Las hormonas son señales químicas que se producen en una parte del cuerpo y se transportan a otras partes del cuerpo a través del torrente sanguíneo. ¿Cómo desencadenan estas señales cambios, como el desarrollo de las gónadas y los caracteres sexuales secundarios?
Aquí hablaremos de qué son los receptores intracelulares, cómo se clasifican y cómo desencadenan diversos procesos biológicos.
Señalización celular y receptores intracelulares
Las células responden a las señales de su entorno mediante un proceso conocido como señalización celular. Una señal se transmite cuando una molécula señalizadora llamada ligando se une a una proteína receptora en la célula diana. Esta señal provoca una respuesta celular específica, como la división y la muerte celular.
Los receptores implicados en la señalización celular pueden clasificarse a grandes rasgos en dos tipos: receptores de la superficie celular y receptores intracelulares.
Los receptores de la superficie celular abarcan la membrana plasmática y cada receptor tiene regiones extracelulares, transmembrana y citoplasmáticas. Cuando un ligando se une a un receptor de la superficie celular, las señales extracelulares se transforman en señales intracelulares en un proceso denominado transducción de señales.
Por otra parte, los receptores intracelulares (también conocidos como receptores internos) se encuentran en el interior de la célula.
Receptoresintracelulares son proteínas globulares situadas en el interior de la célula,en lugar de residir en una membrana celular .
Se unen a pequeños ligandos hidrófobos o no polares, como las hormonas esteroideas, las hormonas tiroideas y la vitamina D. A diferencia de los receptores de la superficie celular, los ligandos que se unen a los receptores intracelulares pueden difundirse fácilmente a través de la membrana plasmática, por lo que no necesitan transmitir la señal a otros receptores o mensajeros mediante la transducción de señales. En su lugar, pueden activar directamente el receptor intracelular para efectuar la activación celular.
¿Cómo funcionan los receptores intracelulares?
La estimulación de los receptores intracelulares suele dar lugar a una transcripción modificada durante la expresión génica.
La expresióngénica es el proceso por el que la información contenida en el ADN de una célula se transforma en una secuencia de aminoácidos que, en última instancia, se convierte en una proteína. La transcripción es una etapa de la expresión génica en la que la información contenida en el ADN de una célula se copia en un tipo de ARN llamado ARN mensajero (ARNm). El ARNm se utiliza en la síntesis de proteínas.
Aunque los ligandos son estructuralmente diversos, los receptores intracelulares suelen compartir características similares debido a su actividad intrínseca de transcripción.
Los receptores intracelulares suelen tener tres dominios centrales: un dominio de unión al ligando, un dominio de unión al ADN y un dominio de activación de la transcripción.
El dominio de unión al ligando (o carboxi-terminal ) es la parte del receptor responsable de la unión con hormonas y otros ligandos.
El dominio de unión al ADN está formado por aminoácidos y es responsable de la unión del receptor a segmentos de la cadena de ADN.
El dominio de activación de la transcripción (o aminoterminal ) está implicado en el inicio de la transcripción mediante la interacción con componentes que participan en la transcripción.
Además de estos tres dominios centrales, hay otros dos dominios que suelen encontrarse en las proteínas receptoras:
La secuencia de localización nuclear está formada por péptidos cortos. Facilita la translocación de las proteínas del citoplasma al núcleo.
El dominio de dimerización interviene en la unión de dos receptores como dímero para que pueda unirse al ADN.
¿Cuáles son los tipos de receptores intracelulares y cómo funcionan?
Los receptores intracelulares pueden subdividirse en dos tipos: receptores de tipo I o citoplasmáticos y receptores de tipo II o nucleares.
Receptores intracelulares de tipo I
Los receptores intracelulares de tipo I(también conocidos como receptores citoplasmáticos) están anclados en el citoplasma de una célula por proteínas chaperonas. Estas proteínas también mantienen a los receptores en un estado inactivo.
Cuando un ligando se une a un receptor intracelular de tipo I (formando el "complejo ligando-receptor"), las proteínas chaperonas se disocian del receptor, permitiendo que éste forme un homodímero con otros receptores y experimente un cambio conformacional tal que quede expuesta una secuencia de localización nuclear .
