- En primer lugar, veremos la definición de señalización celular y señalización yuxtacrina.
- Después, aprenderemos la diferencia entre señalización yuxtacrina y paracrina.
- Después, nos sumergiremos en el proceso de señalización yuxtacrina y veremos el diagrama de señalización yuxtacrina.
- Por último, veremos algunos ejemplos.
Tipos de señalización celular
La señalizacióncelular es el proceso en el que una célula responde a moléculas señalizadoras llamadas ligandos en su entorno externo a través de receptores proteicos.
Existen cuatro tipos principales de señalización celular:
Autocrina
Paracrina
Endocrina
Señalización yuxtacrina
Definamos brevemente cada uno de estos tipos y citemos algunos ejemplos notables.
Señalización autocrina
La señalizaciónautocrina es un tipo de señalización celular en la que los ligandos se unen a receptores dentro de la misma célula. Una célula infectada por un virus, por ejemplo, puede transmitirse a sí misma señales autocrinas para inducir la apoptosis o "muerte celular programada", aislando y eliminando el virus en el proceso.
Cuando las células diana son células cercanas del mismo tipo, también suele considerarse señalización autocrina. Durante el desarrollo embriológico, por ejemplo, un grupo de células cercanas puede activarse mediante señales autocrinas para ayudar a dirigir la diferenciación de células idénticas en tipos celulares comparables.
La apoptosis es un mecanismo por el que las células mueren de forma controlada, evitando que escapen sustancias potencialmente peligrosas.
Señalización paracrina
La señalizaciónparacrina es el proceso por el que las células se comunican localmente con las células cercanas.
Durante la señalización paracrina, las moléculas de ligando son descompuestas inmediatamente por las enzimas o eliminadas por las células cercanas para que la respuesta se mantenga localizada. Al descomponerlas, se restablece el gradiente de concentración, lo que permite que las señales vuelvan a difundirse por el espacio intracelular.
Un ejemplo de señalización paracrina es la transmisión de ligandos llamados neurotransmisores entre células nerviosas.
Señalización endocrina
La señalizaciónendocrina es el proceso por el que las células de un organismo reciben señales de células de partes distantes del cuerpo. En el cuerpo, dichas señales proceden de las células endocrinas, que suelen encontrarse en glándulas endocrinas como la tiroides, la hipófisis y el hipotálamo.
Un ejemplo de señalización endocrina es la transmisión de hormonas como la insulina, el cortisol y el estrógeno.
Las horm onas son ligandos que se producen en una parte del cuerpo y viajan por el torrente sanguíneo para crear cambios biológicos en otras partes del cuerpo.
¿Qué es la señalización yuxtacrina?
Por último, pasemos al tema principal de nuestro artículo: la señalización yuxtacrina.
La señalizaciónyuxtacrina (también conocida como señalización celular directa) es el proceso por el que las células que están en contacto directo se comunican entre sí.
Cuando las células vecinas están físicamente en contacto entre sí, se produce la señalización yuxtacrina. En este caso, la membrana de una célula une la molécula señalizadora, de modo que no puede desplazarse libremente. Entonces, puede interactuar con un receptor de la membrana de una célula adyacente.
Señalización yuxtacrina frente a señalización paracrina
Dado que la señalización yuxtacrina se define como un tipo de señalización que se produce entre células adyacentes, mientras que la señalización paracrina se produce entre células cercanas, es fácil confundir ambas.
En pocas palabras, lo que diferencia a ambas es que la señalización yuxtacrina requiere que las células se toquen físicamente, mientras que la señalización paracrina no requiere ningún contacto, sino que se basa en la difusión de moléculas señalizadoras de célula a célula.
