Los organismos unicelulares, como casi todos los procariotas (bacterias y arqueas), son abundantes en la naturaleza. Sin embargo, los organismos eucariotas pueden contener miles de millones de células.

Dado que sería muy bueno para un organismo tener tantas entidades diminutas trabajando de forma aislada unas de otras, las células deben tener un medio de comunicación entre ellas: es decir, enviando y recibiendo señales. Al carecer de radio, televisión e Internet, las células se dedican a la transducción de señales
, utilizando productos químicos anticuados.

Así como garabatear letras o palabras en una página no es útil a menos que se formen estos caracteres y entidades palabras, oraciones y un mensaje coherente e inequívoco, las señales químicas no sirven de nada a menos que contengan instrucciones específicas.

Por esta razón, las células están equipadas con todo tipo de mecanismos inteligentes para la generación y transducción
(es decir, transmisión a través de un medio físico) de mensajes bioquímicos. El objetivo final de la señalización celular es influir en la creación o modificación de productos génicos o proteínas producidas en los ribosomas de las células de acuerdo con la información codificada en el ADN a través del ARN.
Razones para la transducción de señales

Si usted Eran uno de los docenas de conductores de una compañía de taxis, necesitaría las habilidades para conducir un automóvil y navegar por las calles de su ciudad o pueblo con conocimiento y habilidad para conocer a sus pasajeros a tiempo en el lugar correcto y llevarlos a su destinos cuando quieren estar allí. Sin embargo, esto no sería suficiente por sí solo si la compañía esperaba operar con la máxima eficiencia.

Los conductores en diferentes cabinas necesitarían comunicarse entre sí y con un despachador central para determinar qué pasajeros deberían ser recogidos por quién, cuando ciertos autos estaban llenos o no estaban disponibles para un hechizo, atascados en el tráfico y demás.

En ausencia de la capacidad de comunicarse con cualquier persona que no sean pasajeros potenciales por teléfono o aplicación en línea, el negocio sería caótico.

Con el mismo espíritu, las células biológicas no pueden operar con total independencia de las células que las rodean. A menudo, los grupos locales de células o tejidos enteros necesitan coordinar una actividad, como una contracción muscular o curación después de una herida. Por lo tanto, las células deben comunicarse entre sí para mantener sus actividades alineadas con las necesidades del organismo en su conjunto. En ausencia de esta capacidad, las células no pueden manejar adecuadamente el crecimiento, el movimiento y otras funciones.

Los déficits en esta área pueden tener graves consecuencias, incluidas enfermedades como el cáncer, que es esencialmente la replicación celular no controlada en un tejido dado debido a un incapacidad de las células para modular su propio crecimiento. La señalización celular y la transducción de señales son, por lo tanto, vitales para la salud del organismo en su conjunto, así como de las células afectadas.
Qué sucede durante la transducción de señales

La señalización celular se puede dividir en tres fases básicas:

1. Recepción: estructuras especializadas en la superficie celular detectan la presencia de una molécula de señalización, o ligando
   .
   
2. Transducción: la unión del ligando al receptor inicia una señal o una serie de señales en cascada en el interior de la célula.
   
3. Respuesta: El mensaje señalado por el ligando y las proteínas y otros elementos que influye se interpreta y pone en proceso, como a través de Expresión o regulación génica.
   
   

   Al igual que los organismos mismos, una vía de transducción de señales celulares puede ser exquisitamente simple o relativamente compleja, con algunos escenarios que involucran solo una entrada o señal, u otros que implican una serie completa de pasos secuenciales y coordinados.
   

   Una bacteria, por ejemplo, carece de la capacidad de deliberar sobre la naturaleza de las amenazas a la seguridad en su entorno, pero puede detectar la presencia de glucosa, la sustancia que todas las células procariotas usan para alimentarse.
   

   Los organismos más complejos envían señales utilizando factores de crecimiento
   , hormonas
   , neurotransmisores
   y componentes de la matriz entre las células. Estas sustancias pueden actuar sobre las células cercanas o a distancia viajando a través de la sangre y otros canales. Neurotransmisores
   como dopamina
   y serotonina
   atraviesan los espacios pequeños entre las células nerviosas adyacentes (neuronas) o entre neuronas y células musculares o glándulas diana.
   

