Biología Celular: Tema 1.2 - Interacciones Celulares y Receptores PDF

TEMA 1.2. RELACIÓN ENTRE LAS CÉLULAS Y SU ENTORNO. SEÑALIZACIÓN. RECEPTORES 1.1 INTERACCIONES CÉLULA-MATRIZ EXTRACELULAR Las interacciones entre la célula y la matriz extracelular están mediadas por receptores superficiales, las integrinas. Las integrinas son una f...

TEMA 1.2. RELACIÓN ENTRE LAS CÉLULAS Y SU ENTORNO. SEÑALIZACIÓN. RECEPTORES 1.1 INTERACCIONES CÉLULA-MATRIZ EXTRACELULAR Las interacciones entre la célula y la matriz extracelular están mediadas por receptores superficiales, las integrinas. Las integrinas son una familia de proteínas transmembrana que se unen a secuencias cortas de aminoácidos de la matriz extracelular (colágeno, fibronectina, laminina, proteoglicanos). Se produce la unión simultánea de la matriz extracelular al citoesqueleto mediante adhesiones focales y hemidesmosomas, gracias a las integrinas que actúan como mediadoras. ADHESIONES FOCALES HEMIDESMOSOMAS Las adhesiones focales se producen en célula no Los hemidesmosomas se producen en células polarizadas. polarizadas Unen la matriz extracelular por filamentos de Se suelen encontrar en la membrana basal actina e integrinas Son integrinas unidas a filamentos intermedios Proporcionan mayor rigidez y anclaje Son proteínas accesorias que estabilizan la Son integrinas unidas a proteínas accesorias unión α6-integrina y β4-integrina se unen a la lámina basal GLUCOPROTEÍNAS Colágeno: son glucoproteínas fibrosas. Es muy resistente a la tensión. Se produce en células epiteliales y fibroblastos. Hay 15 tipos con una distribución específica. Fibronectina: es importante en actividades dinámicas de desarrollo embrionario. Laminina: sus funciones son estructural, regulación de crecimiento y diferenciación de la célula. Proteoglicano: es una molécula proteica unida a GAG con cargas negativas. 1.2 INTERACCIONES CÉLULA-CÉLULA Pueden ser interacciones entre célula-célula transitorias (sistema inmune) o estables (láminas células epiteliales). Uniones adhesivas: son uniones selectivas. Se producen gracias a proteínas de adhesión celular (dependientes de cationes) Uniones estrechas: evitan el paso libre de moléculas y separan el dominio apical del basolateral Uniones tipo gap: son conexiones entre citoplasmas de células adyacentes (tejido) Plasmodesmas: sirven de unión entre células vegetales (paredes celulares). Se dan en la lámina media TIPOS DE INTERACCIONES Homofílicas: célula-célula con la misma proteína Heterofílicas: célula-células o célula-matriz extracelular con distintos componentes FAMILIA LIGANDOS QUE UNIONES CELULARES ESTABLES RECONOCE Selectinas Carbohidratos No Integrinas Matriz extracelular Adhesiones focales y hemidesmosomas Superfamilia de Ig Otras super Ig No Integrinas No Cadherinas Proteínas de Ig No Cadherinas Uniones adherentes y desmosomas UNIONES ADHESIVAS Las uniones de adhesión celular son glicoproteínas transmembrana, dentro de las que se encuentran: selectinas, integrinas, superfamilia de inmunoglobulinas (Ig) y cadherinas. Requieren cationes divalentes (Ca2+, Mg2+ o Mn2+). Selectinas: son las responsables de las interacciones transitorias con leucocitos (L-selectina), células endoteliales (E-selectina) y plaquetas (P-selectina). Cadherinas (N y P, interacción con otras células): participan en las uniones adherentes y desmosomas. Adherentes: filamentos de actina Desmosomas: desmocolina y desmogleína a filamentos intermedios UNIONES ESTRECHAS Las uniones estrechas están formadas por una red de hebras proteicas transmembranales alrededor de la célula. Son sellos efectivos del espacio extracelular, previniendo el paso libre de moléculas. Proporcionan poca fuerza adhesiva, por lo que necesitan formar el complejo de unión (uniones adherentes y desmosomas). UNIONES GAP Las uniones gap son uniones intercelulares comunicantes entre citoplasmas adyacentes. Sirven de canales para el transporte de iones y moléculas pequeñas. Acoplan actividades metabólicas y respuestas eléctricas. Están formadas por 6 conexinas (proteína transmembrana) dispuestas en un cilindro con un poro acuoso denominado conexón. PLASMODESMAS Los plasmodesmas sólo se encuentran en las células vegetales. Se producen en la lámina media (rica en pectina) de la pared vegetal, que actúa como pegamento. Las conexiones citoplasmáticas permiten la comunicación entre células adyacentes. Es un canal abierto entre citosoles de células vecinas, con extensión del retículo endoplasmático, que también pasa a través del canal. Se forman por la separación incompleta de células hijas tras la mitosis. Son estructuras dinámicas con respuesta a estímulos externos (se abren o cierran para permitir o impedir el paso de moléculas). 