Regulación de la expresión génica por hormonas

Principios de la inducción de la actividad génica

La expresión génica no ocurre de forma caótica; está estrictamente subordinada a los factores de inducción. Si el medio externo influye en el organismo a través de la temperatura o el régimen lumínico, el principal instrumento del medio interno son las hormonas. Su tarea fundamental es unificar las células dispersas de un organismo eucariota multicelular en un sistema único.

Al llegar al torrente sanguíneo, las hormonas circulan por todo el cuerpo. Sin embargo, solo responden a ellas las células Diana específicas. Es precisamente en ellas donde se desencadenan los eventos que regulan el funcionamiento de los genes específicos de tejido. En los animales se distinguen globalmente dos grandes grupos de hormonas cuyos mecanismos de acción difieren radicalmente: las esteroideas y las peptídicas.

Mecanismo de acción de las hormonas esteroideas

Los esteroides incluyen las hormonas sexuales (estrógeno, progesterona, testosterona) y los corticoesteroides (por ejemplo, los glucocorticoides, que regulan el metabolismo).

Físicamente son moléculas pequeñas solubles en lípidos, sintetizadas a partir del colesterol. Gracias a su naturaleza lipídica, no necesitan intermediarios en la frontera celular y atraviesan fácilmente de forma directa las membranas celulares.

Etapas de la regulación:

1. Penetración. La hormona abandona el sistema circulatorio y difunde a través de la membrana hacia el citoplasma de la célula Diana.
2. Formación del complejo. En el interior, la hormona se encuentra con su proteína receptora específica. Ambas se unen en un complejo activo «receptor-hormona».
3. Entrada al núcleo. El complejo formado se dirige hacia el núcleo celular y penetra en su interior a través de un poro nuclear.
4. Unión al ADN. El complejo asume el papel de factor de transcripción. Encuentra el fragmento de ADN necesario —el denominado elemento respondedor (responsivo)— y se une firmemente a él.
5. Síntesis y procesamiento. Se inicia la transcripción: sobre la matriz de ADN se ensambla el pre-ARNm. Luego, este pasa por el procesamiento (maduración) y se convierte en ARNm maduro.
6. Realización de la información. El ARNm maduro sale de vuelta al citoplasma, donde los ribosomas realizan la traducción a partir de él, ensamblando nuevas moléculas de proteína.

Mecanismo de acción de las hormonas peptídicas

Las hormonas peptídicas (insulina, prolactina, somatotropina) son de naturaleza proteica. Son hidrófilas y demasiado grandes para atravesar por sí mismas la barrera lipídica de la membrana celular. Por lo tanto, su mecanismo se basa en la transducción de señales, es decir, la transmisión de la señal desde el exterior hacia el interior.

Etapas de la regulación:

1. Recepción en la superficie. La hormona se une a un receptor unido a la membrana que «sobresale» hacia el exterior de la célula.
2. Activación de intermediarios. El contacto con la hormona cambia la forma del receptor. Esto despierta a la proteína citoplasmática interna, pasándola de un estado latente a uno activo.
3. Transducción de la señal. Se desencadena una cascada de reacciones: las proteínas activadas transmiten la señal en cadena directamente al núcleo.
4. Activación de la transcripción. La señal recibida obliga a un factor de transcripción especial a unirse al ADN.
5. Síntesis de proteínas. Al igual que con los esteroides, se estimula la síntesis de pre-ARNm, su procesamiento a ARNm, el transporte al citoplasma y, finalmente, la traducción de una nueva proteína.

De este modo, la hormona peptídica no llega por sí misma al genoma, sino que se limita a «llamar a la puerta» de la célula, desencadenando una cadena de mensajeros intracelulares.

Diferencias clave entre ambos mecanismos

Para una comprensión clara de los procesos, es importante delimitar claramente la localización de los receptores y el modo de interacción con el genoma.

• Hormonas esteroideas: el receptor las espera dentro de la célula (en el citoplasma). Entran juntas al núcleo, y este complejo único se acopla directamente a la cadena de ADN.
• Hormonas peptídicas: el receptor está incrustado en la membrana celular. La hormona en sí no penetra, la señal viaja a través de una cascada de proteínas, y al ADN se fija un factor de transcripción intracelular completamente independiente.

En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema

Preguntas de clases y exámenes

Qué más repasar sobre el tema

• Clasificación química de las hormonas: propiedades de los derivados de aminoácidos
• Proceso detallado de maduración del pre-ARNm (sempalme o *splicing*, adición de la caperuza o *capping*, poliadenilación)
• Reacciones en cascada: papel de los mensajeros secundarios en la transducción de señales
• Estructura y funciones de los factores de transcripción

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Material preparado por los profesores de WhiteCoat Pro según el plan de estudios de las facultades de medicina. De carácter educativo.