Fundamentos de la transducción de señales hormonales
La transmisión de la señal hormonal en la célula diana siempre comienza cuando la hormona (también llamada mensajero primario) encuentra su receptor específico. Tan pronto como se combinan, se produce un cambio obligatorio en la estructura espacial, es decir, en la conformación del receptor. La molécula renovada comienza a interactuar activamente con otras macromoléculas intracelulares. Este proceso de acoplamiento molecular se denomina transducción de señales. Como resultado, se genera una potente señal que regula la respuesta celular.
El resultado de dicha cascada de eventos es siempre un cambio en la velocidad de las reacciones metabólicas. La célula logra esto a través de dos vías principales:
- Se altera la actividad de las enzimas ya existentes (por ejemplo, mediante su modificación química).
- Se altera la cantidad de enzimas (al potenciar o reprimir su síntesis).
La vía exacta que seguirá la señal depende directamente de la localización del receptor: en la membrana o dentro de la célula.
Transmisión de señales a través de receptores de membrana
Los receptores integrados en la membrana plasmática reciben señales de aquellas hormonas que no pueden penetrar en el interior de la célula. Este grupo de ligandos incluye las hormonas peptídicas, la adrenalina y las hormonas de acción local (citocinas, eicosanoides). El mecanismo de su acción se implementa a través de dos vías principales.
Vía a través de proteínas G y segundos mensajeros
- Unión de la hormona al receptor en la superficie de la membrana.
- Activación de la proteína G específica.
- Activación de enzimas efectoras: adenilato ciclasa, guanilato ciclasa o fosfolipasa C.
- Formación de mensajeros secundarios (mediadores). Estos pueden ser AMPc, GMPc, trifosfato de inositol (IP3), diacilglicerol (DAG) e iones de Ca²⁺.
- Activación de proteínas quinasas bajo la acción de los segundos mensajeros.
- Fosforilación de proteínas dentro de la célula.
- Resultado: cambio en la actividad funcional de las proteínas, lo que conduce a una alteración en la tasa metabólica.
Vía a través de autofosforilación Esta vía es característica de los receptores que poseen actividad tirosina kinasa intrínseca.
- La hormona se une al receptor.
- Se produce la autofosforilación del propio receptor.
- Se desencadena una potente cascada de fosforilación de diversas proteínas intracelulares.
- Se activan enzimas y factores de transcripción.
- Resultado: cambio en la cantidad de proteínas sintetizadas (y en su actividad funcional), lo que modifica la velocidad del metabolismo.
Acción a través de receptores intracelulares
Si la hormona es capaz de atravesar la membrana celular, sus receptores se localizan en el interior: en el citosol o en el núcleo celular. Los ligandos típicos para este mecanismo son las hormonas esteroideas y la tiroxina. Su acción se desarrolla por etapas:
- Penetración libre de la hormona en el interior de la célula.
- Unión al receptor en el espacio intracelular.
- Formación de un complejo activo estable hormona-receptor.
- Transporte del complejo formado directamente al núcleo celular.
- Interacción del complejo con el ADN (se produce una unión específica a regiones reguladoras: potenciadores o silenciadores).
- Inducción (activación) o represión (supresión) de la síntesis de proteínas en la etapa de transcripción.
- Cambio en la cantidad real de proteínas y enzimas en la célula.
- Resultado: un cambio sostenido en la tasa metabólica.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué hormonas específicas actúan a través de receptores con actividad tirosina kinasa?
La hormona insulina actúa a través de receptores con actividad tirosina kinasa.
Esta hormona interactúa con receptores catalíticos, que son proteínas integrales de la membrana plasmática. El mecanismo de activación incluye las siguientes etapas:
- Unión del ligando: la unión de la insulina a las subunidades $\alpha$ provoca cambios conformacionales cooperativos.
- Activación del receptor: las subunidades $\beta$ muestran actividad tirosina kinasa.
- Transautofosforilación: una subunidad $\beta$ fosforila a la otra en los residuos de tirosina.
- Transmisión de señales: se produce la fosforilación de proteínas intracelulares, lo que altera la actividad funcional de las enzimas.
Para recordar fácilmente la localización de los receptores, piense en el «pase de acceso» de la hormona. Los péptidos y la adrenalina son «invitados» grandes o hidrófilos, y son recibidos estrictamente en la entrada (receptores de membrana). Los esteroides y la tiroxina son «de casa», atraviesan la membrana lipídica directamente hacia el interior (receptores intracelulares).
Preguntas de clases y exámenes
¿Qué hormonas actúan a través de receptores intracelulares?
Este grupo incluye las hormonas esteroideas y la tiroxina. Penetran en la célula y se unen a receptores ubicados en el citosol o en el núcleo celular.
¿Qué actúa como mensajero primario y secundario?
El mensajero primario es siempre la hormona misma. Los mediadores secundarios en el mecanismo de membrana son moléculas dentro de la célula: AMPc, GMPc, IP3, DAG y iones de calcio (Ca²⁺).
¿Cómo cambia exactamente el metabolismo celular bajo la influencia hormonal?
La velocidad del metabolismo cambia de dos maneras: ya sea alterando la actividad de enzimas ya existentes (por ejemplo, mediante su fosforilación) o cambiando su cantidad (a través de la inducción o represión de la transcripción).
Qué más repasar sobre el tema
- Características estructurales de los receptores con actividad tirosina kinasa
- Mecanismo de acción de las proteínas G y su clasificación
- El papel de los potenciadores y silenciadores del ADN en la función del complejo «hormona-receptor»
- Especificidad de la formación de segundos mensajeros: IP3 y DAG
- Diferencias en la velocidad de aparición del efecto entre las hormonas peptídicas y esteroideas
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