Una cascada de reacciones transmite la señal desde la superficie celular hasta diversas dianas intracelulares un proceso denominado transducción intracelular de señales. Los mecanismos de señalización intracelular conecta la superficie celular con el núcleo, dando lugar a variaciones en la expresión génica como respuesta a los estímulos extracelulares.
El AMPc se forma a partir del ATP por la acción de la adenilato ciclasa y es degradado a AMP por la AMPc fosfodiesterasa. Los efectos del AMPc en la célula animal son mediados por la acción de la proteína quinasa dependiente de AMPc o proteína quinasa A. la forma inactiva de la proteína quinasa A es un tetrámero constituido por 2 subunidades catalíticas y dos subunidades reguladoras. El AMP cíclico se une a las subunidades reguladoras provocando su disociación de las subunidades catalíticas. Las subunidades catalíticas libres son enzimáticamente activas y son capaces de fosforilar residuos de serina de sus proteínas dianas. El aumento del AMPc activa la transcripción de unos genes diana específicos que contienen una secuencia reguladora denominada elemento de respuesta a AMPc o CRE. En este caso, la señal desde el citoplasma al núcleo la lleva la subunidad catalítica de la proteína quinasa A, que es capaz de entrar en el núcleo la lleva las subunidades catalítica de la proteína quinasa A, que es capaz de entrar en el núcleo, la proteína quinasa A fosforila a un factor de transcripción denominado CREB, lo que activa los genes inducidos por AMPc desempeña un papel importante en el control de la proliferación, la supervivencia y la diferenciación de diversos tipos de células animales. El AMPc también puede regular canales ionicos independientemente de la Fosforilización de las proteínas.
El GMP cíclico se sintetiza a partir del GTP por la guanilato ciclasa y es degradado a GMP por una fosfodiesterasa. La activación de las guanilato ciclasas aumenta el nivel del GMPc, el cual interviene como mediador de respuestas biológicas.
Una de las vías de señalización intracelular se basa en la utilización de segundos mensajeros derivados del fosfolipido de membrana fosfatidil inositol 4,5- bifosfato (PIP2). El PIP2 es un componente minoritario de la membrana plasmática, que se localiza en la cara interna de la bicapa fosfolipidica. Diversidad de hormonas y factores de crecimiento inducen la hidrólisis del PIP2 por la fosfolipasa C, una reacción que da lugar a dos 2 mensajeros diferentes, el diacilglicerol y el inositol 1,4,5 trifosfato (IP3). El diacilglicerol activa a miembros de la familia de la proteína quinasa C, y el IP3 induce la liberación del Ca2+ de los reservorios intracelulares.
El diacilglicerol activa a proteínas serina/treonina quinasas pertenecientes a la familia de la proteína quinasa C, muchas de las cuales desempeñan un papel importante en el control del crecimiento y de la diferenciación celular. El IP3 es una pequeña molécula polar que es liberada al citosol, donde interviene induciendo la liberación de Ca2+ de los reservorios intracelulares. El Ca2+ no solo se bombea a través de la membrana plasmática, sino también al retículo endoplasmatico, sirviendo así, este como un reservorio intracelular de Ca2+. El IP3 libera el Ca2+ del RE mediante su unión a receptores que son canales de Ca2+ regulados por ligando. Muchos de los efectos del Ca2+ están mediados por la proteína de unión del Ca2+ calmodulina, que se activa por la unión del Ca2+ cuando la concentración del Ca2+ citosólico aumenta.
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