En biología , la señalización celular ( señalización celular en inglés británico ) o comunicación celular es la capacidad de una célula para recibir, procesar y transmitir señales con su entorno y consigo misma. [1] [2] [3] Es una propiedad fundamental de todas las células de todos los organismos vivos, como bacterias, plantas y animales. [4] Las señales que se originan en 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). Las señales químicas pueden ser hidrófobas o hidrófilas. La señalización celular puede ocurrir en distancias cortas o largas y, como resultado, se puede clasificar como autocrina , yuxtacrina , intracrina , paracrina o endocrina . Las moléculas de señalización pueden sintetizarse a partir de diversas rutas 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 pueden detectar señales químicas o estímulos físicos. Los receptores son generalmente proteínas ubicadas en la superficie celular o dentro del interior de la célula, como el citoplasma , los orgánulos y el núcleo . Los receptores de la superficie celular generalmente se unen a señales extracelulares (o ligandos ), lo que provoca un cambio conformacional en el receptor que lo lleva a iniciar la actividad enzimática o abrir o cerrar la actividad del canal iónico . Algunos receptores no contienen dominios enzimáticos o de tipo canal, 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 química, que puede activar directamente un canal iónico ( canal iónico controlado por ligando ) o iniciar una cascada de segundo sistema mensajero que propaga la señal a través de la célula. Los sistemas de segundo mensajero pueden amplificar una señal, en la que la activación de algunos receptores da como resultado la activación de múltiples mensajeros secundarios, amplificando así la señal inicial (el primer mensajero). Los efectos posteriores de estas vías de señalización pueden incluir actividades enzimáticas adicionales tales como escisión proteolítica , fosforilación , metilación y ubiquitinilación .
Cada célula está programada para responder a moléculas de señal extracelulares específicas, [5] y es la base del desarrollo , reparación de tejidos , inmunidad y homeostasis . Los errores en la señalización de interacciones pueden causar enfermedades como cáncer , autoinmunidad y diabetes . [6] [7] [8] [9]
En muchos organismos pequeños, como las bacterias , la detección de quórum permite a los individuos comenzar 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 funciona tanto en bacterias grampositivas como gramnegativas, y tanto dentro como entre especies. [11]
En los mohos limosos , las células individuales conocidas como amebas se agregan para formar cuerpos fructíferos y, finalmente, esporas, bajo la influencia de una señal química, originalmente llamada acrasina . Los individuos se mueven por quimiotaxis , es decir, son atraídos por el gradiente químico. Algunas especies utilizan AMP cíclico como señal; otros como Polysphondylium violaceum utilizan otras moléculas, en su caso el éster etílico de N-propionil-gamma-L-glutamil-L-ornitina-delta-lactama, apodado glorina. [12]