Receptores metabotrópicos

Estructura y ciclo de funcionamiento del receptor

La cadena proteica de los receptores metabotrópicos atraviesa la membrana celular siete veces. En la cara interna de la célula, el receptor entra en contacto con la proteína G, un complejo formado por tres subunidades (α, β y γ). Deben su nombre a su capacidad para unir nucleótidos de guanina.

El ciclo de transducción de señales consta de varias etapas:

1. Estado de reposo: el receptor está libre, sin ligando. El marcador clave del estado inactivo es que la subunidad α de la proteína G está unida de forma no covalente a una molécula de GDP (guanosina difosfato).
2. Activación: el agonista se une al receptor, cambiando su conformación. En la subunidad α, el GDP es reemplazado por GTP (guanosina trifosfato).
3. Transmisión de señal: el complejo activo «subunidad α + GTP» se desacopla del receptor y de las subunidades βγ, tras lo cual se dirige a las proteínas efectoras (enzimas o canales iónicos).
4. Finalización: gracias a su propia actividad GTPasa, la subunidad α hidroliza el GTP de vuelta a GDP. El sistema regresa a su estado basal de reposo.

Sistema de la adenilato ciclasa (proteínas Gs y Gi)

El mecanismo de transducción de señales más estudiado está relacionado con la enzima adenilato ciclasa asociada a la membrana. La proteína G activa hace que esta enzima hidrolice el ATP para formar un segundo mensajero: el AMPc (adenosina monofosfato cíclico). Este mensajero activa proteínas cinasas específicas dependientes de AMPc, las cuales fosforilan proteínas celulares alterando sus funciones.

El efecto final depende del tipo de proteína G:

• Las proteínas Gs estimulan la actividad de la adenilato ciclasa. Un ejemplo es la activación de los receptores β1-adrenérgicos del miocardio por el sistema nervioso simpático. Los niveles de AMPc aumentan, las proteincinasas fosforilan los canales de calcio y este entra con mayor fuerza en la célula. Resultado: aumento del automatismo del nodo sinusal y taquicardia.
• Las proteínas Gi inhiben la adenilato ciclasa. A través de ellas actúan los receptores M2 colinérgicos (influencia del sistema parasimpático). Los niveles de AMPc disminuyen, lo que provoca una reducción de la frecuencia cardíaca.

Vía del inositol trifosfato (proteínas Gq)

Otro escenario se lleva a cabo a través de las proteínas Gq, que activan la enzima fosfolipasa C. Esta vía opera, por ejemplo, durante la estimulación de los receptores α1-adrenérgicos en el músculo liso vascular.

Cascada bioquímica:

1. La fosfolipasa C hidroliza el fosfatidilinositol 4,5-bifosfato de la membrana.
2. Se sintetiza un segundo mensajero hidrófilo: el inositol 1,4,5-trifosfato (IP3).
3. El IP3 abre los canales de calcio del retículo sarcoplásmico.
4. Los iones Ca²⁺ salen masivamente hacia el citoplasma y forman un complejo con la proteína calmodulina.
5. El complejo «Ca²⁺-calmodulina» activa la cinasa de cadenas ligeras de miosina.
6. La miosina se fosforila, facilitando su contacto con la actina, lo que produce la contracción vascular.

Fenómeno de amplificación

La propiedad clave de los receptores acoplados a proteína G es la intensificación múltiple, o amplificación, de la señal primaria. Un receptor activado puede poner en marcha varias proteínas G, y cada una de ellas hace que las enzimas sinteticen cientos de moléculas de segundos mensajeros.

Es la clase de receptores más abundante en el organismo. A ellos pertenecen los receptores de dopamina, histamina, opioides, algunos receptores de serotonina, así como los sensores de la mayoría de las hormonas peptídicas.

Preguntas de clases y exámenes

Qué más repasar sobre el tema

• El mecanismo de fosforilación de proteínas celulares por proteincinasas dependientes de AMPc.
• El papel del complejo «Ca²⁺-calmodulina» en la fisiología del músculo liso.
• Efectos farmacológicos de los bloqueadores de los receptores α1- y β1-adrenérgicos.
• Diversidad y funciones de los receptores opioides.

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