Ciencia

3.

Mecanismos de señalización celular: implicaciones fisiopatológicas
FEDERICO MAYOR MENÉNDEZ

El estudio de los sistemas de transducción de señal y de los mecanismos de comunicación intercelular ha experimentado un extraordinario desarrollo en los últimos años. Estos nuevos resultados están conduciendo a la incorporación de nuevos conceptos críticos para poder entender cómo las célulasreciben y coordinan señales del entorno y de otras células del mismo organismo, controlando así los procesos de proliferación, diferenciación, morfología, migración o muerte celular. Los sistemas de comunicación y señalización celular son determinantes fundamentales de la coordinación y las funciones de los distintos tipos celulares a través del control de la expresión génica y de la función de lasproteínas. Estos sistemas serán los que controlen dónde, cuándo, cuánto y por cuánto tiempo se expresan los RNA. En el caso de las proteínas, los mecanismos de señalización celular controlan, además, los cambios de localización, el tráfico de proteínas dentro de una célula, cómo se degradan, y las interacciones funcionales que establecen. De forma coherente con este decisivo papel en la función delos organismos, se estima que más del 20% de los genes del genoma humano codifican proteínas implicadas en transducción de señales. Por otra parte, la alteración de estos sistemas está en la base de múltiples patologías, como el cáncer, la diabetes, las enfermedades cardiovasculares, inflamatorias o neuro-degenerativas. Dada la enorme amplitud de este tema, en este capítulo sólo intentaré resumirlas principales estrategias y principios en los que se basan los complejos circuitos de señalización celular, y algunos ejemplos de sus repercusiones fisiopatológicas.

FEDERICO MAYOR MENÉNDEZ

REDES DE SEÑALIZACIÓN CELULAR Los sistemas de señalización son extraordinariamente complejos, asemejándose a complicadas redes o circuitos con múltiples elementos de intersección y control. Las vías decomunicación celular son sistemas en cascada, con una serie de etapas secuenciales, en las que cabe distinguir un proceso de detección de un mensajero por un receptor, seguida de un proceso de transducción o de transformación de esa señal extracelular en una intracelular. La diseminación de esas señales intracelulares (también denominadas segundos mensajeros) y su interacción con proteínasefectoras permite regular los procesos celulares básicos y las funciones fisiológicas integradas (1). Por tanto, estos sistemas son un poderoso instrumento para modular las funciones del organismo. Es importante recordar que estos sistemas, para ser eficaces, tienen que funcionar de forma transitoria y controlada. Por tanto, además de los procesos de detección, transformación y amplificación de laseñal, tienen que existir sistemas de terminación, adaptación e integración que aseguren en todo momento su activación y desactivación controlada, así como su interconexión con el conjunto de señales que en cada momento recibe cada célula. Cuando estos mecanismos de control sufren alguna alteración o funcionan mal, se producen situaciones patológicas (2). Por ello, estos sistemas pueden utilizarsetambién como diana de fármacos que modifiquen las funciones celulares o su comportamiento erróneo. Desde el punto de vista estructural, los mensajeros pueden ser pequeñas sustancias químicas (adrenalina, glutamato), péptidos o proteínas muy complejas. Los receptores, que muy frecuentemente son proteínas situadas en la membrana de las células, actúan como detectores y «decodificadores» de la señal queporta el mensajero, transformándola en una señal intracelular o segundo mensajero. Los segundos mensajeros, ya desde dentro de la célula, modifican la actividad, localización o interacciones entre proteínas celulares (controlando así el metabolismo o la función del citoesqueleto, por ejemplo) y también regulan la expresión génica, promoviendo una respuesta celular específica e integrada (1). A...