   Las hormonas a menudo actúan a distancias especialmente largas, con moléculas de hormonas secretadas en el cerebro que ejercen efectos sobre las gónadas, las glándulas suprarrenales y otros tejidos "lejanos".
   Receptores celulares: puertas hacia la ruta de transducción de señales
   

   Así como las enzimas, los catalizadores de la reacción bioquímica celular, son específicas para ciertas moléculas de sustrato, los receptores en las superficies de las células son específicos para una molécula señal particular. El nivel de especificidad puede variar, y algunas moléculas pueden activar débilmente los receptores que otras moléculas pueden activar fuertemente.
   

   Por ejemplo, los analgésicos opioides activan ciertos receptores en el cuerpo que también desencadenan sustancias naturales llamadas endorfinas, pero estos medicamentos generalmente tienen un efecto mucho más fuerte debido a su adaptación farmacológica.
   

   Los receptores son proteínas, y la recepción tiene lugar en la superficie. Piense en los receptores como timbres celulares. Es como un timbre. Los timbres están fuera de su casa y activarlo es lo que hace que las personas en su casa respondan a la puerta. Pero para que el timbre funcione, alguien debe usar su dedo para presionar el timbre.
   

   El ligando es análogo al dedo. Una vez que se une al receptor, que es como el timbre de la puerta, comenzará el proceso de funcionamiento interno /transducción de señales justo cuando el timbre de la puerta hace que los que están dentro de la casa se muevan y respondan a la puerta.
   

   Mientras el ligando la encuadernación (y el dedo presionando el timbre) es esencial para el proceso, es solo el comienzo. Un ligando que se une a un receptor celular es solo el comienzo de un proceso cuya señal debe modificarse en intensidad, dirección y efecto final para ser útil para la célula y el organismo en el que reside. Recepción: detección de una señal
   

   Los receptores de membrana celular incluyen tres tipos principales:
   

   1. Receptores acoplados a proteínas G
      
   2. Receptores ligados a enzimas
      
   3. Receptores de canales iónicos
      
      

      En todos los casos, la activación del receptor inicia una cascada química que envía una señal desde el exterior de la célula, o en una membrana dentro de la célula, al núcleo, que es el "cerebro de facto" "de la célula y el locus de su material genético (ADN o ácido desoxirribonucleico).
      

      Las señales viajan al núcleo porque su objetivo es influir de alguna manera en la expresión génica: la traducción de los códigos contenidos en genes para el producto proteico para el que codifican los genes.
      

      Antes de que la señal se acerque al núcleo, es inter simulado y modificado cerca del sitio de su origen, en el receptor. Esta modificación puede implicar la amplificación a través de segundos mensajeros
      , o puede significar una ligera disminución de la intensidad de la señal si la situación lo requiere.
      Receptores acoplados a proteínas G
      

      Las proteínas G son polipéptidos
      con secuencias de aminoácidos únicas. En la vía de transducción de señales celulares en la que participan, generalmente vinculan el receptor a una enzima que lleva a cabo las instrucciones pertinentes para el receptor.
      

      Estos utilizan un segundo mensajero, en este caso monofosfato de adenosina cíclico
      (AMP cíclico o AMPc) para amplificar y dirigir la señal. Otros segundos mensajeros comunes incluyen óxido nítrico (NO) e ión calcio (Ca2 +).
      

      Por ejemplo, el receptor de la molécula epinefrina
      , que reconoce más fácilmente como la molécula de tipo estimulante La adrenalina provoca cambios físicos en una proteína G adyacente al complejo ligando-receptor en la membrana celular cuando la epinefrina activa el receptor.
      

      Esto, a su vez, hace que una proteína G desencadene la enzima adenilil ciclasa
      , que conduce a la producción de AMPc. cAMP luego "ordena" un aumento en una enzima que descompone el glucógeno, la forma de almacenamiento de carbohidratos de la célula, en glucosa.
      