Esta transformación permite que el receptor entre en el núcleo de la célula. Entonces, el complejo ligando-receptor se une a secciones reguladoras específicas en el ADN cromosómico a través de su región de unión al ADN y provoca el inicio de la transcripción.
Ejemplos de receptores intracelulares de tipo I son los receptores de andrógenos y los receptores de progesterona. La testosterona y la dihidrotestosterona (DHT) son ligandos que se unen a los recept ores de andrógenos en el citoplasma y los translocan al núcleo, iniciando procesos celulares como la síntesis de proteínas, el crecimiento celular, la formación de gónadas y el desarrollo de caracteres sexuales secundarios (Fig. 1).
Fig. 1 La testosterona y la DHT se unen a los receptores androgénicos en el citoplasma. A continuación, se translocan al núcleo, donde alterarán la transcripción y provocarán cambios biológicos como el desarrollo de los caracteres sexuales secundarios.
Por otra parte, la unión del ligando progesterona a los receptores de progesterona en el citoplasma activa la transcripción que afecta a diferentes procesos biológicos, incluido el ciclo menstrual.
Receptores intracelulares de tipo II
Los receptores intracelulares de tipo II (también conocidos como receptores nucleares) se encuentran en el núcleo de una célula. Como ya están en el núcleo, los receptores intracelulares de tipo II pueden modificar directamente la transcripción sin sufrir translocación. Suelen formar heterodímeros con otros receptores nucleares. Algunos ejemplos de receptores intracelulares de tipo II son los receptores del ácido retinoico y los receptores tiroideos.
Los receptores de la hormona tiro idea intervienen en la regulación del metabolismo y la función cardiaca. Cuando los receptores tiroideos están poco estimulados (por ejemplo, cuando una persona padece hipotiroidismo), su metabolismo se ralentiza, lo que se manifiesta en síntomas como fatiga, letargo, aumento de peso y frecuencia cardiaca reducida. Cuando los receptores tiroideos están sobreestimulados (por ejemplo, cuando una persona padece hipertiroidismo), su metabolismo aumenta, lo que provoca nerviosismo, pérdida de peso y aumento de la frecuencia cardiaca, entre otros.
Un homodímero proteico está formado por dos proteínas idénticas, mientras que un heterodímero proteico está formado por dos proteínas con diferente composición en cuanto al orden, número o tipo de aminoácidos que contienen.
¿Cuáles son otros ejemplos de receptores intracelulares?
En esta sección, hablaremos de ejemplos de receptores hormonales intracelulares y de receptores de óxido nítrico.
Receptores hormonales intracelulares
Las hormonas son moléculas señalizadoras que se crean en una región del cuerpo y tienen la capacidad de provocar cambios biológicos en otras secciones del organismo.
Algunas hormonas, incluidas las derivadas de péptidos y aminoácidos, son hidrosolubles, por lo que no pueden atravesar la membrana celular. Estas hormonas interactúan con los receptores de la superficie celular. En cambio, las hormonas pequeñas y liposolubles, no polares, como las hormonas esteroideas y las hormonas gaseosas, pueden atravesar la membrana plasmática y unirse a los receptores hormonales intracelulares.
Las hormonas liposolubles, como las esteroideas, pueden atravesar la membrana de una célula endocrina. Fuera de la célula, estas hormonas se unen a proteínas transportadoras que las ayudan a viajar por el torrente sanguíneo.
Una vez que llegan a la célula diana, las hormonas se separan de las proteínas transportadoras, se difunden a través de la membrana plasmática y se unen a receptores intracelulares en el citoplasma o el núcleo. Al hacerlo, activan las vías de señalización celular que regulan la transcripción de genes específicos en el ADN de una célula. El complejo hormona-receptor regula la transcripción aumentando o disminuyendo la producción de moléculas de ARNm de determinados genes. Esto, a su vez, altera las proteínas sintetizadas durante la expresión génica.
La aldosterona es una buena ilustración del funcionamiento de las hormonas esteroideas (Fig. 2). Esta hormona es producida por las células de la glándula suprarrenal, que, en los humanos, es un órgano situado encima del riñón.
