Transducción de Señales
Las señales extracelulares (hormonas, neurotransmisores,...) llegan a la membrana celular ('cell membrane') e interaccionan con receptores específicos (en rojo). Como consecuencia de esta interacción, se producen cambios en la estructura tridimensional del receptor. En este nuevo estado conformacional el receptor es capaz de activar un enzima (en naranja). El enzima activado sintetiza moléculas señalizadoras nuevas en la cara interna de la membrana y, por último, estos compuestos (denominados segundos mensajeros, 'second messengers') producen distintos cambios en el funcionamiento de la célula ('effects').
Sistemas de transducción: receptores y segundos mensajeros
Las células tienen receptores. Gran parte de éstos se localizan en la membrana plasmática, pero pueden encontrarse también en otras partes de la célula. Los receptores son moléculas complejas que interaccionan de manera específica consustancias del medio. Una vez que interaccionan con estas sustancias (p. ej. hormonas), los receptores sufren una alteración en su estructura tridimensional que ocasiona cambios en la concentración de ciertas moléculas en el interior de las células (segundos mensajeros) que median la respuesta final a las modificaciones en el medio ambiente detectadas a través de los receptores. En ciertas ocasiones, los propios receptores tienen capacidad para sintetizar los segundos mensajeros, pero más frecuentemente hacen falta otras moléculas complejas para llevar a cabo esta síntesis (previa interacción con los receptores).
El proceso de transmisión de señal afecta a una secuencia de reacciones bioquímicas dentro de la célula que se lleva a cabo a través de enzimas unidas a otras sustancias llamadas segundo mensajero. Cada proceso se realiza en intervalos de tiempo muy pequeños, como milisegundos, o en periodos más largos como algunos segundos.
En muchos procesos de transducción de señales se implican cada vez más en el evento un número creciente de enzimas y sustancias desde el inicio del estímulo, el cual parte desde la adhesión de un ligando al receptor de membrana, hasta la activación en el receptor, que convierte el estímulo en respuesta, la cual, dentro de la célula, provoca una cadena de pasos (cascada de señalización o ruta del segundo mensajero) cuyo resultado es la amplificación de la señal, es decir, que un pequeño estímulo provoca una gran respuesta celular.
En bacterias y otros organismos unicelulares, los procesos de transducción de señales permiten a las células responder a las influencias del medio ambiente que les rodea. Las células que forman los organismos multicelulares responden a una gran cantidad de estímulos químicos. Unos, como los neurotransmisores, las hormonas y los factores de crecimiento, son producidos por las propias células del organismo y alcanzan a las células diana a través del medio interno. Otros, aunque también alcanzan a las células a través del medio interno proceden del exterior como el oxígeno, un gran número de nutrientes, estímulos olfatorios y gustatorios que generan respuestas específicas en ciertos grupos celulares.
La gran variedad de señales físicoquímicas a las que las células pueden responder, haría pensar en una amplia diversidad de mecanismos de transducción de señal. Sin embargo, la evolución ha seleccionado y perfeccionado sólo una serie limitada de cadenas de eventos que son capaces de generar la respuesta apropiada a cada estímulo en diferentes tipos celulares. Esta convergencia en unas pocas cadenas de transducción comunes a plantas y animales ocurre en primer lugar en los receptores celulares.
Los receptores celulares presentan en su estructura dos regiones o dominios funcionales bien diferenciados. Uno de reconocimiento o detección de los estímulos, que presenta una diversidad paralela a la de los estímulos, y otro dominio efector que pertenece a unos pocos tipos fundamentales, por lo que la secuencia de eventos que son capaces de iniciar son limitados.
En el extremo final de la cadena de transducción se encuentran las maquinarias celulares responsables de generar las respuestas. Cada tipo celular presenta maquinarias efectoras específicas, de tal forma que las señales generadas en la cascada de transducción de dos o más estímulos, aún siendo idénticos, activa en cada estirpe celular una respuesta distinta y que es definitoria del tipo celular. Por tanto, los rasgos fundamentales de una cascada de transducción en un sistema celular dado, tienen un carácter casi universal, porque los mismos eventos ocurren en gran variedad de sistemas celulares y frente a una gran diversidad de estímulos. Por lo tanto, la detección de estímulos y la respuesta a los mismos en todas los seres vivos, depende dentro de las células de las señales de transducción.
