Señalización Celular: Estrategias y Receptores, CEU Universidad Cardenal Herrera

Introducción a la Señalización Celular

Tema 10: Señalización celular

Introducción

1. Estrategias de comunicación celular
2. Emisión de un estímulo o señal
3. Receptores de señales
4. Señales intracelulares
5. Activación de efectores
6. Integración de las señales

Dime cuándo tengo que liberar una hormona

Vale! ¿ En 10 minutos te parece bien?

888 CEU Universidad Cardenal Herrera www.biocomicals.comIntroducción

CELULA EMISORA CÉLULA DIANA CÉLULA NO DIANA sin receptor para ligando O C receptor Moléculas señalizadoras ¡Respuesta! ENVÍA RECIBE NO PUEDE RECIBIR

Definición de Señalización Celular

¿Qué es la señalización celular?

V Las células no son entidades aisladas, están conectadas en tejidos, que a su vez forman órganos.

/ Las células detectan lo que pasa a su alrededor y responden en tiempo real a las señales que provienen del medio exterior (ambiente y sus células vecinas). Las células envían y reciben millones de mensajes en forma de moléculas señalizadoras, normalmente mensajeros quimicos.

1 Para comunicar, se requiere una célula emisora que envía una señal molecular y una célula diana que recibe esta señal mediante un receptor.Introducción

Respuesta Celular a Señales

¿Qué es la señalización celular?

✓ Cuando una célula diana une la señal molecular a través de un receptor, responde a esta señal.

¿Cómo?

✓ La célula recibidora puede dividirse, liberar sustancias, diferenciarse, morir, ...

✓ La habilidad de las células de percibir y responder a los estímulos de su microambiente está a la base del desarrollo, reparación de tejidos, inmunidad y homeostasis celular. Errores en el procesamiento de la respuesta son responsables para muchas enfermedades como cáncer, diabetes, enfermedades autoinmunes.

signal signalling molecule, e.g. hormone receptor cell membrane receptor relay molecules transduction active effector e.g. transcription factor gene transcription response DNA strand

La transducción de la señal comprende el proceso de percibir el estimulo extracelular y organizar la respuesta celular, mediante inducción de cambios en el estado intracelular

CEU Universidad Cardenal Herrera

Estrategias de Comunicación Celular

1. Estrategias de comunicación celular

• Cuando las células se comunican
• Cómo se transmite la señal entre células desde la membrana plasmática hacia el interior celular
• Cómo se transmite la señal dentro de la célula
• Cómo la señal afecta a la función celular

CEU Universidad Cardenal Herrera 4

Comunicación Celular en el Desarrollo

1. Estrategias de comunicación celular

• Cuando las células se comunican

1- Durante el desarrollo, para diferenciarse y asumir roles y funciones específicas

CÉLULA MUSCULAR CÉLULA GRASA CÉLULA SEXUAL CÉLULA INMUNITARIA CÉLULA ÓSEA CÉLULA EPITELIAL CÉLULA NERVIOSA CÉLULA SANGUÍNEA

Control del Ciclo Celular

Maquinaria de replicación del DNA

CONTROL DE LA METAFASE

¿Se ha producido daño en el DNA?

Maquinaria de la mitosis

¿Se ha replicado todo el DNA?

Entorno ¿Es el entorno favorable?

¿Están todos los cromosomas alineados en el huso?

¿Se ha producido daño en el DNA?

Crecimiento celular

¿Tiene la célula el tamaño adecuado?

¡COMENZAR MITOSIS!

¡FINALIZAR MITOSIS!

CONTROL DE LA FASE G2

M G2 CONTROLLER

G1 S

CONTROL DE LA FASE G1

¡CONTINUAR LA SÍNTESIS DE DNA!

¡ENTRAR EN CICLO!

¿Tiene la célula el tamaño adecuado?

Crecimiento celular

¿Se ha producido daño en el DNA?

¿Es el entorno favorable?

Entorno

¿Se ha producido daño en el DNA?