1.3 SEÑALIZACIÓN CELULAR-RECEPTORES Las moléculas de señalización intercelular son ligandos que ejercen sus efectos mediante la interacción con receptores celulares específicos. Estos receptores pueden ser canales iónicos, acoplados a proteínas G o acoplados a enzimas (A). Hay dos tipos de moléculas de señalización: Moléculas de señalización grandes e hidrofílicas: interaccionan con los receptores de la superficie celular Moléculas de señalización pequeñas e hidrófobas: difunden fácilmente e interactúan con los receptores situados en el interior de la célula (B) Estos complejos ligando-receptor se unen a zonas reguladoras del ADN y promueven la transcripción de nuevos productos génicos que alteran el comportamiento celular. Ligando es la señal, receptor el que la recibe y efector el que la ejecuta Las proteínas receptoras muestran especificidad de unión del ligando y de efector. Las moléculas de señalización son versátiles e inducen respuestas diferenciales. En la glándula salival (A), la acetilcolina activa un subtipo de receptor muscarínico, dando lugar a la secreción. En el músculo cardíaco (B), la activación por la acetilcolina del mismo subtipo de receptor muscarínico tiene un efecto biológico diferente, que disminuye el ritmo y la fuerza de contracción. En el músculo esquelético (C), la acetilcolina activa un subtipo de receptor diferente, el receptor nicotínico, lo que provoca la despolarización de la célula muscular y la contracción. Las moléculas de señalización en los animales operan en diversas sustancias. No todas las células responden a todas las hormonas. CORTA DISTANCIA LARGA DISTANCIA 1.3.1. TIPOS DE SEÑALIZACIÓN CÉLULA-CÉLULA Puede ser una interacción directa o a través de moléculas secretadas (endocrina, paracrina, autocrina). SEÑALIZACIÓN PARACRINA-HISTAMINA Los mastocitos y los eosinófilos de la sangre contienen un gran número de gránulos secretores llenos de histamina. En el caso de una reacción alérgica, la unión del alérgeno a un anticuerpo IgE inmovilizado en el mastocito desencadena la liberación de gránulos que contienen histamina. La histamina liberada se une a los receptores H1 endoteliales y del músculo liso para inducir la vasodilatación. Si las concentraciones son lo suficientemente altas, la histamina actúa sobre los receptores H4 de los eosinófilos para exacerbar la reacción liberando más histamina. SEÑALIZACIÓN PROTEÍNAS G Y AMP CÍCLICO Las proteinas G reciben señales de receptores superficiales y las transmiten al interior interaccionando con nucleotidos de guanina. La transmisión a una diana intracelular (enzima o canal iónico) se produce después de que el receptor sufra cambio conformacional. Transmiten señales relacionadas con hormonas, neurotransmisores, estímulos sensoriales (funciones de olfato, gusto, vista). Las proteínas G tienen 3 subunidades: α (21 subunidades), β (6) y γ (12). Son heterotriméricas. AMP CÍCLICO Son los segundos mensajeros citoplasmáticos en la señalización hormonal (los primeros son las hormonas). Activa varias vías celulares La mayor parte de los efectos están mediados por la proteína quinasa (PK) dependiente de AMPc La fosforilación de proteínas diana se revierte por las proteínas fosfatasas, regulando la respuesta a la estimulación celular El AMPc se forma a partir de la enzima adenilatociclasa Otros segundos mensajeros: GMPc, DAG, IP3, calcio y fosfoinosítidos SEÑALIZACIÓN PARACRINA-ÓXIDO NÍTRICO El NO se sintetiza a partir del aminoácido arginina mediante la enzima óxido nítrico sintasa. Participa en la dilatación de vasos sanguíneos mediada por NO unido a guanililciclasa que produce la acción de nitroglicerina La concentración más elevada de sintasa en células nerviosas del cerebro y nervios raquídeos El NO es inestable, con una vida media de unos pocos segundos La principal diana del NO es la guanililciclasa, que al unirse produce el segundo mensajero (GMPc) Puede difundirse a través de las membranas celulares y alterar la actividad de las enzimas intracelulares SEÑALIZACIÓN PARACRINA-NEUROTRANSMISORES Los neurotransmisores se liberan en la hendidura sináptica e interactúan con receptores acoplados a proteínas G o con receptores de canales iónicos en la célula postsináptica. Sólo se generará un potencial de acción en la célula postsináptica si los neuropéptidos (rojo) producen una despolarización suficiente. Se produce entre células del mismo tipo con poca separación El transporte de potencial de acción es a través de uniones GAP TIROSINA-QUINASA Y SEÑALIZACIÓN POR LAS VÍAS DE LAS QUINASAS MAP Son receptores acoplados a enzimas intracelulares ,es decir, a diferencia de las proteínas G, pueden transmitir la señal directamente al interior celular. Fosforilan proteínas sustrato en los residuos tirosina (C-terminal). Es predominante en la señalización por factores de crecimiento. Se encargan del control de crecimiento y diferenciación de las células animales. Sirven para el desarrollo de nuevos fármacos. La unión del ligando produce la dimerización del receptor y autofosforilación. La fosforilación del receptor crea sitios de unión para las moléculas de señalización posteriores. TIROSINA-QUINASA NO RECEPTORAS Se asocian con dominios citosólicos de receptores que carecen de actividad enzimática intrínseca, es decir, estimulan su actividad, pero ellos no tienen la actividad tirosina-quinasa. Las quinasas JAK activan directamente los factores de transcripción STAT Los miembros de la familia Src se asocian con receptores de citoquinas, receptores de factores de crecimiento e integrinas