Las señales externas a la célula de diferente naturaleza físico-química producen una regulación de determinados genes en su núcleo celular, por medio de un conjunto de mecanismos que comprenden:
La captación de las señales externas en la superficie celular mediante los receptores celulares.
La generación y la transmisión intracelular de las señales por medio de interacciones proteína-proteína.
La ejecución de la respuesta a través de una modificación de la actividad de los genes.
Vías de transducción de señales inducidas por el TCR
Una vía principal es la primera señal donde interviene TCR, CD3 (transductor), CD4/8 (correceptores), y moléculas accesorias (para amplificar).
Esta primera señal ocurre cuando el TCR reconoce la molécula de MHC con el péptido, el CD4 (coreceptor) va a inducir una serie de señales al unirse al MHC II, ahora la CD4 está asociada a una kinasa que se activa.
Las CD3 por otra parte tienen un conjunto de secuencias en el citoplasma que son secuencias activadoras que contienen tyrosinas (ITAM: motivo de activación en tyr de los immunoreceptores). Estos motivos al tener tyr se fosforilan y esto es esencial para la transducción de señales. Se asocian kinasas (LCK) al coreceptor y las CD3 tb reclutan kinasas. Estas kinasas fosforilan a los CD3 en sus ITAM.
Las primeras señales van a ser mediadas por el reclutamiento de kinasas que fosforilan los ITAM.
Los ITAM fosforilados reclutan ZAP-70 (importante y específico de cels T) que es la kinasa que inicia tres vías de señalización.
ZAP-70 al unirse a las tyr-P (de las cadenas ξ del CD3) se le unen prots adaptadoras. Si ZAP-70 no se activa no habrá activación de cels T.
ZAP-70 puede fosforilar distintos sustratos (prots intermediarias): prots que se acercan a la mb, y entre ellas hay la fosfolipasa Cγ y una segunda llamada RAS (intercanviadora de GTPÞGDP).
Vía de transducción de señales inducidas por PI-PLCg1
La fosfolipasa es capaz de hidrolizar PIP2 (fosfatidilinositol difosfat) y dar DAG y el IP3 (inositol 3 fosfat).
Así se abren dos cascadas distintas de señalización. El DAG atrae a la PKC a la mb.
El IP3 abre canales de Ca del RE y permite que salga Ca en el citosol (por el IP3) así aumenta la concentración de calcio en el citosol, esencial para la activación de multitud de ez dependientes de Ca que activarán un factor de transcripción llamano NFAT y éste entra en el núcleo.
El DAG atrae a la mb a la PKC que con el aumento de Ca se activa y activa un factor de transcripción importante llamado: NFkB que hará respuesta celular.
Vía de Ras-MAPK en los LT
El ZAP-70 activa otros mediadores: prot RAS (intercambiador GTP/ GDP) que activa una cascada de kinasas: MAP kinasas que al final se trasloca al núcleo dónde activa un factor de transcripción llamado Fos.
Tres vías de señalización que dan NFAT y NFkB (son factores de transcripción completos) y el Fos (no es completo este factor de transcripción). El AP-1 no es completo, necesita Fos+Jun.
Para que esté completa la activación nos falta todavía un componente que viene dado por la segunda señal.
Transducción de señales coestimuladoras
La segunda señal (dada por CD28) activa VAV (otro intercambiador GTP/GDP) y se activa otra vez la vía de las MAPK pero el conjunto de kinasas son distintas y el factor de transcripción que se activa al final es distinto: JNK que en el núcleo hace que transcriba el Jun. Y forman junto con Fos el AP1 (jun+fos).
Bibliografía
http://cgmp.blauplanet.com/es-transd.html
http://www.esacademic.com/dic.nsf/eswiki/1083026
http://www.wikilearning.com/apuntes/respuesta_inmune_ii-activacion_t/11412-1
http://www.google.com/imgres?imgurl=http://articulosdemedicina.com/
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