Las células de los organismos pluricelulares no realizan sus funciones independientemente las unas de las otras.
Se necesita una fina coordinación entre varios tejidos y tipos celulares para que el organismo pueda funcionar de manera correcta. Esta coordinación viene gracias a señales que vienen desde el exterior de la célula.
Para detectar este tipo de señales, que influencian el comportamiento de las células a varios niveles, es necesario que las células presenten dentro de ellas y en la membrana que las rodea las estructuras suficientes para detectar estas señales y producir cambios en la célula de manera acorde. Esta función la llevan a cabo los llamados receptores celulares.
En este artículo comentaremos la función y diferentes tipos de receptores celulares, para entender mejor cómo las células se comunican en nuestro organismo.
¿Qué es un receptor celular?
Existe una gran diversidad en cuanto a formas y funciones de los receptores celulares, pero todos funcionan de forma similar: necesitan la unión a un ligando para poder realizar su efecto. Si el receptor celular fuera una antena que está lista para leer una señal, el ligando es la señal a leer. Son moléculas que se unirán al receptor, desencadenando diferentes efectos según cada caso.
La mayoría de receptores son muy específicos, pudiendo reconocer uno (o unos pocos) tipos de ligandos diferentes. También es así para los ligandos, que suelen poder ser reconocidos únicamente por uno o un reducido grupo de receptores. Cuando estos se unen, inician cambios celulares que ayudan a que las células respondan a su ambiente de forma adecuada.
Existen diversos tipos de receptores celulares y de ligandos que se unen a estos, para poder cubrir un cierto número de posibles respuestas a estímulos por parte de la célula. Estos receptores pueden dividirse de múltiples formas, pero en este artículo observaremos sus distinciones a dos niveles principalmente, según dónde se encuentran en la célula y según las funciones y morfología de los propios receptores.
Tipos de receptor celular según su posición en la célula
La gran mayoría de receptores celulares se encuentran en la membrana celular, ya que la mayoría de las señales a detectar viajarán por el espacio extracelular hacia las diferentes células. Aun así nos podemos ver sorprendidos al saber que también existen receptores celulares dentro del espacio citosólico, es decir, en el interior de la célula.
1. Receptores intracelulares (citosólicos)
Pese a lo paradójico que puede parecer inicialmente, los receptores citosólicos también responden a señales que vienen desde el exterior de la célula. A diferencia de los receptores que se expresan en membrana, estos se encuentran de forma libre flotando en su interior, hasta que detecta a su ligando correspondiente.
Nos podemos preguntar cómo estos ligandos que interactúan con los receptores citosólicos pueden interactuar con elementos que se encuentran detrás de la membrana citoplasmática. Esto es así porque este tipo de ligandos, en su mayoría, representan moléculas hidrofóbicas, capaces de atravesar la membrana lipídica. Algunos ejemplos notables de estos ligandos son hormonas, como la testosterona o el estradiol.
Los receptores citosólicos, una vez han contactado con el ligando adecuado, llegarán al interior núcleo de la célula, donde actuarán directamente sobre la expresión genética de esta, causando los cambios pertinentes.
2. Receptores de membrana
Los receptores celulares de membrana, también conocidos como receptores de superficie, son moléculas que se encuentran ensambladas a la membrana celular. En general tienen como mínimo una parte en el exterior de la célula que se unirá al ligando en el propio espacio extracelular.
Además, este tipo de receptores tiene un dominio (las diferentes partes de los receptores se pueden llamar dominios) dentro de la propia membrana y otro dominio en el citosol, que suele ser la parte del receptor que será el que transmita la señal al resto de la célula. Los receptores de membrana son más frecuentes y variados, así que veremos diferentes ejemplos generales para conocerlos en mayor profundidad.
