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21.4: Señalización de superficie celular
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Cell-surface Signaling
 
TRANSCRIPCIÓN

21.4: Cell-surface Signaling

21.4: Señalización de superficie celular

Hormones—or any molecule that binds to a receptor, known as a ligand—that are lipid-insoluble (water-soluble) are not able to diffuse across the cell membrane. In order to be able to affect a cell without entering it, these hormones bind to receptors on the cell membrane. When a first messenger, a hormone, binds to a receptor, a signal cascade is set off, causing second messengers, proteins inside the cell, to become activated, resulting in downstream effects.

Variety of Receptor Families

Cell membrane receptors have three portions: an external ligand-binding domain, a transmembrane domain, and an internal domain. There are three categories of cell membrane receptors based on the consistency of the structure and function of these domains within each category.

One category is ligand-gated ion channels which, when bound to a ligand, undergo a conformational change, allowing ions through a channel formed by the transmembrane portion of the receptor.

A second category is G-proteins-coupled receptors which have a distinct structure with seven transmembrane domains. Binding of the external domain to a ligand causes the alpha subunit, one of three subunits attached to the internal portion of the receptor, to disassociate from the receptor and create a cellular response.

The third category of receptors, the enzyme-linked receptor—also called catalytic receptors—have an intracellular domain that is either associated with an enzyme or is an enzyme itself. When a ligand binds to the extracellular region, the intracellular enzyme becomes active, activating other proteins within the cell.

When Receptors Go Bad

Cell membrane receptors are fundamental to cell function. Therefore, it is not surprising that many illnesses have been shown to be direct results of improperly functioning cell membrane receptors. For example, cholera develops when a G-protein-coupled receptor is disabled in the cells lining the small intestine.

Signal Transduction

The process of conversion of an extracellular stimulus to an intracellular response is known as signal transduction. This is a multi-step process involving a ligand binding to a receptor resulting in several molecular interactions within the cell. These interactions can get complicated because each step is dependent on multiple other reactions. This is a form of verification to make sure that proper cellular activities occur. This also often amplifies the response.

Las hormonas, o cualquier molécula que se une a un receptor, conocido como ligando, que son insolubles en lípidos (solubles en agua) no son capaces de difundirse a través de la membrana celular. Con el fin de poder afectar a una célula sin entrar en ella, estas hormonas se unen a los receptores en la membrana celular. Cuando un primer mensajero, una hormona, se une a un receptor, una cascada de señal se activa, causando segundos mensajeros, proteínas dentro de la célula, para convertirse en efectos aguas abajo.

Variedad de Familias Receptoras

Los receptores de membrana celular tienen tres porciones: un dominio de unión de ligando externo, un dominio transmembrana y un dominio interno. Hay tres categorías de receptores de membrana celular basados en la consistencia de la estructura y función de estos dominios dentro de cada categoría.

Una categoría son los canales iónicos ligando-cerrados que, cuando se unen a un ligando, sufren un cambio conformacional, permitiendo iones a través de un canal formado por la porción transmembrana del receptor.

Una segunda categoría son los receptores acoplados a las proteínas G que tienen una estructura distinta con siete dominios transmembranos. La unión del dominio externo a un ligando hace que la subunidad alfa, una de las tres subunidades unidas a la parte interna del receptor, se desasocie del receptor y cree una respuesta celular.

La tercera categoría de receptores, el receptor ligado a enzimas, también llamados receptores catalíticos, tiene un dominio intracelular que está asociado con una enzima o es una enzima en sí misma. Cuando un ligando se une a la región extracelular, la enzima intracelular se activa, activando otras proteínas dentro de la célula.

Cuando los receptores se vuelven malos

Los receptores de membrana celular son fundamentales para la función celular. Por lo tanto, no es sorprendente que muchas enfermedades han demostrado ser resultados directos de receptores de membrana celular que funcionan incorrectamente. Por ejemplo, el cólera se desarrolla cuando se desactiva un receptor acoplado a proteínas G en las células que recubren el intestino delgado.

Transducción

El proceso de conversión de un estímulo extracelular a una respuesta intracelular se conoce como transducción de señal. Este es un proceso de varios pasos que implica una unión de ligando a un receptor que resulta en varias interacciones moleculares dentro de la célula. Estas interacciones pueden complicarse porque cada paso depende de varias otras reacciones. Esta es una forma de verificación para asegurarse de que se producen las actividades celulares adecuadas. Esto también a menudo amplifica la respuesta.


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