la muesca actúa como receptor de ligandos que se expresan en células adyacentes. Si bien algunos receptores son proteínas de la superficie celular, otros se encuentran dentro de las células. Por ejemplo, el estrógeno es una molécula hidrófoba que puede atravesar la bicapa lipídica de las membranas . Como parte del sistema endocrino , los receptores de estrógenos intracelulares de una variedad de tipos de células pueden ser activados por el estrógeno producido en los ovarios .

Existen varios receptores transmembrana [25] [26] para moléculas pequeñas y hormonas peptídicas, [27] así como receptores intracelulares para hormonas esteroides, que dan a las células la capacidad de responder a un gran número de estímulos hormonales y farmacológicos. En las enfermedades, a menudo, las proteínas que interactúan con los receptores se activan de forma aberrante, lo que da como resultado señales posteriores activadas constitutivamente. [28]

Para varios tipos de moléculas de señalización intercelular que no pueden penetrar la membrana celular hidrófoba debido a su naturaleza hidrófila, el receptor diana se expresa en la membrana. Cuando una molécula de señalización de este tipo activa su receptor, la señal se transporta al interior de la célula, normalmente por medio de un segundo mensajero, como el cAMP . [29] [30]

La interacción receptor-ligando se puede clasificar como: [31]

  • Agonismo : es cuando un ligando aumenta la actividad de un ligando. El agonismo se demuestra en ausencia de cualquier otro ligando que compita por el mismo receptor.
  • Agonismo inverso : cuando un receptor es constitutivamente activo y el ligando suprime o inhibe la actividad constitutiva.
  • Antagonismo : En presencia del ligando agonista, la molécula antagonista dificulta la activación del receptor por parte del ligando.
  • Agonismo parcial : es cuando un ligando muestra agonismo, pero a pesar de aumentar la dosis del ligando, la activación del receptor no alcanza el estado de activación total.
  • Agonismo inverso parcial : cuando un receptor es constitutivamente activo, y a pesar de aumentar la dosis del ligando, la actividad del receptor disminuye pero no se vuelve completamente inactivo.
  • Agonismo proteico : los agonistas proteicos pueden actuar como agonistas o agonistas inversos en función de si el receptor ya está inactivo (quiescente) o ya está activo. [32]
  • Agonismo sesgado  : cuando un receptor actúa sobre más de una variante de la siguiente molécula en la cadena de transducción; y la unión con un agonista favorece sólo una de las posibles vías de transducción.

Vías de señalización [ editar ]

Más información: Lista de vías de señalización
Breve descripción general de algunas vías de señalización (basadas en familias de receptores)
Familia de receptoresEjemplo de ligandos / activadores (soporte: receptor para él)Ejemplo de efectoresEfectos posteriores adicionales
Canales de iones controlados por ligandoAcetilcolina
(como el receptor nicotínico de acetilcolina ),		Cambios en la permeabilidad de la membrana.Cambio en el potencial de membrana
Receptor de siete hélicesLuz ( rodopsina ),
dopamina ( receptor de dopamina ),
GABA ( receptor de GABA ),
prostaglandina ( receptor de prostaglandina ), etc.		Proteína G triméricaAdenilato ciclasa ,
cGMP fosfodiesterasa,
canal iónico controlado por proteína G , etc.
Frizzled (tipo especial de receptor 7Helix)WntDesaliñado , axina - APC, GSK3-beta - Beta cateninaLa expresion genica
Dos componentesActivadores diversosHistidina quinasaRegulador de respuesta: movimiento flagelar, expresión genética
Receptor de tirosina quinasaInsulina ( receptor de insulina ),
EGF ( receptor de EGF ),
FGF- Alfa, FGF-Beta, etc. ( receptores de FGF )		Ras , MAP-quinasas , PLC , PI3-QuinasaCambio de expresión genética
Receptores de citocinasEritropoyetina,
hormona de crecimiento ( receptor de hormona de crecimiento ),
IFN-Gamma ( receptor de IFN-Gamma ), etc.		Quinasa JAKFactor de transcripción STAT - Expresión genética
Receptores ligados a tirosina quinasaComplejo MHC-péptido - TCR, Antígenos - BCRTirosina quinasa citoplasmáticaLa expresion genica
Receptor de serina / treonina quinasaActivina ( receptor de activina ),
inhibina ,
proteína morfogenética ósea ( receptor de BMP ),
TGF-beta		Factores de transcripción de SmadControl de la expresión génica
Guanilil ciclasa de membranaPéptido natriurético auricular ,
péptido de huevo de erizo de mar , etc.		cGMPRegulación de quinasas y canales- Acciones diversas
Guanilil ciclasa citoplasmáticaÓxido nítrico ( receptor de óxido nítrico )cGMPRegulación de canales gated cGMP, quinasas
Receptores ligados a esfingomielinasaIL-1 ( receptor de IL-1 ),
TNF ( receptores de TNF )		Quinasas activadas con ceramidaLa expresion genica
IntegrinasFibronectinas , otras proteínas de la matriz extracelularTirosina quinasa no receptoraRespuesta diversa
Receptores de esteroides citoplasmáticosHormonas esteroides , hormonas
tiroideas ,
ácido retinoico, etc.		Trabajar como / interactuar con factores de transcripciónLa expresion genica

