SEÑALIZACIÓN POR RECEPTORES CON DOMINIO “DEATH” Y TIR (I): TNFΑ Y RECEPTORES CON DOMINIO “DEATH”

TNFα (Tumor necrosis factor)

Características de TNFα:

• Se trata de una citoquina relacionada con los procesos inflamatorios (ej: La artritis reumatoide, etc).
• Puede inducir la apoptosis en algunas líneas tumorales.
• Producida en macrófagos, linfocitos T, células endoteliales, osteoclastos, TAB, etc.
• Se produce como respuesta a infecciones o lesiones tisulares.
• Forma activa cuando forma un trímero.
• Actúa a través de receptor con dominios “DEATH”.
• La familia de TNFα está constituida por 19 miembros (en Homo sapiens), por ejemplo tenemos a TRAIL, la cual puede activar la vía apoptótica o la vía NFκB, y a FASL, que activa la vía de apoptosis.

Características de los receptores:

• Los receptores no tienen actividad enzimática.
• Una vez activados, reclutarán una serie de proteínas citosólicas (como TRADD, la cual hace de puente entre el receptor y la señalización celular, y FDD), las cuales tienen dominio “DEATH”. FDD también tiene dominio DED, que se podrá unir a una procaspasa 8, que activará la caspasa 8, y activará la apoptosis celular. En realidad, hay otras rutas de señalización (como hemos indicado antes) que puede seguir este tipo de proceso mediado por los dominios “DEATH”. Por ejemplo, la vía JNK o la vía NFκB (que ya hemos mencionado antes).

Esquema de las diversas vías de señalización de los DD ("DEATH" domain)

VÍA APOPTÓTICA

• Importante durante el desarrollo.
• En organismos adultos, la apoptosis contribuye a controlar el número de células i a eliminar células dañadas. (ej: Sistema nervioso, hígado, respuesta a daños del DNA, etc).
• La apoptosis se puede inducir des de fuera de la célula (una señal, por ejemplo, TNFα), o des de dentro de l propi célula, ya que ella misma puede detectar las anomalías que la pueden hacer entrar en apoptosis.

Esquema de la vía apoptótica, por acción extrínseca o intrínseca.

Debemos considerar dos situaciones diferentes.

Vía extrínseca:

• Llega una señal que se une a FASL, el cual, mediante su DD (“DEATH” domain), se unirá a su vez a Fas, que actúa como intermediario entre FASL y FADD, quién también tiene dominio DEATH.
• Esta última proteína, FADD, será quién se unirá a la Procaspasa 8 por el dominio DED, y la procaspasa 8 activará a las capasas 8, las cuales serán responsables de activar otras procaspasas (3 y 8, principalmente), y de activar Bid, quién, a su vez (y junto a las proteínas BH3), activarán a BAX y BAK, cuya función será favorecer la formación de poros a nivel de la membrana mitocondrial, para que salgan citocromos c y se forme el apoptosoma.

Vía intrínseca:

• La célula también puede activar su propia apoptosis como respuesta a daños al DNA, un estrés nutricional, etc.
• Se produce una inhibición de las proteínas Bcl-2 y Bcl-X_L, las cuales tenían como función prevenir la propia apoptosis. Estas proteínas presentan dominios BH1, BH2, BH3 y BH4. Hay otro tipo de proteínas, llamadas “BH123 proteins”, que ya hemos nombrado antes (Bax y Bak). Estás poseen dominios BH1, BH2 y BH3, y son las encargadas de favorecer unos poros a nivel de la membrana mitocondrial para facilitar la salida del citocromo C de este. Faltaría comentar que existen un tercer tipo de proteínas, como Bad, Bim o Bid, que únicamente tienen el dominio BH3 y tienen como función activar a Bax y Bak.
• ¿Qué sucede una vez han salido gran cantidad de citocromos C? Este suceso induce la activación de la procaspasa 9 y de Apaf-1, que formarán el complejo llamado apoptosoma (ya lo hemos mencionado antes también). Este complejo, al igual que la procaspasa 8, activará a otras procaspasas (3 y 7), que permitirán la acción de sus respectivas caspasas y acabarán por activar la apoptosis celular.

IAPs Y ANTI-IAPs

• A veces, se puede producir la activación espontanea de caspasas (lo que podría inducir a la apoptosis). A través de IAPs, se puede bloquear su acción.
• ¿Cómo bloquean a las IAPs, si realmente la célula necesita producir la apoptosis celular? Existen las llamadas Anti-IAPs.
• La formación del poro en la mitocondria que permite la liberación del citocromo C también favorece la salida de las proteínas anti-IAs, para poder inhibir a IACs y poder continuar con el proceso de apoptosis.

Activación o inactivación de la vía apoptótica vía IACs y Anti-IACs.

Debe existir una relación entre las señales pro-apoptóticas y anti-apoptóticas. Por ejemplo, las células más diferenciadas tendrán una menor activación d la casacada de las caspasas (eso se podrá conseguir creando otros puntos de regulación, mayores niveles de expresión de Bcl-2 y Bcl-X_L, etc).