Fig. 2 El receptor de la aldosterona muestra cómo funcionan la mayoría de los receptores de hormonas esteroideas.
La vía de señalización del óxido nítrico (NO)/monosfosfato de guanosina cíclico (GMPc)
La vía NO/cGMP se encuentra en los leucocitos maduros y en las plaquetas. Consiste en la guanilil ciclasa soluble (GC) , que funciona como receptor intracelular del óxido nítrico.
Cuando el NO se une al GC, el NO experimenta un cambio conformacional que activa el GC y convierte el trifosfato de guanosina (GTP) en GMPc. La producción de GMPc desencadena entonces la activación de la proteína cinasa dependiente de GMPc que, a su vez, fosforila diversos sustratos y participa en la regulación de la adhesión y agregación de las plaquetas.
Los leucocitos son glóbulos blancos que desempeñan un papel integral en la lucha contra las infecciones y otras enfermedades.
Lasplaquetas son fragmentos de células grandes que pueden encontrarse en el torrente sanguíneo. Desempeñan un papel en la formación de coágulos sanguíneos que ralentizan o detienen las hemorragias.
Lafosforilación es el proceso de añadir grupos fosfato.
Receptores intracelulares - Aspectos clave
- En lugar de residir en una membrana celular, los receptores intracelulares son proteínas globulares situadas en el interior de la célula. Los receptoresintracelulares son receptores que se encuentran en el citoplasma o en el núcleo.
- Los receptores intracelulares se unen a pequeños ligandos hidrófobos o no polares, como las hormonas esteroideas, las hormonas tiroideas y la vitamina D.
- A diferencia de los receptores de la superficie celular, los receptores intracelulares pueden difundirse fácilmente a través de la membrana plasmática, por lo que no necesitan transmitir la señal a otros receptores o mensajeros mediante la transducción de señales.
- La estimulación de los receptores intracelulares suele dar lugar a una transcripción modificada durante la expresión génica.
- Los receptores intracelulares suelen tener tres dominios centrales: un dominio de unión al ligando, un dominio de unión al ADN y un dominio activador de la transcripción.
Referencias
- Zedalis, Julianne, et al. Libro de Texto de Biología de Colocación Avanzada para Cursos AP. Agencia de Educación de Texas.
- Reece, Jane B., et al. Biología Campbell. Undécima ed., Pearson Higher Education, 2016
- Sever, Richard, y Christopher K. Glass. "Señalización por receptores nucleares - PMC". PubMed Central (PMC), www.ncbi.nlm.nih.gov, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3578364/. Consultado el 15 de julio de 2022.
- Chigaev, Alexandre, et al. "La señalización de la vía del óxido nítrico/cGMP regula activamente a la baja la afinidad de la Α4β1-Integrina: Un mecanismo inesperado para inducir la desadhesión celular - BMC Immunology". BioMed Central, bmcimmunol.biomedcentral.com, 17 de mayo de 2011, https://bmcimmunol.biomedcentral.com/articles/10.1186/1471-2172-12-28.
- "Señalización celular". Señalización celular, www.open.edu, https://www.open.edu/openlearn/science-maths-technology/cell-signalling/content-section-2.5. Consultado el 15 de julio de 2022.
- "Biología, Estructura y función animal, El sistema endocrino, Cómo funcionan las hormonas". Repositorio OERTX, oertx.highered.texas.gov, https://oertx.highered.texas.gov/courseware/lesson/1802/overview. Consultado el 15 de julio de 2022.
- Mecanismo de acción: Hormonas con Receptores Intracelulares. rabowen.org, https://rabowen.org/hbooks/pathphys/endocrine/moaction/intracell.html. Consultado el 15 de julio de 2022.
- Merkey, Becky. "15. Receptores nucleares - Principios de farmacología - Guía de estudio". 15. Receptores nucleares - Principios de farmacología - Guía de estudio, editado por el Dr. Esam El-Fakahany, open.lib.umn.edu, https://open.lib.umn.edu/pharmacology/chapter/nuclear-receptors/. Consultado el 15 de julio de 2022.
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