Ladifusión es el movimiento pasivo de sustancias de una zona de mayor a menor concentración.
| Tabla 1. Diferencias entre señalización paracrina y yuxtacrina | ||
|---|---|---|
| Señalización paracrina | Señalización yuxtracrina | |
| Definición | Señal liberada por una célula para actuar sobre las células vecinas | Señal transmitida por contacto directo entre células |
| Molécula señalizadora | Moléculas difusibles (por ejemplo, citoquinas) | Ligandos unidos a la membrana, uniones en hendidura |
| Células diana | Células cercanas dentro de un tejido | Células adyacentes que están en contacto directo |
| Distancia | Corto alcance (micrómetros a milímetros) | Alcance muy corto (contacto célula-célula) |
| Ejemplos | Señalización del factor de crecimiento | Señalización Notch en el desarrollo |
Señalización yuxtacrina frente a señalización autocrina
La principal diferencia entre la señalización yuxtacrina y la autocrina es que la señalización autocrina sólo implica a una célula (la célula mensajera es también la célula receptora), mientras que la señalización yuxtacrina implica al menos a dos células que están una al lado de la otra. También existen otras diferencias:
| Tabla 2. Diferencias entre señalización autocrina y yuxtacrina | ||
|---|---|---|
| Señalización autocrina | Señalización yuxtracrina | |
| Definición | Las células señalizadoras secretan moléculas señalizadoras que se unen a receptores desu propia superficie celular | Las células señalizadoras secretan moléculas señalizadoras que se unen a receptores de la superficie de una célula adyacente |
| Molécula señalizadora | La molécula señalizadora suele ser una citocina o un factor de crecimiento | La molécula señalizadora suele ser una proteína unida a la membrana o una molécula difusible (uniones en hendidura) |
| Función | Permite a las células regular su propio comportamiento y mantener la homeostasis | Se utiliza para la comunicación entre células durante el desarrollo y la diferenciación |
| Ejemplos de funciones | Pueden estar implicadas en la progresión del cáncer y otras enfermedades | Intervienen en las respuestas inmunitarias y en la reparación de tejidos, así como en la coordinación de señales |
| Ejemplos de moléculas señalizadoras | Algunos ejemplos son la interleucina-2, el factor de crecimiento transformador beta y el factor de necrosis tumoral alfa | Algunos ejemplos son la señalización Notch, la señalización Delta-Notch y la señalización Jagged-Notch |
Vía de señalización yuxtacrina
Dado que la señalización yuxtacrina requiere contacto físico, los mecanismos y la dinámica que sustentan la señalización yuxtacrina son bastante diferentes de otros tipos de señalización. El intercambio de señales tiene lugar localmente en la interfaz entre las dos células adyacentes.
Dicho intercambio puede ser bidireccional (lo que significa que la señal se mueve en ambas direcciones) y asimétrico. Esto se muestra en el diagrama siguiente (Fig. 1)
Un ejemplo de vía de señalización yuxtacrina es la vía Notch. La vía Notch es una vía de señalización yuxtacrina en la que las células que envían la señal tienen ligandos unidos a la membrana (concretamente proteínas transmembrana de lafamilia Delta/Serrate/Lag-2 [DSL]) que se unen y activanreceptores Notch de la superficie celular en la célula receptora (Fig. 3).
Cuando se activa el receptor Notch, el dominio intracelular Notch (NICD) se escinde y se transloca al núcleo, donde se une a un determinado factor de transcripción , induciendo así la transcripción de los genes diana .
Las señales intercambiadas entre células adyacentes a través de la vía de señalización Notch amplifican la diferenciación celular, determinan el destino de una célula y permiten la formación de patrones durante el desarrollo. La diferenciación celular es la formación de diferentes tipos celulares de forma que, cuando estas células se organizan en tejidos, están imbuidas de una función fisiológica específica.
La activación de la señalización Notch en células epiteliales intestinales (células que recubren el intestino) aumenta la diferenciación celular a favor delos enterocitos absorbentes ; mientras que su inhibición inclina la balanza hacia lascélulas enteroendocrinas secretoras de hormonas , lascélulas caliciformes secretoras de moco y lascélulas de Panethsecretoras de enzimas , todasellas de linaje secretor.
