• Estímulos celulares El medio que rodea a la célula puede afectarla de muchas maneras diferentes: Diferentes tipos de moléculas pueden interactuar con la superficie celular.

• Debido a que los factores de transcripción pueden activar aún más genes, un estímulo inicial puede activar a través de la transducción de señales la expresión de una gama
  entera de genes y una gran diversidad de eventos fisiológicos.

• Por tanto, los rasgos fundamentales de una cascada de transducción en un sistema celular dado, tienen un carácter casi universal, porque los mismos eventos ocurren en gran
  variedad de sistemas celulares y frente a una gran diversidad de estímulos.

• Otros, aunque también alcanzan a las células a través del medio interno proceden del exterior como el oxígeno, un gran número de nutrientes, estímulos olfatorios y gustatorios
  que generan respuestas específicas en ciertos grupos celulares.

• Por lo tanto, una molécula de señalización puede causar muchas respuestas.2 Generalidades El proceso de transducción de señales afecta a una secuencia de reacciones bioquímicas
  dentro de la célula que se lleva a cabo a través de enzimas o proteínas unidas a otras sustancias, llamadas segundo mensajero.

• Las señales externas a la célula de diferente naturaleza físico-química producen una regulación de determinados genes en su núcleo celular, por medio de un conjunto de mecanismos
  que comprenden: La captación de las señales externas en la superficie celular mediante los receptores celulares.

• En muchos procesos de transducción de señales; se implican cada vez más en el evento un número creciente de enzimas, proteínas y substancias desde el inicio del estímulo,
  el cual parte desde la adhesión de un ligando al receptor de membrana, hasta la activación en el receptor, que convierte el estímulo en respuesta, la cual, dentro de la célula, provoca una cadena de pasos (cascada de señalización o ruta del
  segundo mensajero) cuyo resultado es la amplificación de la señal, es decir; que un pequeño estímulo provoca una gran respuesta celular.

• Los receptores celulares responden típicamente a una sola molécula específica o ligando con la que tiene afinidad y las moléculas que son incluso solo escasamente diferentes
  a los ligandos, no suelen tener efecto o actúan a lo más como inhibidores.

• Los receptores se unen con gran afinidad con sus moléculas de señalización y traducen esta interacción en la superficie externa de la célula en cambios que ocurren dentro
  de ella.

• La gran variedad de señales fisicoquímicas a las que las células pueden responder, haría pensar en una amplia diversidad de mecanismos de transducción de señal.

• Sin embargo, la evolución ha seleccionado y perfeccionado solo una serie limitada de cadenas de eventos que son capaces de generar la respuesta apropiada a cada estímulo en
  diferentes tipos celulares.

• Las tirosina quinasas receptoras representan una segunda clase de receptores que evolucionaron para traducir la presencia de moléculas mensajeras extracelulares en cambios
  dentro de la célula.

• Además, la entrada de ciertos iones, como Ca2++, puede cambiar la actividad de enzimas citoplásmicas particulares.

• Cada tipo celular presenta maquinarias efectoras específicas, de tal forma que las señales generadas en la cascada de transducción de dos o más estímulos, aun siendo idénticos,
  activa en cada estirpe celular una respuesta distinta y que es definitoria del tipo celular.

• Respuestas celulares Las respuestas desencadenadas por las señales de transducción incluyen la regulación de la expresión genética como la activación de genes, la regulación
  de una vía metabólica como la producción de energía por medio del metabolismo y la locomoción celular por medio de cambios en el citoesqueleto.

• Por último, una gran cantidad de proteínas se excreta hacia el ambiente extracelular, donde participan en la regulación de procesos como la división celular, la diferenciación,
  la reacción inmunitaria o la muerte y supervivencia de las células.

• En el campo de la endocrinología que estudia la señalización intercelular en animales, la señalización intercelular está subdividida en los siguientes tipos: Señalización
  endócrina: Las hormonas son producidas por células del sistema endocrino y circulan por el torrente sanguíneo hasta alcanzar todos los lugares del cuerpo.

• Los cambios activados por un ligando representan la tercera clase de receptores en la superficie celular que se unen con ligandos extracelulares.

• La unión con la hormona induce un cambio en la conformación, esto provoca que el complejo hormona-receptor se mueva hacia el núcleo y se una con elementos presentes en los
  promotores o intensificadores de los genes de respuesta hormonal.

• Por lo tanto, la detección de estímulos y la respuesta a los mismos en todos los seres vivos, depende dentro de las células de las señales de transducción.

• Esta convergencia en unas pocas cadenas de transducción comunes en plantas y animales ocurre en primer lugar en los receptores celulares.

• Existen varios fármacos que están disponibles sin prescripción y son empleados para tratar cefaleas e inflamación, estos inhiben la síntesis de eicosanoides.

• Aunque no siempre, la mayoría de las veces las moléculas de señalización extracelular se reconocen por receptores específicos que se hallan en la superficie de la célula que
  responde.

• La unión con el ligando regula de manera directa la capacidad de estas proteínas de membrana, lo cual afecta la actividad de otras proteínas de membrana, por ejemplo, los
  canales activados por voltaje.

