Comunicación Celular: Receptores, Vías y Respuestas Adaptativas

La Complejidad de la Comunicación Celular: Receptores y Vías de Señalización

En los procesos de señalización celular, una misma molécula señalizadora puede provocar diferentes respuestas según las células diana a las que se dirija. Además, estas moléculas no se unen a un único tipo de receptor, lo que demuestra una gran versatilidad en su acción.

Diversidad en la Respuesta Celular a una Misma Señal

El Caso de la Acetilcolina

La acetilcolina, por ejemplo, se une a proteínas receptoras similares en las células del músculo cardíaco y en las glándulas salivales, pero evoca respuestas distintas en cada tipo celular. Curiosamente, las células del músculo esquelético producen un tipo distinto de proteína receptora ante la misma señal.

Esta especificidad se debe a que los distintos tipos de receptores generan señales intracelulares diferentes, permitiendo así que los diversos tipos de células musculares reaccionen de manera particular ante la acetilcolina.

Combinación de Señales y Control Celular

Una célula posee varios tipos de receptores, lo que la hace sensible a múltiples señales extracelulares. La respuesta celular varía significativamente dependiendo de la combinación específica de señales que perciba. Este mecanismo permite que, con un número relativamente pequeño de señales extracelulares, un organismo pueda ejercer un control fino y complejo sobre las respuestas de sus células. Esto se debe a que los diferentes sistemas de transducción para cada señal pueden interactuar entre sí, creando una red de comunicación intrincada.

Mecanismos de Transducción de Señales y Tipos de Respuesta

La respuesta a una determinada señal extracelular depende fundamentalmente del sistema de transducción implicado:

• Respuestas rápidas (milisegundos-minutos): El sistema de transducción afecta directamente a la actividad de proteínas u otras moléculas ya presentes en el interior celular antes de recibir la señal, las cuales están preexistentes y listas para actuar.
• Respuestas lentas (horas): El sistema de transducción implica cambios en la expresión génica y la síntesis de nuevas proteínas, lo que requiere más tiempo.

Generalmente, la molécula señalizadora se une a una proteína receptora de superficie. Esta proteína activa una vía de señalización intracelular mediada por una serie de proteínas que propagan la señal.

Efectos de la Señalización en Diferentes Células Diana

Las vías de señalización intracelular pueden conducir a diversas respuestas en las células diana, afectando diferentes componentes celulares:

• Enzimas metabólicas: Provocan una alteración del metabolismo. Esto puede manifestarse como la inhibición de un proceso metabólico mediante una enzima ya activada, o la activación de una enzima que no lo estaba.
• Elementos citoesqueléticos: Inducen un cambio en la forma o el movimiento de la célula.
• Proteínas reguladoras de la transcripción: Generan un cambio en la expresión génica. Pueden inhibir la expresión de un gen activado o activar la expresión de un gen inactivo.

Señales Hidrófobas y Receptores Intracelulares

Algunas señales hidrófobas o moléculas pequeñas pueden difundirse directamente a través de la membrana plasmática de la célula diana. Una vez dentro, activan enzimas o se unen a receptores intracelulares.

Ejemplo: El Óxido Nítrico (NO) como Señal Gaseosa

El Óxido Nítrico (NO) es un ejemplo de molécula señalizadora gaseosa. La acetilcolina, al ser liberada en la pared del vaso, se difunde hasta alcanzar el endotelio, donde se encuentran sus receptores. Esto estimula la síntesis y liberación de NO, que se forma a partir de arginina (un aminoácido) y actúa como mediador local en muchos tejidos.

El NO se difunde rápidamente hasta las células del músculo liso, donde regula la actividad de algunas proteínas, favoreciendo su relajación. Sin embargo, en el espacio extracelular (con agua y oxígeno), el NO se transforma rápidamente en nitratos y nitritos (moléculas sin función señalizadora), lo que le confiere un corto alcance.

A nivel intracelular, el NO activa la guanilil-ciclasa, una enzima que estimula la formación de GMPc a partir de GTP (un nucleótido). El GMPc es una molécula señalizadora clave que induce la respuesta celular, como la relajación de la célula muscular. En ausencia de NO, la señal es desactivada por una ruta de degradación del GMPc a GMP, asegurando un control preciso de la respuesta.