      Los segundos mensajeros a menudo envían señales distintas pero consistentes a diferentes genes en el ADN celular. Cuando cAMP requiere la degradación del glucógeno, señala simultáneamente un retroceso en la producción de glucógeno a través de una enzima diferente, lo que reduce el potencial de ciclos inútiles (el desarrollo simultáneo de procesos opuestos, como el agua corriente en un extremo de una piscina mientras intenta drenar el otro extremo). Receptor de tirosina quinasas (RTK)
      

      Las quinasas
      son enzimas que toman fosforilato
      moléculas. Lo logran moviendo un grupo fosfato de ATP (trifosfato de adenosina, una molécula equivalente a AMP con dos fosfatos unidos al que ya tiene AMP) a una molécula diferente. Las fosforilasas
      son similares, pero estas enzimas recogen fosfatos libres en lugar de tomarlos del ATP.
      

      En fisiología de la señal celular, las RTK, a diferencia de las proteínas G, son receptores que también poseen propiedades enzimáticas. . En resumen, el extremo receptor de la molécula se enfrenta al exterior de la membrana, mientras que el extremo posterior, hecho del aminoácido tirosina, tiene la capacidad de fosforilar moléculas dentro de la célula.
      

      Esto conduce a una cascada de reacciones que dirigen el ADN en el núcleo celular para regular (aumentar) o disminuir (disminuir) la producción de un producto o productos proteicos. Quizás la cadena de reacciones mejor estudiada es la cascada de la proteína quinasa activada por mitógeno (MAP).
      

      Se cree que las mutaciones en las PTK son responsables de la génesis de ciertas formas de cáncer. Además, debe tenerse en cuenta que la fosforilación puede inactivar y activar moléculas diana, según el contexto específico.
      Canales iónicos activados por ligando
      

      Estos canales consisten en un "poro acuoso" en la membrana celular. y están hechos de proteínas incrustadas en la membrana. El receptor del neurotransmisor común acetilcolina
      es un ejemplo de dicho receptor.
      

      En lugar de generar una señal en cascada per se dentro de la célula, la unión de la acetilcolina a su receptor causa el poro en el complejo para ensancharse, permitiendo que los iones (partículas cargadas) fluyan hacia la célula y ejerzan sus efectos aguas abajo en la síntesis de proteínas.
      Respuesta: Integrando una señal química
      

      Es vital reconocer que las acciones que ocurren como parte de la transducción de la señal del receptor celular no son típicamente fenómenos de "encendido /apagado". Es decir, la fosforilación o desfosforilación de una molécula no determina el rango de posibles respuestas, ya sea en la propia molécula o en términos de su señal descendente.
      

      Algunas moléculas, por ejemplo, pueden fosforilarse a más de Una ubicación. Esto proporciona una modulación más estricta de la acción de la molécula, de la misma manera general que una aspiradora o licuadora con múltiples configuraciones puede permitir una limpieza o preparación de batidos más específica que un interruptor binario de "encendido /apagado".

      Además, cada célula tiene múltiples receptores de cada tipo, la respuesta de cada uno de los cuales debe integrarse en el núcleo o antes para determinar la magnitud general de la respuesta. En general, la activación del receptor es proporcional a la respuesta, lo que significa que cuanto más ligando se une a un receptor, más marcadas son las alteraciones dentro de la célula.
      

      Es por eso que cuando se toma una dosis alta de un medicamento, generalmente ejerce un efecto más fuerte que una dosis más pequeña. Se activan más receptores, se producen más AMPc o proteínas intracelulares fosforiladas, y se produce más de lo que se requiere en el núcleo (y a menudo ocurre más rápido y en mayor medida).
      Una nota sobre la expresión génica
      

      Las proteínas se producen después de que el ADN hace una copia codificada de su información ya codificada en forma de ARN mensajero, que se mueve fuera del núcleo hacia los ribosomas, donde las proteínas están hechas de aminoácidos de acuerdo con las instrucciones proporcionadas por el ARNm.
      

      El proceso de hacer ARNm a partir de una plantilla de ADN se denomina transcripción
      . Las proteínas llamadas factores de transcripción
      pueden regularse hacia arriba o hacia abajo como resultado de la entrada de varias señales de transducción independientes o simultáneas. Como resultado, se sintetiza una cantidad diferente de la proteína que codifica la secuencia génica (longitud del ADN).