La señalización Notch también desempeña un papel en el sistema nervioso. Por ejemplo, en el sistema nervioso de los vertebrados, la unión de las proteínas Delta a los receptores Notch indica a la célula receptora que no se convierta en neurona, mientras que, en el ojo de los vertebrados, la unión de los ligandos a los receptores Notch regula qué células se convierten en células gliales y cuáles en neuronas ópticas.
Diagrama de señalización yuxtacrina
A medida que la superficie celular interactúa con los ligandos y receptores yuxtacrinos, los componentes proteínicos y lipídicos de las superficies de señalización sufren una remodelación radical. Los complejos de señalización de las células yuxtapuestas se conectan espacial y físicamente mediante el acoplamiento ligando-receptor y la reconfiguración de la superficie.
La comunicación de célula a célula a través de la señalización yuxtacrina desempeña un papel importante en muchos procesos diferentes de desarrollo, fisiológicos, inmunológicos, neurológicos y patológicos.
Tipos de señalización yuxtacrina
La señalización yuxtacrina puede producirse de muchas formas distintas, pero algunas de las más comunes son las uniones en hendidura y los plasmodesmos. Las uniones en hendidura y los plasmodesmos se utilizan para facilitar la señalización yuxtacrina.
En este apartado hablaremos de qué son las uniones en hendidura y los plasmodesmos y cómo facilitan la señalización yuxtacrina. También hablaremos de un ejemplo de vía de señalización yuxtacrina llamada vía Notch.
Señalización yuxtacrina a través de las uniones Gap
Las uniones enhendidura son regiones de la membrana celular que funcionan como canales de comunicación entre células adyacentes. Las células unidas a través de las uniones en hendidura se denominan células "acopladas". Las pequeñas moléculas solubles de señalización, incluidos los iones, pueden viajar a través de estas uniones.
Las proteínas conex inas forman los canales de las uniones en hendidura. Seis conexinas idénticas en la membrana de cada célula se combinan para formar un canal transmembrana con un poro central. El complejo de canales de una célula se conecta con el complejo de canales de otra célula, lo que permite unir los citoplasmas de ambas células.
Un ejemplo de vía que utiliza las uniones en hendidura es la señalización del calcio (Ca2+), que implica la difusión de varias moléculas, incluido el ATP, a través del espacio extracelular, activando así los receptores P2 (Fig. 2).
Esta propagación intracelular de las ondas de Ca2+ de una célula a otra adyacente requiere uniones en hendidura que permitan el movimiento de las moléculas de señalización a través de las células acopladas. Se cree que la propagación intracelular de ondas de Ca2+ es una de las formas en que se coordina la actividad celular, por ejemplo entre neuronas y células gliales en el sistema nervioso central.
Señalización yuxtacrina a través de los plasmodesmos
Los plasmodesmos son estructuras celulares vegetales que facilitan la comunicación directa de célula a célula entre células vecinas. Sirven de puentes entre el citoplasma de dos células que están separadas por paredes celulares.
La estructura de los plasmodesmos varía mucho durante el crecimiento y la diferenciación de una célula, o entre diferentes uniones célula-célula, dependiendo de las necesidades de transporte intercelular.
Un plasmodesma típico (ésta es la forma singular de plasmodesmata) tiene un tamaño de poro de 20-50 nm y consiste en un único canal citoplasmático revestido de membrana que sirve de puente entre dos células, pero puede modificarse de modo que se vuelva ramificado o complejo, con muchos canales que se unen, se dividen o comparten la misma abertura. Los plasmodesmos simples y complejos controlan la señalización intercelular de forma diferente, actuando los plasmodesmos complejos como un filtro, estrechando la gama de sustancias químicas que pueden moverse entre las células.