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Tipos de receptor celular según morfología y función
Existen muchos tipos de receptores celulares de superficie, pero en este artículo estudiaremos únicamente 4 de ellos, con morfologías y funciones diferentes, para simplificar este tema:
- Los receptores acoplados a proteína G
- Los canales iónicos mediados por ligando
- Los receptores ligados tirosina-quinasa
- Integrinas
1. Los receptores de tirosina-quinasa
Los receptores de tirosina-quinasa pertenecen a una familia de receptores de membrana, que presentan un dominio intracelular que está asociado a una enzima o directamente tiene función enzimática. Habitualmente es esta enzima la que, tras la detección del ligando extracelular por la parte extracelular del receptor, iniciará la respuesta al ligando.
Los receptores de tirosina-quinasa suelen funcionar por pares. Los ligandos se unen a dos receptores tirosina-quinasa adyacentes, que pasan a formar un dímero (se unen). Tras esta unión, fosforilan sus dominios intracelulares mútuamente. Esta estructura es capaz de unirse a proteínas citosólicas específicas, que iniciarán reacciones bioquímicas en cascada dentro de la célula, efectuando los cambios.
La función de estos receptores es sumamente importante. Se relacionan por ejemplo con los factores de crecimiento, moléculas que regulan procesos de proliferación, maduración y especialización de las células. La disrupción de este tipo de receptores contribuye, por ejemplo, a la formación tumoral.
2. Canales iónicos mediados por ligando
El control del paso de los iones a través de la membrana celular es fundamental para el buen funcionamiento de estas, especialmente cuando hablamos del sistema nervioso. Existen varios receptores que funcionan alterando la permeabilidad de la membrana para ciertos iones, permitiendo temporalmente un flujo alterado de estos.
En general los canales iónicos son proteínas transmembrana que, habitualmente, son impermeables a los iones. Cuando un ligando, por ejemplo un neurotransmisor, entra en contacto con el canal iónico, este cambia su forma, permitiendo temporalmente el paso de un tipo específico de iones. Este cambio en el equilibrio iónico de la célula puede afectar a otras proteínas o moléculas.
Tras un tiempo, el canal iónico se cierra, pero entra en un estado donde no responderá a la presencia del ligando. A los canales en este estado les llamamos “desensibilizados”, un estado que lentamente se resuelve para volver a la normalidad.
3. Receptores ligados a proteína G
Los receptores acoplados a proteína G tienen una estructura muy similar y representan una de las familias más grandes de receptores de superficie celular. Esta estructura presenta un extremo (N-terminal) en el exterior de la célula, seguido de siete hélices proteicas transmembranosas que acaban en un dominio intracelular (C-terminal).
Este extremo intracelular se encuentra unido a proteínas citoplasmáticas (proteínas G) capaces de unirse al GTP (Guanosina trifosfato, una molécula energética) para usar la energía que se obtiene de convertir GTP en GDP (Guanosina difosfato, la misma molécula que GTP pero con un fosfato menos, por lo que también es menos energética). Este gasto energético se da únicamente si la parte extracelular del receptor está unida al ligando.
La activación de las proteínas G empieza una cascada de reacciones enzimáticas, que causan diferentes cambios en las células. Una importante función de este tipo de receptores es la de actuar como receptores olfativos.
4. Integrinas
Las integrinas también son receptores que se encuentran en la superficie de la célula. Estas se encargan de unir las células a la matriz extracelular, lo cual es necesario para que las células proliferen y sobrevivan. Además, son capaces de mediar ciertas señales mecánicas y químicas.
Este tipo de receptores reconocen proteínas de la matriz extracelular y se encargan de regular a otros receptores de la célula, como los receptores de factores de crecimiento o los receptores de canales iónicos, que a su vez se encargan de mediar funciones como la apoptosis, la proliferación o la diferenciación de las células.
Referencias bibliográficas
- Uings, I. J., & Farrow, S. N. (2000). Cell receptors and cell signalling. Molecular pathology : MP, 53(6), 295–299. doi:10.1136/mp.53.6.295.
- Cooper GM. The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000. Functions of Cell Surface Receptors. Disponible en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9866/.
