Clasificación de los receptores de membrana
Una molécula señalizadora, o primer mensajero (por ejemplo, una hormona peptídica), normalmente no penetra en el interior de la célula. Se une a un receptor específico en la membrana. Según el mecanismo de acción, se distinguen tres grupos principales de receptores:
- Ionotrópicos (formadores de canales): contienen una subunidad que se une a la molécula señalizadora y forma un canal iónico. Un ejemplo típico es el receptor de acetilcolina en la membrana postsináptica.
- Catalíticos: poseen actividad enzimática propia, que se manifiesta tras la unión del ligando. Por ejemplo, el receptor de insulina tiene actividad tirosina cinasa.
- Metabotrópicos (GPCR — receptores acoplados a proteína G):transmiten la señal a enzimas intracelulares blanco (adenilato ciclasa o fosfolipasa C) con la participación de proteínas G de membrana. A este grupo pertenecen los receptores de adrenalina y glucagón.
Segundos mensajeros
Los segundos mensajeros (intracelulares) son moléculas de masa pequeña y alta velocidad de difusión en el citosol. La concentración de estas sustancias cambia en respuesta a la unión de la hormona primaria con el receptor. Su tarea principal es modificar la actividad de las proteínas citosólicas.
Segundos mensajeros clave:
- AMPc (adenosín-3',5'-monofosfato cíclico) — se forma a partir del ATP por la acción de la adenilato ciclasa.
- IP₃ (inositol-1,4,5-trifosfato) — se forma a partir del fosfolípido de membrana PIP₂ por la acción de la fosfolipasa C. Abre los canales de calcio del RE.
- Ca²⁺ (iones de calcio) — se liberan por la acción del IP₃.
- DAG (diacilglicerol) — actúa en conjunto con el calcio.
- GMPc (guanosín-3',5'-monofosfato cíclico).
Sistemas de transducción de señales a través de proteína G
La interacción de la hormona con los receptores serpentinos (7-TMS) desencadena uno de los dos sistemas principales de transducción de señales. En ambos sistemas, la actividad de la enzima de membrana disminuye gracias a la actividad GTPasa de la subunidad $\alpha$ de la proteína G (se produce la hidrólisis de GTP a GDP).
| Característica | Sistema de la adenilato ciclasa | Sistema del inositol trifosfato |
|---|---|---|
| Ejemplos de mensajeros | Glucagón, adrenalina (a través de receptores $\beta$) | Vasopresina, angiotensina II, adrenalina ($\alpha_1$) |
| Tipo de proteína G | Proteína $G_s$ (subunidad $\alpha$) | Proteína $G_q$ (subunidad $\alpha$) |
| Enzima del sistema | Adenilato ciclasa | Fosfolipasa C |
| Segundos mensajeros | AMPc | IP₃, DAG, $Ca^{2+}$ |
| Enzima blanco | Proteína cinasa A (PKA) | Proteína cinasa C (PKC), calmodulina |
| Disminución de la concentración de mensajeros | Hidrólisis del AMPc por la enzima fosfodiesterasa | Desfosforilación del IP₃, bombeo de $Ca^{2+}$ hacia el RE |
Tipos de interacción de las hormonas con la célula
Una diferencia fisiológica importante en la acción de las hormonas radica en la velocidad y duración de la respuesta generada. Esto depende directamente de la localización del receptor:
- Receptores de membrana: característicos de las hormonas peptídicas, que no penetran en el interior de la célula. La respuesta a su acción se desarrolla rápidamente, pero el efecto es efímero.
- Receptores intracelulares: característicos de las hormonas esteroideas y tiroideas. Estas moléculas atraviesan libremente la bicapa lipídica. La respuesta a su unión se forma lentamente, pero persiste durante mucho tiempo.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué mediadores y hormonas actúan a través de receptores ionotrópicos?
Los siguientes mediadores actúan a través de receptores ionotrópicos (las hormonas no se mencionan en este contexto):
- Acetilcolina — actúa a través de receptores nicotínicos (en sinapsis colinérgicas y neuromusculares).
- GABA — interactúa con los receptores GABA$_A$, abriendo canales de cloro y provocando la hiperpolarización de la membrana.
- Glicina — actúa a través de receptores de glicina mediante un mecanismo similar al del GABA.
¿Qué estructura tiene la proteína G de membrana?
En los materiales proporcionados solo se describe la presencia de la subunidad alfa en la estructura de la proteína G.
- Subunidad $\alpha$ — posee actividad GTPasa (realiza la hidrólisis de GTP a GDP), lo que causa la disminución de la actividad de la enzima del sistema de señalización.
Dependiendo del tipo ($G_s$ o $G_q$), la subunidad $\alpha$ actúa como una proteína que activa la enzima (adenilato ciclasa o fosfolipasa C).
¿Qué función específica realiza el diacilglicerol (DAG) en la transmisión de señales?
La función principal del diacilglicerol (DAG) consiste en activar la enzima proteína cinasa C (PKC).
- Unión a la enzima — el DAG ocupa centros específicos en la proteína cinasa C.
- Cambio de afinidad — la unión del DAG aumenta aún más la afinidad de la proteína cinasa C por los iones de calcio.
Como resultado, en la cara interna de la membrana se forma un complejo cuaternario activo (PKC · $Ca^{2+}$ · Fosfolípido · DAG), el cual fosforila enzimas intracelulares específicas.
La relación entre enzimas y cinasas se puede recordar por sus letras iniciales: la enzima Adenilato ciclasa activa a la proteína cinasa A, y la Fosfolipasa C (a través de segundos mensajeros) a la proteína cinasa C.
Preguntas de clases y exámenes
¿Cuál es la diferencia entre los efectos de los receptores intracelulares y los de membrana?
Los receptores intracelulares (esteroideos, hormonas tiroideas) producen un efecto lento pero prolongado. Los receptores de membrana (hormonas peptídicas) proporcionan una respuesta rápida pero de corta duración.
¿Cómo se inactiva el sistema de la adenilato ciclasa?
La enzima de membrana se desactiva debido a la actividad GTPasa de la subunidad alfa de la proteína G. El segundo mensajero en sí (AMPc) es degradado a AMP por la enzima fosfodiesterasa.
¿Qué función cumple el segundo mensajero $IP_3$?
El inositol-1,4,5-trifosfato (IP3) abre los canales de calcio del retículo endoplásmico (RE), lo que provoca un aumento drástico en la concentración de iones de calcio en el citosol de la célula.
Qué más repasar sobre el tema
- Estructura y funcionamiento de los receptores 7-TMS (serpentinos)
- Ciclo de activación e inactivación de la subunidad alfa de las proteínas G
- Mecanismo de activación de la proteina cinasa A y fosforilación de proteínas diana
- Papel de la fosfodiesterasa en la regulación de los niveles de nucleótidos cíclicos
- Calmodulina y cascadas enzimáticas dependientes de calcio
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