Segundos Mensajeros

Sistemas de segundos mensajeros en la transducción de señales

La señalización celular es el proceso en el que una molécula señalizadora llamada ligando se une a una proteína receptora en o sobre la célula diana, desencadenando una respuesta celular específica como el crecimiento o la muerte celular.

Losligandos pequeños e hidrófobos o no polares, incluidas las hormonas esteroideas como la testosterona y la progesterona, pueden atravesar el interior hidrófobo de la membrana plasmática para unirse a los receptores intracelulares (o receptores internos) en el citoplasma e influir directamente en el ADN .

Encambio, los ligandos hidrófilos o polares, como las hormonas derivadas de aminoácidos, no pueden atravesar la membrana plasmática, por lo que necesitan transmitir la señal a otros receptores o mensajeros mediante un proceso denominado transducción de señales.

Lared a través de la cual se transmite una señal mediante la activación (o desactivación) secuencial de proteínas receptoras o segundosmensajeros se denomina vía de transducción de señales.

Definición de segundo mensajero en biología

En una vía de transducción de señales, los segundos mensajeros son pequeñas moléculas no proteicas o iones que transmiten una señal que se ha generado cuando el ligando se une al receptor de la superficie celular.

Los segundos mensajeros ayudan a la transmisión de la señal dentro de la célula modificando la actividad de las proteínas celulares diana. Al ser pequeños, los segundos mensajeros pueden propagarse rápidamente por la célula mediante difusión.

Los segundos mensajeros solublesen agua, como el AMPc, se difund en através del citosol (el líquido que llena el interior de una célula), mientras que los segundos mensajeros solubles en lípidos, como el diacilglicerol (DAG), se difunden a través de la región interna de lamembrana plasmática, donde están incrustadas otras proteínas señalizadoras.

Función del segundo mensajero

Como ya se ha dicho, la transducción de señales puede llevarse a cabo de dos maneras. La primera es mediante el reclutamiento de proteínas receptoras. Las proteínas tienen la capacidad de llevar a cabo interacciones específicas con otras proteínas, por lo que éstas realizan funciones más complejas en la transducción de señales. Por el contrario, aunque no pueden realizar funciones complejas, los segundos mensajeros son mucho más pequeños y móviles, por lo que son capaces de retransmitir y amplificar rápidamente las señales por toda la célula.

Por ello, cuando se requiere una respuesta rápida y amplia, los segundos mensajeros son más frecuentes en la vía de transducción de señales.

Los segundos mensajeros se unen a dianas proteicas específicas, modificándolas para retransmitir señales aguas abajo. Estas dianas suelen ser enzimas cuya actividad catalítica se modifica mediante la unión de segundos mensajeros. Es importante señalar que un segundo mensajero no sólo retransmite señales, sino que también las amplifica activando múltiples proteínas diana.

Ejemplos de segundos mensajeros

Analicemos algunos ejemplos destacados de segundos mensajeros. Aquí abordaremos los iones de calcio, el IP3, el DAG y el AMPc.

Iones de calcio

Losiones de calcio (^Ca2+ ) son utilizados a menudo como segundo mensajero por las células en vías activadas tanto por receptores acoplados a proteínas G como por tirosina quinasas receptoras.

Las células suelen tener concentraciones muy bajas de ^Ca2+ porque las bombas de iones de la membrana plasmática lo eliminan constantemente utilizando adenosina-5'-trifosfato (ATP). Cuando no se utiliza, el ^Ca2+ se almacena en vesículas citoplasmáticas en el retículo endoplásmico oen compartimentos de almacenamiento intracelular fuera de la célula.

Durante la transducción de señales, los canales iónicos de calcio activados por ligando permiten que cantidades mayores de ^Ca2+ presentes fuera de la célula fluyan hacia el citoplasma, aumentando la concentración citoplasmática de ^Ca2+.

El aumento de ^Ca2+ genera respuestas celulares variadas, según el tipo de célula de que se trate. Por ejemplo, la señalización del^Ca2+ provoca la liberación de insulina en las células β pancreáticas, mientras que un aumento del ^Ca2+ en las células musculares provoca contracciones musculares. Por otra parte, un aumento del ^Ca2+ en las células vegetales puede provocar el enverdecimiento en respuesta a la luz.

Trifosfato de inositol (IP3) y diacilglicerol (DAG)

La concentración de calcio en el citosol puede aumentar en respuesta a una señal enviada a través de una vía de transducción de señales que permite liberar ^Ca2+ del retículo endoplásmico de la célula.

Aguas arriba, otros dos segundos mensajeros -eltrifosfato deinositol(IP3 ) y el diacilglicerol (DAG)- intervienen en las vías que conducen a la liberación de ^Ca2+. Estos dos mensajeros se crean en la membrana plasmática mediante la escisión de un tipo específico de fosfolípido.

El IP3 viaja desde la membrana plasmática hasta el citoplasma, donde se une a los canales de calcio activados por ligando que se encuentran en el retículo endoplásmico, provocando la liberación de iones de ^Ca2+ que llevan a cabo la cascada de señales. Por otra parte, el diacilglicerol (DAG) permanece en la membrana plasmática, donde activa la proteína cinasa C (PKC). A continuación, la PKC activada fosforila residuos de serina y treonina en sus proteínas diana.

Dado que la activación del IP3 es anterior a la del calcio en estas vías, el calcio es en realidad el tercer mensajero, pero como se ha mencionado antes, los científicos utilizan segundo mensajero como término general para todas las moléculas pequeñas no proteicas que intervienen en una vía de transducción de señales.

Sistema del segundo mensajero AMP cíclico (AMPc)

Elmonofosfato de adenosina cíclico ( AMPc) es otro ejemplo de segundo mensajero. El AMPc es producido por la adenilil ciclasa -unaenzima incrustada en la membrana plasmática- a partir del trifosfato de adenosina (ATP).

Cuando el AMPc se une y activa una enzima llamada cinasa dependiente de AMPc (cinasa A), la cinasa A activa fosforila (y por tanto activa) los residuos de serina y treonina de las proteínas diana. Muchos tipos diferentes de células contienen A-cinasa, y las proteínas diana en cada tipo de célula difieren, dando lugar a respuestas diferentes al AMPc en las distintas células.

Fig. 1 Este diagrama muestra cómo funciona el AMPc como segundo mensajero en una vía de transducción de señales.