. [33] [34]

Descripción general de las vías de transducción de señales
Figura 3. Componentes clave de una vía de transducción de señales (se muestra la vía MAPK / ERK )

En algunos casos, la activación del receptor causada por la unión del ligando a un receptor se acopla directamente a la respuesta de la célula al ligando. Por ejemplo, el neurotransmisor GABA puede activar un receptor de la superficie celular que forma parte de un canal iónico . La unión de GABA a un receptor GABA A en una neurona abre un canal iónico selectivo de cloruro que forma parte del receptor. La activación del receptor GABA A permite que los iones de cloruro cargados negativamente se muevan hacia la neurona, lo que inhibe la capacidad de la neurona para producir potenciales de acción.. Sin embargo, para muchos receptores de la superficie celular, las interacciones ligando-receptor no están directamente relacionadas con la respuesta de la célula. El receptor activado debe primero interactuar con otras proteínas dentro de la célula antes de que se produzca el efecto fisiológico final del ligando sobre el comportamiento de la célula. A menudo, el comportamiento de una cadena de varias proteínas celulares que interactúan se altera después de la activación del receptor. El conjunto completo de cambios celulares inducidos por la activación del receptor se denomina mecanismo o vía de transducción de señales . [35]

En el caso de la señalización mediada por Notch, el mecanismo de transducción de señales puede ser relativamente simple. Como se muestra en la Figura 2, la activación de Notch puede hacer que la proteína Notch sea alterada por una proteasa . Parte de la proteína Notch se libera de la membrana de la superficie celular y participa en la regulación genética . La investigación de la señalización celular implica estudiar la dinámica espacial y temporal de ambos receptores y los componentes de las vías de señalización que son activadas por receptores en varios tipos de células. [36] [37] Los métodos emergentes para el análisis de espectrometría de masas unicelular prometen permitir el estudio de la transducción de señales con resolución unicelular. [38]

En la Figura 3 se muestra una vía de transducción de señales más compleja. Esta vía implica cambios en las interacciones proteína-proteína dentro de la célula, inducidos por una señal externa. Muchos factores de crecimiento se unen a receptores en la superficie celular y estimulan a las células para que progresen a través del ciclo celular y se dividan . Varios de estos receptores son quinasas que comienzan a fosforilarse a sí mismas y a otras proteínas cuando se unen a un ligando. Esta fosforilación puede generar un sitio de unión para una proteína diferente y así inducir la interacción proteína-proteína. En la Figura 3, el ligando (llamado factor de crecimiento epidérmico o EGF) se une al receptor (llamado EGFR). Esto activa el receptor para que se fosforile a sí mismo. El receptor fosforilado se une a una proteína adaptadora ( GRB2 ), que acopla la señal a procesos de señalización posteriores. Por ejemplo, una de las vías de transducción de señales que se activan se denomina vía de la proteína quinasa activada por mitógenos (MAPK). El componente de transducción de señales etiquetado como "MAPK" en la vía se llamaba originalmente "ERK", por lo que la vía se llama vía MAPK / ERK . La proteína MAPK es una enzima, una proteína quinasa que puede unir fosfato a proteínas diana como el factor de transcripción MYC.y, por tanto, alterar la transcripción génica y, en última instancia, la progresión del ciclo celular. Muchas proteínas celulares se activan aguas abajo de los receptores del factor de crecimiento (como EGFR) que inician esta vía de transducción de señales. [ cita requerida ]

Algunas vías de transducción de señalización responden de manera diferente, dependiendo de la cantidad de señalización recibida por la célula. Por ejemplo, la proteína hedgehog activa diferentes genes, dependiendo de la cantidad de proteína hedgehog presente. [ cita requerida ]

Las rutas complejas de transducción de señales de múltiples componentes brindan oportunidades para la retroalimentación, la amplificación de la señal y las interacciones dentro de una celda entre múltiples señales y rutas de señalización. [ cita requerida ]

Señalización intra e interespecies [ editar ]

La señalización molecular puede ocurrir entre diferentes organismos, ya sean unicelulares o multicelulares. El organismo emisor produce la molécula de señalización, la segrega al medio ambiente, donde se difunde, y es detectada o internalizada por el organismo receptor. En algunos casos de señalización entre especies, el organismo emisor puede ser en realidad un anfitrión del organismo receptor, o viceversa.