Un ejemplo de señalización que se produce a través de los plasmodesmos es la propagación de señales de defensa: cuando se expone a patógenos, la proteína de transferencia lipídica inducida por ácido azelaico 1 (AZI1) desencadena la resistencia sistémica adquirida (SAR), lo que conduce al transporte de moléculas de señalización SAR a través de los plasmodesmos. La propagación de tales señales de defensa ayuda a las plantas a preparar las partes distantes ante amenazas inminentes o tensiones externas bióticas o abióticas.
Ejemplos de señalización yuxtacrina
La señalización yuxtacrina se utiliza en todo el cuerpo de los animales, y también en las plantas. Permite una comunicación y coordinación muy rápidas, por lo que es crucial para los procesos en los que la velocidad es esencial. He aquí algunos ejemplos de señalización yuxtacrina:
- Los miocardiocitos (células musculares del corazón) están conectados a través de uniones en hendidura. Esto permite que las señales químicas y eléctricas viajen realmente rápido a través de múltiples células. La velocidad es esencial en este caso porque los miocardiocitos necesitan despolarizarse y contraerse sincronizadamente para que el corazón pueda bombear sangre a través de un organismo con eficacia.
- Lo mismo ocurre entre las neuronas de determinadas regiones del sistema nervioso. Los pulmones necesitan contraerse y expandirse en sincronía para que un organismo pueda respirar bien. Por tanto, las neuronas que regulan este proceso necesitan uniones gap para comunicarse con rapidez y poder enviar señales coordinadas a los músculos que regulan la respiración.
Señalización yuxtacrina - Aspectos clave
- La señalización yuxtacrina (también conocida como señalización directa) es el proceso por el que las células que están en contacto directo se comunican entre sí.
- Cuando las células vecinas están físicamente en contacto entre sí, se produce la señalización yuxtacrina. En este caso, la membrana de una célula une la molécula señalizadora, de modo que no puede desplazarse libremente. Entonces, puede interactuar con un receptor de la membrana de una célula adyacente.
- El intercambio de señales yuxtacrinas tiene lugar localmente en la interfase entre las dos células adyacentes. Dicho intercambio puede ser bidireccional y asimétrico.
- Las uniones en hendidura de las células animales y los plasmodesmos de las células vegetales se utilizan con frecuencia para facilitar la señalización yuxtacrina.
- Un ejemplo de vía de señalización yuxtacrina es la vía Notch. Las señales intercambiadas entre células adyacentes a través de la vía de señalización Notch amplifican la diferenciación celular, determinan el destino de una célula y permiten la formación de patrones durante el desarrollo.
Referencias
- Momiji, Hiroshi, et al. "Desenmarañando la señalización yuxtacrina de la paracrina en el tejido dinámico". Disentangling Juxtacrine from Paracrine Signalling in Dynamic Tissue | PLOS Computational Biology, journals.plos.org, 13 de junio de 2019, https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1007030.
- Ross E. Sager, Jung-Youn Lee; Plasmodesmata de un vistazo. J Cell Sci 1 de junio de 2018; 131 (11): jcs209346. doi: https://doi.org/10.1242/jcs.209346
- Kume, Tsutomu. (2009). Nuevos conocimientos sobre las funciones diferenciales de los ligandos Notch en la formación vascular. Revista de investigación sobre la angiogénesis. 1. 8. 10.1186/2040-2384-1-8.
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- "Introducción a la Señalización y Comunicación Química por Microbios | Biología Organísmica". Introducción a la Señalización Química y la Comunicación por Microbios | Biología Organísmica, organismalbio.biosci.gatech.edu, https://organismalbio.biosci.gatech.edu/chemical-and-electrical-signals/intro-to-chemical-signaling-and-signal-transduction/. Consultado el 30 de julio de 2022.
- "Investigación | El Grupo Jun". Investigación | El Grupo Jun, junlab.ucsf.edu, https://junlab.ucsf.edu/article/research. Consultado el 30 de julio de 2022.
- Gilbert SF. Biología del desarrollo. 6ª edición. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000. Señalización yuxtacrina. Disponible en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10072/
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