• Las señales de transducción intervienen en el proceso de respuesta celular a cada estímulo.

• Los receptores celulares presentan en su estructura dos regiones o dominios funcionales bien diferenciados.

• Tipos de señales celulares Señales extracelulares[editar] En las señales de transducción normalmente están involucrados la unión de moléculas de señalización extracelulares
  o ligandos con los receptores celulares situados en la superficie externa de la membrana plasmática y que desencadena los eventos hacia el interior de la célula.

• Transducción de señales de receptores transmembrana que cambian el potencial transmembrana[editar] Un canal iónico puede también abrirse cuando el receptor es activado por
  un cambio del potencial celular, que es la diferencia de carga eléctrica que existe entre ambos lados de la membrana plasmática.

• Aunque un receptor sencillo puede transducir alguna señal tras la unión del ligando, lo más frecuente es que la unión del ligando provoque la asociación de varias moléculas
  receptoras.3 Reconocimiento de la hormona por los receptores transmembrana[editar] El reconocimiento de la estructura química de una hormona por el receptor de la hormona utiliza los mismos mecanismos de enlace no covalente como los puentes
  de hidrógeno, fuerzas electrostáticas, fuerzas hidrófobas y de Van der Waals.

• Las hormonas y otras moléculas de señalización pueden salir de la célula emisora por medio de exocitosis u otras formas de transporte de membrana.

• Estos receptores pueden activar cascadas de señalización diferentes, como por ejemplo: La cascada de las MAP quinasas (por mitogen-activated protein), con activación de la
  proteína de unión a GTP denominada Ras, y síntesis y activación de factores de transcripción como FOS y JUN, que estimulan la producción de nuevos factores de crecimiento, de receptores para dichos factores y de proteínas que controlan la
  entrada de la célula en el ciclo celular.

• Primero, el receptor tiene que reconocer la hormona con su dominio extracelular, después activar a otras proteínas situadas en el citosol por medio de su dominio citoplasmático,
  gracias a un cambio de conformación proteico.

• La unión del ligando provoca cambio de conformación y activación del receptor, que interacciona continuamente con tantas proteínas G como pueda durante todo el tiempo que
  tiene unido el ligando, haciendo que estas intercambien el GDP por GTP en la subunidad α, permitiendo así la disociación de la proteína en sus dos componentes activos: el complejo α-GTP y el complejo β-γ, ambos con actividad reguladora.

• Cuando se une el ligando, el receptor se dimeriza, lo que induce la autofosforilación de las tirosinas del dominio intracelular y activa la tirosina quinasa, que fosforila
  (y por tanto activa) muchas moléculas efectoras en cascada, de forma directa o mediante proteínas adaptadoras.

• Por medio de una modificación postraduccional como miristilación, pamitorilación, farnesilación, geranilación y unión a glucosil-fosfatidilinositol, muchas proteínas asociadas
  a membrana pueden ser activadas por turnos o estar juntas formando un complejo multiproteico que finalmente envía la señal por medio de moléculas solubles al interior de la célula.

• Cuando el dominio extracelular reconoce a una hormona, la totalidad del receptor sufre un cambio en su conformación estructural que afecta a dominio intracelular, confiriéndole
  una nueva acción.

• Una célula puede tener varios receptores diferentes que reconocen la misma hormona, pero que activan diferentes vías de señal de transducción.

• Transducción de señales de receptores transmembrana que son canales iónicos[editar] Un canal iónico activado por un ligando puede reconocer otras moléculas, y después de sufrir
  un cambio estructural se abre un canal en la membrana plasmática a través del cual pueden pasar determinados iones.

• Los diferentes tipos de tejidos pueden responder diferentemente al mismo estímulo hormonal.

• Receptores que carecen de actividad intrínseca y reclutan quinasas[editar] En este grupo se incluyen los receptores de muchas citoquinas, como IL-2, IL-3, interferón α, β
  y γ, eritropoyetina (EPO), hormona del crecimiento y prolactina.

• Un ejemplo de este mecanismo se encuentra en las células que reciben señales por medio de sinapsis.

• Estos receptores pueden ser de un tipo o de varios, como en el caso de la insulina, la cual ejerce diversos efectos sistémicos.

• La equivalencia entre la unión hormona-receptor y la hormona libre es igual a: , con 𝐾𝑑=[𝐻]∗[𝑅][𝐻𝑅]Lo importante de la fuerza de la señal transmitida por el receptor
  es la concentración de complejos hormona-receptor, que es definida por la afinidad que existe entre la hormona con su receptor, por la concentración de la hormona y por la concentración del receptor.

• Receptores con actividad tirosina quinasa intrínseca[editar] Dentro de este grupo están los receptores de la mayor parte de los factores de crecimiento, como, y el receptor
  de la insulina.

• Si ese cambio ocurriera, el canal iónico del receptor puede abrirse y permitir que los iones pasen a través del canal.