2- Para controlar si la célula sigue el proceso vital, se divide o muere

CONTROL DE LA FASE S

CEU Universidad Cardenal Herrera 5

Regulación del Metabolismo

1. Estrategias de comunicación celular

3- Para regular el metabolismo

• Cuando las células se comunican

CONTROL ALIMENTARIO

CONTROL DE LA SED

ENCÉFALO HIPOTÁLAMO

INGESTA

NEUROENDOCRINO

CONTROL TEMPERATURA

EXCRECIÓN

DIGESTIVO

ENDOCRINO

PROTEÍNAS GRASAS HIDRATOS CARBONO, AGUA MINERALES VITAMINAS

HÍGADO

T3/T4 CORTICOIDES ADRENALINA HG IGF1

AGUA O2

METABOLISMO

GLUCAGÓN

CATABOLISMO

O2

RESPIRATORIO

GLUCOSA AMINOACIDOS NUCLEOTIDOS ACIDOS GRASOS GLICEROL

GLUCOSA ->GLUCÓGENO A. GRASOS + GLICEROL LÍPIDOS AMINOÁCIDOS PROTEÍNAS NUCLEÓTIDOS ADN y ARN

ENZIMÁTICO

SUSTRATO

CARDIOVASCULAR

CO2

ANABOLISMO

02- XENZIMÁTICO

SUSTRATO

CO2 HO ATP

TEJIDOS

URINARIO

SANGRE

AGUA TÓXICOS UREA OTROS ÓRGANOS

Transmisión de Señales Nerviosas y Musculares

Neurotrasmettitori

Motoneurona

Axón- Botones terminales del axón presináptico

Pompa di ricaptazio dei neurotrasmettit(

Fibras musculares

Células fibrosas musculares

Vesículas sinápticas

ATP

Zona activa

Acetylcholina

H+ 50-60 nm

Membrana prtesináptica

Intercambio de ACh-H

Cholina + Acetyl COA

Lámina basal- · Acetylcholina esterase

H+ 50 nm

Cholina Acetyl- transferasa

Acetylcholina

ACh

Membrana postsináptica

Receptores de Acetylcholina

4- Para Trasmitir señales nerviosas y musculares

CEU Universidad Cardenal Herrera 6

Médula espinal

Nodo de Ranvier

Cálula de Schwann

Vescicole sinaptiche

Canali del Ca++ voltaggio dipendenti

Recettori dei neuro- trasmettitoi

Vesícula sináptica

Proteine post- sinaptiche

HOMEOSTASIS METABÓLICA

TIROIDES

O LÍPIDOS PROTEÍNAS GLUCOSA A.A. INSULINA H/ S. INMUNE CO2

Transmisión de Señales entre Células

1. Estrategias de comunicación celular

• Cómo se transmite la señal entre células

a. Secreción de molécula señal b. Señalización por junciones Gap

Signaling cell

Target cell

Signaling cell

Target cell

c. Señalización mediada por receptores

Receptores intracelulares - Receptores extracelulares

CEU Universidad Cardenal Herrera 7

Tipos de Señalización por Secreción de Moléculas

1. Estrategias de comunicación celular

• Cómo se transmite la señal entre células

a. Secreción de moléculas

La célula emisora de la señal secreta al medio externo una molécula que es reconocida por un receptor específico en la superficie de la célula receptora de la señal (diana).

4 tipos de señalización:

• señalización autócrina
• señalización yuxtácrina O por contacto
• señalización parácrina
• señalización endocrina

Autócrina

• Molécula mensajer

Células señalizadoras Células receptoras

Yuxtácrina

Parácrina

Endócrina

Torrente sanguíneo

CEU Universidad Cardenal Herrera

Señalización Autocrina

1. Estrategias de comunicación celular

a. Secreción de moléculas

Señalización autocrina

8

• Las células pueden producir señales a las que responden ellas mismas: señalización autocrina. Los receptores están en la misma celula que produce la señal. Ayuda a las células a mantener su integridad y a dividirse correctamente. Esto es crucial durante el desarrollo.

Interesante !!! Las células tumorales usan esta estrategia a menudo para estimular su propia supervivencia y proliferación.

CEU Universidad Cardenal Herrera

Señalización Yuxtacrina o Dependiente de Contacto

1. Estrategias de comunicación celular

• Cómo se transmite la señal entre células

b. Señalización por junciones Gap

Señalización yuxtácrina o dependiente de contacto

Célula productora de la señal Célula receptora de la señal

No se secretan sustancias, una célula se comunica con la célula vecina o través de un contacto directo entre:

• moléculas de la membrana plasmática de ambas células y sus proteínas de membrana con las moléculas de la matriz extracelular. .Se reconocen por un mecanismo de llavero-cerradura. ·Permite que grupos completos de células respondan a una señal que una sola recibió. .Es especialmente importante durante el desarrollo y en las respuestas inmunes.

