Mecanismos y Vías de Transducción de Señales
La transducción de señales es el conjunto de procesos moleculares mediante los cuales una célula convierte un estímulo extracelular, como una hormona, un factor de crecimiento o un neurotransmisor, en una respuesta intracelular específica. Esta área reúne los mecanismos y vías centrales a través de los cuales las señales son recibidas en la superficie celular, transmitidas y amplificadas dentro de la célula, y traducidas en cambios en el metabolismo, la expresión génica, el movimiento o el destino celular.
Definition
La transducción de señales es el proceso por el cual una señal extracelular o intracelular es detectada por un receptor y propagada a través de una serie de eventos moleculares, a menudo involucrando segundos mensajeros y modificaciones proteicas reversibles, para producir una respuesta celular regulada.
Scope
El área orienta al lector hacia los componentes recurrentes de la señalización celular: receptores, segundos mensajeros, la fosforilación reversible de proteínas por quinasas y fosfatasas, GTPasas heterotriméricas y pequeñas, y cascadas de proteínas quinasas. Los trata como temas bioquímicos y moleculares y enlaza con las entradas detalladas de los temas (segundos mensajeros, fosforilación de proteínas y quinasas, señalización de receptores acoplados a proteínas G, cascadas de MAP quinasas y señalización de calcio) en lugar de servir como guía clínica.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo detecta una célula una señal específica entre muchos estímulos competidores?
- ¿Cómo se amplifica, transmite y finalmente se desactiva una señal?
- ¿Cómo producen los componentes de señalización compartidos resultados distintos y específicos del contexto?
Key concepts
- Receptor
- Ligando y primer mensajero
- Segundo mensajero
- Fosforilación reversible de proteínas
- Amplificación de la señal
- Cascada y red de señalización
- Terminación y desensibilización de la señal
Mechanisms
La mayoría de las vías comienzan cuando un ligando se une a un receptor, ya sea en la superficie celular (para señales hidrofílicas) o intracelularmente (para señales permeables a la membrana). Los receptores activados desencadenan eventos posteriores a través de un pequeño conjunto de estrategias conservadas: generación de segundos mensajeros difusibles como el AMP cíclico, el trifosfato de inositol, el diacilglicerol y los iones de calcio; fosforilación reversible de proteínas diana por quinasas, opuesta por fosfatasas; y cambio conformacional de proteínas de unión a GTP entre estados activos e inactivos. Estos pasos amplifican la señal original y permiten que se integre a través de redes ramificadas, de modo que los mismos componentes pueden producir diferentes resultados dependiendo del contexto celular.
Clinical relevance
Debido a que las vías de señalización gobiernan la proliferación, diferenciación y supervivencia, su desregulación subyace a muchas enfermedades, y varias clases de fármacos actúan sobre componentes de señalización como receptores y quinasas. Esta área describe los mecanismos a un nivel de referencia para apoyar la comprensión de esa literatura; no es una base para decisiones individuales de diagnóstico o tratamiento.
Evidence & guidelines
El conocimiento en esta área se deriva de estudios bioquímicos, estructurales y genético-moleculares más que de ensayos clínicos, por lo que la literatura de apoyo consiste en investigación primaria y revisiones y libros de texto autorizados en lugar de guías de práctica clínica.
History
El concepto moderno de transducción de señales surgió en la segunda mitad del siglo XX: el descubrimiento de Sutherland del AMP cíclico introdujo la idea del segundo mensajero, Krebs y Fischer establecieron la fosforilación reversible como un mecanismo regulador, y Rodbell y Gilman identificaron las proteínas G como transductores. El trabajo de Berridge e Irvine sobre el trifosfato de inositol extendió el marco del segundo mensajero, y estudios a gran escala como la catalogación del kinoma humano situaron posteriormente estos mecanismos en un contexto genómico.
Key figures
- Martin Rodbell
- Alfred G. Gilman
- Edwin Krebs
- Edmond Fischer
- Michael Berridge
- Tony Hunter
Related topics
Seminal works
- berridge-1984
- manning-2002
- weng-1999
Frequently asked questions
- ¿Cuál es la diferencia entre un primer y un segundo mensajero?
- Un primer mensajero es la señal extracelular, como una hormona, que llega a la célula, mientras que un segundo mensajero es una pequeña molécula intracelular (como el AMP cíclico o el calcio) generada en respuesta a la activación del receptor que transmite y amplifica la señal dentro de la célula.
- ¿Por qué las células utilizan cascadas de múltiples pasos en lugar de un solo paso?
- Las cascadas de múltiples pasos permiten la amplificación, la integración de varias entradas y un control estricto sobre dónde y cuándo ocurre una respuesta, de modo que un estímulo débil o breve puede producir una salida celular grande, regulada y reversible.