• El receptor de rianodín, llamado así por el alcaloide vegetal rianodín, es similar al receptor del insP3 y estimula el transporte del calcio al interior del citoplasma por
  el reconocimiento del calcio en lugares citosólicos, de este modo se establece un mecanismo de retroalimentación, en el que una pequeña cantidad de calcio en el citosol cerca del receptor, puede provocar la liberación de más calcio.

• La unión de una o varias hormonas puede inducir una reacción enzimática que afecta a muchas rutas metabólicas y a muchos sustratos.

• Además la actividad del receptor esteroideo puede ser aumentada por la fosforilación de residuos de serina en su N-terminal, como resultado de otras formas de señal de transducción,
  por ejemplo como por un factor de crecimiento.

• Por ejemplo la unión de una o de algunas moléculas neurotransmisores pueden activar la entrada de millones de iones en la neurona.

• Cuando el calcio es liberado por el IP3 que abre canales de calcio (es importante tener en cuenta que el IP3 no es un segundo mensajero) y por lo tanto es activo y junto con
  el diacilglicerol activan proteínas quinasas C, actúa en un espacio muy limitado de tiempo.

• La importancia de la fuerza de la señal es la concentración de hormona, que está regulada por: Biosíntesis y secreción de hormonas por los órganos endocrinos: Por ejemplo
  el hipotálamo recibe información, tanto eléctrica como bioquímica.

• La mayoría de las proteínas efectoras están disponibles para ser activadas por el receptor y cuanto más rápido las proteína efectora activada pueda disociarse del receptor,
  más proteínas efectoras pueden ser activadas en el mismo período de tiempo.

• Los receptores esteroides también pueden tener un efecto represivo sobre la expresión genética cuando el dominio de transactivación esté escondido, por lo que no se puede
  activar la transcripción.

• La fuerza total de la amplificación de la señal por un receptor está determinada por: La vida media del complejo hormona-receptor: El complejo hormona receptor más estable
  es el que menos probablemente se disocie en hormona y receptor; cuanto más tiempo el receptor permanezca activo, más proteínas efectoras pueden activarse.

• Una hormona que fue sintetizada en la célula, como por ejemplo retinol, de un precursor o prohormona, que puede ser transportada hacia la célula a través del torrente sanguíneo.

• Existen dos caminos diferentes en los que el calcio puede regular proteínas: Reconocimiento directo del calcio por la proteína.

• Desactivación del receptor activado: Un receptor que está ocupado por un complejo hormona-receptor puede ser desactivado, tanto por modificación covalente, por ejemplo fosforilación
  como por internalización por medio de ubiquitinas.

• Modificación de las hormonas en el tejido diana: Algunas hormonas pueden ser modificadas por la célula diana, de modo que no activan el receptor hormonal y así reducen la
  cantidad de hormonas disponibles.

• RXS y receptores huérfanos[editar] Estos receptores moleculares pueden ser activados por: Una hormona clásica que entra en la célula por difusión.

• La calmodulina por sí misma regula otras proteínas, o forma parte de grandes proteínas como por ejemplo la fosforilasa quinasa.

• Los ligandos típicos de los receptores nucleares son hormonas lipofílicas como las hormonas esteroideas, por ejemplo la testosterona, la progesterona y el cortisol, derivados
  de la vitamina A y vitamina D. Estas hormonas desempeñan una función muy importante en la regulación del metabolismo, en las funciones de muchos órganos, en el proceso de desarrollo y crecimiento de los organismos y en la diferenciación celular.

• Esto es especialmente importante en neuronas y células musculares.

• La liberación de hormonas enlentece la producción de estas hormonas por medio de una inhibición reactiva (feedback), para evitar una producción aumentada.

• La amplificación puede ocurrir en muchos puntos de la ruta de la señal de transducción.

• Las secuencias son bastante parecidas, pero su orientación y distancia son los parámetros por los que los dominios que se unen al ADN de los receptores pueden diferenciarse.

• En ausencia de hormona esteroidea, los receptores están unidos en un complejo denominado complejo aporreceptor, que contiene proteínas chaperonas o carabina, también conocidas
  como proteínas de choque térmico o de calor (HSPs del inglés Heat Shock Proteins).

• Las secuencias de ADN que hacen juego con el receptor son normalmente repetición hexaméricas, tanto invertidas como evertidas.

• En altas concentraciones el NO es tóxico, y se piensa que es el responsable de algunas lesiones después de un infarto.

• Disponibilidad de la hormona en el citoplasma: Muchas hormonas pueden ser convertidas en formas de depósito por la célula diana para su posterior uso.

 

Works Cited

[‘1. Silverthorn (2007). Human Physiology. 4th ed.
2. ↑ Reece, Jane; Campbell, Neil (2002). Biology. San Francisco: Benjamin Cummings. ISBN 0-8053-6624-5.
3. ↑ Saunders (Elsevier), ed. (2009). «Ch3-Tissue Renewal, Regeneration and Repair». Robbins
and Cotran Pathologic Basis of Disease (8th edición).
Photo credit: https://www.flickr.com/photos/ashleyharrigan/4648680921/’]