CEU Universidad Cardenal Herrera 10

Señalización por Neurotransmisión

1. Estrategias de comunicación celular

• Cómo se transmite la señal entre células

b. Señalización por junciones Gap

Señalización por neurotransmisión

Neurona

Así se comunican las neuronas

Neurotransmisor

Receptor

• La llevan a cabo neuronas que transmiten impulsos eléctricos a lo largo de los axones y liberan neurotransmisores en las sinapsis (que suelen estar alejadas del cuerpo de la célula neuronal).

1. La neurona está activada por estímulos del entorno o de otras células nerviosas, y envía rápidamente impulsos eléctricos (potenciales de acción) a lo largo de su axon.

2. Cuando dicho impulso llega a la sinapsis al final del axon, desencadena la secreción de una señal química que actúa como neurotransmisor.

Señalización Paracrina

1. Estrategias de comunicación celular

• Cómo se transmite la señal entre células

c. Señalización mediada por receptores

Señalización paracrina

Secretory cell

Adjacent target cell

• Depende de moléculas locales que se liberan al espacio extracelular y actúan sobre células cercanas. Las células dianas que reciben la molécula señal y las señalizadoras que la envian suelen ser distintas, pero no muy separades.

Por ejemplo las celulas del sistema inmunitario utilizan esta comunicación (unión macrofago-linfocito T)

CEU Universidad Cardenal Herrera

Señalización Endocrina

1. Estrategias de comunicación celular

• Cómo se transmite la señal entre células

c. Señalización mediada por receptores

Señalización endocrina

Blood vessel

0 0 0 O O U ovo

Hormone secretion into blood by endocrine gland

Distant target cells

1) VÍA ENDÓCRINA: SECRECIÓN DE HORMONAS

Célula inducida o blanco

Célula no inducida

Célula inductora (glándula)

molécula señal o ligando (hormona)

Con receptor: inducción

Sin receptor: No hay inducción

vasos sanguíneos

• Depende de células secretoras (endocrinas) que secretan sus moléculas de señalización (ej. hormonas) al torrente sanguíneo para su distribución por todo el cuerpo. Las células dianas son distantes de la emisora.
• Las hormonas son transportadas de forma que pueden actuar sobre células diana que pueden estar localizadas en cualquier parte del cuerpo.

CEU Universidad Cardenal Herrera D 0 1 1 D

Etapas del Proceso de Señalización Celular

1. Estrategias de comunicación celular

Cómo se transmite la señal dentro de la célula

Etapas del proceso de señalización celular

1. Emisión de un estímulo o señal por parte de una célula. Esta señal puede actuar en la corta o larga distancia.

2. Reconocimiento de esa señal por un receptor (proteína) de una célula. Este receptor puede encontrarse en la membrana plasmática (siendo una proteína integral de membrana) o ser intracelular.

1.Molécula señal extracelular 2.Receptor - plasma membrane of target cell -

3.Proteínas de señalización intracelular -

4.Proteínas efectoras metabolic enzyme

gene regulatory cytoskeletal protein 1 protein 1

opened ion channel

altered metabolism

altered gene expression

altered cell shape or movement

CEU Universidad Cardenal Herrera

Transferencia de Información y Respuesta Celular

1. Estrategias de comunicación celular

c. Etapas del proceso de señalización celular

3. Transferencia de la información. Activación de las rutas de señalización intracelular. A este paso se le denomina transducción de la señal. Las señales extracelulares se transforman en señales intracelulares.

4. Respuesta celular. Al final se activa una última molécula efectora que dará lugar a una respuesta celular.

1.Molécula señal extracelular 2.Receptor - plasma membrane of target cell

3.Proteínas de señalización intracelular

4.Proteínas efectoras metabolic enzyme

gene regulatory cytoskeletal protein protein

opened ion channel

altered metabolism

altered gene expression

altered cell shape or movement

CEU Universidad Cardenal Herrera