La señalización intraespecie ocurre especialmente en bacterias , levaduras , insectos sociales , pero también en muchos vertebrados . Las moléculas de señalización utilizadas por los organismos multicelulares a menudo se denominan feromonas . Pueden tener propósitos tales como alertar contra el peligro, indicar el suministro de alimentos o ayudar en la reproducción. [39] En organismos unicelulares como las bacterias, la señalización se puede utilizar para "activar" pares desde un estado inactivo , mejorar la virulencia , defenderse de los bacteriófagos , etc. [40] En la detección de quórum, que también se encuentra en los insectos sociales, la multiplicidad de señales individuales tiene la potencialidad de crear un ciclo de retroalimentación positiva, generando una respuesta coordinada. En este contexto, las moléculas de señalización se denominan autoinductores . [41] [42] [43] Este mecanismo de señalización puede haber estado involucrado en la evolución de organismos unicelulares a multicelulares. [41] [44] Las bacterias también utilizan la señalización dependiente del contacto, sobre todo para limitar su crecimiento. [45]

La señalización molecular también puede ocurrir entre individuos de diferentes especies. Esto se ha estudiado particularmente en bacterias. [46] [47] [48] Diferentes especies bacterianas pueden coordinarse para colonizar un huésped y participar en la detección de quórum común. [49] Se están investigando estrategias terapéuticas para interrumpir este fenómeno. [50] [51] También se cree que las interacciones mediadas a través de moléculas de señalización ocurren entre la flora intestinal y su huésped, como parte de su relación comensal o simbiótica . [51] [52] Los microbios gramnegativos despliegan vesículas de la membrana externa bacterianapara la señalización intra e interespecífica en entornos naturales y en la interfaz huésped-patógeno .

Además, la señalización entre especies se produce entre organismos multicelulares. En Vespa mandarinia , los individuos liberan un aroma que dirige a la colonia hacia una fuente de alimento. [53]

En las plantas, la señalización entre especies es particularmente importante en la simbiosis micorrízica y la simbiosis de nódulos radiculares. En ambas simbiosis, la quinasa tipo receptor (RLK), las proteínas G, las MAP-quinasas y el Ca 2+ desempeñan un papel muy importante [54].

Modelos computacionales [ editar ]

Los enfoques recientes para comprender mejor los elementos de la diafonía de la vía, la unión compleja de ligando-receptor y la dinámica de la red de señalización han sido ayudados por el uso de enfoques de biología de sistemas . [55] Los modelos computacionales a menudo tienen como objetivo recopilar información de la literatura publicada para generar un conjunto coherente de componentes de señalización y sus interacciones asociadas. [56] El desarrollo de modelos computacionales permite un sondeo más profundo de las vías de señalización celular a nivel global manipulando diferentes variables y evaluando sistémicamente la respuesta resultante. [57]El uso de modelos analíticos para el estudio de la transducción de señales se ha aplicado en gran medida en los campos de la farmacología y el descubrimiento de fármacos para evaluar las interacciones receptor-ligando y la farmacocinética , así como el flujo de metabolitos en grandes redes. [7] Una estrategia comúnmente aplicada para modelar los mecanismos de señalización celular es mediante el uso de modelos de ecuaciones diferenciales ordinarias (ODE) expresando la concentración dependiente del tiempo de una molécula de señalización en función de otras moléculas corriente abajo y / o corriente arriba dentro de la vía. [58] Ya se han aplicado modelos de ODE para el análisis dinámico de la proteína quinasa activada por mitógenos , el receptor alfa de estrógeno y el MTOR.vías de señalización, entre muchas otras. [59] [60] [61]

Ver también [ editar ]

  • Proteína adaptadora
  • Proteína de andamio
  • Biosemióticos
  • Cognición celular molecular
  • Comunicación celular (biología)
  • Diafonía (biología)
  • Vesículas de la membrana externa bacteriana
  • Tráfico de vesículas de membrana
  • Interfaz huésped-patógeno
  • Vía de señalización MAPK
  • Vía de señalización Wnt
  • Vía de señalización del erizo
  • Ácido retinoico
  • Vía de señalización de TGF beta
  • Vía de señalización JAK-STAT
  • Vía dependiente de cAMP
  • Camino de Imd
  • Señal de localización
  • Dinámica proteica
  • Transducción de señales
  • Biologia de sistemas
  • Señalización de lípidos
  • Señalización redox
  • Cell Signaling Technology , una empresa de producción y desarrollo de anticuerpos
  • Netpath : un recurso curado de vías de transducción de señales en humanos
  • Lenguaje abierto de biología sintética
  • Redes a nanoescala : aprovechando la señalización biológica para construir redes de comunicación in vivo ad hoc
  • Modelo de solitón en neurociencia: comunicación física a través de ondas sonoras en membranas

Referencias [ editar ]

  1. ^ Vu TQ, de Castro RM, Qin L (14 de marzo de 2017). "Cerrar la brecha: dispositivos de microfluidos para la comunicación célula-célula de corta y larga distancia" . Laboratorio en un chip . 17 (6): 1009–1023. doi : 10.1039 / c6lc01367h . PMC  5473339 . PMID  28205652 .
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Enlaces externos [ editar ]

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  • Cell + Communication en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  • Proyecto de vías de señalización : base de conocimientos de generación de hipótesis de señalización celular construida utilizando conjuntos de datos transcriptómicos archivados biocurados y ChIP-Seq