Características de los ligandos y organización del aparato receptor
Cada célula cuenta con sistemas de transducción de señales cuya función es transformar las señales externas en cambios intracelulares. En la membrana celular, los receptores pueden encontrarse dispersos o concentrados en zonas específicas (agrupados).
Los receptores intracelulares están diseñados para interactuar con sustancias hidrófobas (lipófilas). Ejemplos clásicos de estos ligandos son las hormonas esteroideas y la tiroxina. Debido a su naturaleza química, estas moléculas no necesitan transportadores de membrana: son capaces de difundir libremente a través de la doble capa lipídica de la membrana plasmática hacia el interior de la célula.
Características estructurales de los receptores intracelulares
Los receptores para ligandos hidrófobos se localizan dentro de la célula, ya sea en el citosol o directamente en el núcleo.
En ausencia de señal, los receptores citosólicos se encuentran en estado inactivo. Esta inactividad es mantenida por proteínas chaperonas especiales unidas al receptor. La función principal de las chaperonas es prevenir la activación prematura de la molécula receptora antes de que la hormona llegue a la célula.
Una característica estructural clave de los receptores de hormonas esteroideas y tiroideas, tanto nucleares como citosólicos, es la presencia de un dominio de unión al ADN. Es precisamente esta región proteica la que permite que el complejo hormona-receptor formado interactúe con las secuencias reguladoras del ADN en el núcleo.
Secuencia de transducción de señales (mecanismo genómico)
El proceso de transducción de señales a través de receptores intracelulares es un mecanismo nuclear que provoca cambios en la velocidad de transcripción génica. Consta de las siguientes etapas:
- Penetración: la hormona lipófila atraviesa libremente la membrana plasmática hacia el interior de la célula diana.
- Formación del complejo: en el citosol (o en el núcleo), la hormona se encuentra con su receptor. Se produce un cambio conformacional en el receptor y se forma la unidad funcional: el complejo «hormona-receptor».
- Translocación al núcleo: si el complejo se formó en el citosol, se desplaza hacia el interior del núcleo.
- Unión al ADN: el complejo se une a una secuencia nucleotídica reguladora específica. Puede tratarse de un potenciador (enhancer) o de un silenciador (silencer).
- Regulación de la ARN polimerasa: la interacción del complejo con el ADN altera la accesibilidad del promotor para la enzima ARN polimerasa. Al unirse a un potenciador, la accesibilidad aumenta; al unirse a un silenciador, disminuye.
- Modificación de la transcripción: como resultado, se activa o se inhibe la transcripción (síntesis de ARNm) de genes estructurales específicos.
- Procesamiento y exportación: las moléculas de ARNm maduras sintetizadas salen del núcleo hacia el citosol.
- Traducción: en los ribosomas del citoplasma, basándose en el ARNm, tiene lugar la biosíntesis molde: aumenta o disminuye la velocidad de traducción de proteínas específicas.
- Efecto biológico: la modificación en la cantidad de proteínas sintetizadas afecta directamente al metabolismo y al estado funcional de las células diana.
Ejemplo de efecto: acción del calcitriol
El mecanismo de acción del calcitriol es un ejemplo clásico de la vía de señalización citosólica (genómica).
El calcitriol, al ser una hormona lipófila, atraviesa libremente la membrana de la célula diana (el enterocito). En el citoplasma o en el núcleo, se une a un receptor intracelular específico. El complejo hormona-receptor resultante se dimeriza y es transportado al núcleo.
En el núcleo, el complejo se une a regiones reguladoras del ADN denominadas elementos de respuesta a hormonas (HRE). Esto provoca la activación de la transcripción de un gen específico que codifica la proteína transportadora de iones de calcio.
A continuación, en el citoplasma, tiene lugar el proceso de traducción en los ribosomas. Se sintetizan proteínas específicas fijadoras de calcio (calbindinas), las cuales modifican en última instancia el metabolismo celular para garantizar el cumplimiento de su función biológica.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué clases de hormonas actúan como ligandos de los receptores intracelulares?
Los ligandos de los receptores intracelulares son sustancias hidrófobas (lipófilas).
Entre las hormonas que actúan a través de receptores intracelulares se encuentran:
- Hormonas esteroideas.
- Hormonas tiroideas (por ejemplo, la tiroxina).
Estas moléculas son capaces de atravesar libremente la bicapa lipídica de la membrana plasmática e interactuar con receptores en el citosol o en el núcleo.
¿De qué dominios funcionales consta la molécula de un receptor intracelular?
En las fuentes solo se menciona el dominio de unión al ADN.
- Dominio de unión al ADN: asegura la interacción del complejo hormona-receptor con las regiones reguladoras del ADN en el núcleo.
Para memorizar la esencia del mecanismo genómico, utiliza la regla mnemotécnica: Penetración (a través de la membrana) → Recepción (en el citosol) → Translocación (al núcleo) → Intercambio de transcripción / modificación de la transcripción (unión al ADN).
Preguntas de clases y exámenes
¿Por qué las hormonas esteroideas no utilizan receptores de membrana?
Los esteroides son sustancias hidrófobas (lipófilas). Se disuelven fácilmente en la bicapa lipídica de la membrana celular y la atraviesan sin dificultad, por lo que sus receptores se encuentran dentro de la célula.
¿Para qué sirven las proteínas chaperonas en el citosol?
Las chaperonas mantienen el receptor intracelular en un estado inactivo. Evitan que cambie su conformación y se desplace al núcleo antes de que la molécula de hormona se le una.
¿Qué son los potenciadores y los silenciadores?
Son regiones reguladoras del ADN. La unión del complejo hormona-receptor a un potenciador aumenta la accesibilidad del gen para la ARN polimerasa (acelerando la transcripción), mientras que la unión a un silenciador la reduce.
Qué más repasar sobre el tema
- Procesamiento del ARNm antes de salir del núcleo hacia el citosol
- Mecanismo de dimerización del complejo hormona-receptor
- Diferencias entre el mecanismo nuclear y el de membrana (a través de segundos mensajeros)
- Funciones de las calbindinas en el metabolismo del enterocito
- Comparación de los tipos de señalización paracrina, sináptica e intracelular
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