Comparación entre la cantidad de señales anti y pro-apoptóticas que existe entre una célula diferenciada y otra que no lo está tanto.

SEÑALIZACIÓN POR PROTEOLISIS CELULAR (II): SEÑALIZACIÓN POR Wnt

• Se trata de una familia de proteínas (19 miembros).
• Glicoproteinas modificadas por unión covalente de ácido palmitoleico (presenta baja solubilidad).
• Proteínas de secreción, muy conservadas, actúan como mediadores locales.
• Regulan diversos procesos, tanto durante el desarrollo como durante la edad adulta.
• La vía de señalización más conocida de Wnt es Wnt-β-catenina. Se trata de una vía que opera en un rango homeostático muy controlado y particpa y regula el desarrollo, la proliferación y la regeneración tisular. En caso de que la vía se salga de este control homeostático, ya sea por hiperactividad y hipoactividad de esta, se pueden llegar a desarrollar diversas patologías.

Niveles de actividad de la vía Wnt-β-catenina. Nótese el rango homeostático, y que los valores fuera de este puden producir patologias.

La vía de señalización por Wnt-β-catenina puede encontrarse en dos situaciones diferentes:

• En ausencia de señal (Wnt), el receptor GPCR correspondiente (de la familia “frizzled”), no se encuentra activado. Existe un complejo de degradación para β-catenina, conformado por diferentes proteínas, como GSK3 (Glicogeno sintasa quinasa 3), CK1 (Caseina quinasa 1), Axina y APC (la cual actuará como proteína scaffold). Este complejo de degradación que acabamos de describir degradará las moléculas de β-catenina, lo que impedirá la regulación y expresión de ciertos genes.
• En presencia de la señal (Wnt), el receptor GPCR se encontrará activado, y se unirá a Dishevelled y al correceptor (Lrp 5 y Lrp6), para poder interactuar también con GSK3, CK1 y Axina (secuestro). El correceptor se encontrará fosforilado. En esta situación, las moléculas de β-catenina podrán translocarse al núcleo y actuar como reguladores de la expresión de algunos genes, al unirse a LEF/TCF y reclutar coactivadores.

Esquema de las dos situaciones, auséncia o preséncia de la señal Wnt, en la vía de señalización Wnt-β-catenina

Además, las vías NOTCH y Wnt pueden interactuar, como podemos vislumbrar en la siguiente imagen:

SEÑALIZACIÓN POR PROTEÓLISIS CELULAR (I): RECEPTORES NOTCH

RECEPTORES NOTCH

• Las vías controladas por estos receptores son las más importantes para determinar el destino celular durante el desarrollo.
• Involucrada en el proceso de renovación continua de los tejidos (ej: el epitelio intestinal).
• Su actuación es clave durante la embriogénesis.
• El KO (knockout) de NOTCH es letal.

En este esquema podemos observar que hay un grupo de células epiteliales que acaba en forma de células nerviosas. En un primer momento, todas las células son idénticas. En condiciones normales, WT (wild type), con receptores NOTCH, únicamente un puñado de ellas se diferenciarán en forma de célula nerviosa, mientras que las otras se convertirán en células epiteliales. Todo ello se determina porque las primeras dejan de expresar NOTCH, para expresar el ligando delta (que se une a NOTCH), mientras que el resto (las células que se acabarán convirtiendo en células epiteliales), si que expresarán NOTCH. Si ninguna expresará NOTCH (o la gran mayoría), habría muchas más células nerviosas que epiteliales, seria desastroso para el organismo y este moriría. Por eso decimos que el KO a NOTCH es letal.

VÍA DE SEÑALIZACIÓN POR PROTEOLISIS REGULADA

• En mamíferos, hay 4 receptores NOTCH y respecto a los ligandos, nos encontramos con 4 tipos de delta y dos tipos de otro ligando, JAGGED.
• Tanto los ligandos como los receptores son proteínas de membrana. Por ese motivo, el contacto célula-célula es necesario.
• Estructuralmente, tanto los ligandos como los receptores tienen dominios llamados EGF-like, una forma de plegamiento. Ambas proteínas están altamente glicosiladas, tienen cadenas glucídicas complejas que juegan un papel clave en el reconocimiento del ligando y el receptor, de manera que la regulación enzimática (glucosil transferasas) de estas cadenas puede determinar la producción, o no, de la señal.

1. El receptor se sintetiza como una única cadena, pero a nivel del aparato de Golgi se produce una primera proteólisis lo que produce que al llegar a la membrana plasmática, el receptor estará conformada por dos cadenas unidas por puentes disulfuro.
2. Cuando el receptor actúa con un ligando delta, se activa una metaloproteasa que cortará por el dominio extracelular del receptor NOTCH, de manera que quedará unido a la célula que expresaba el ligando delta.
3. El paso anterior ha sido clave, ya que ha permitido una tercera proteólisis que es clave, la cual estará catalizada por el complejo gamma secretasa. En pacientes con Alzheimer hereditario, uno de los componentes de esta proteasa, la preselinina, está mutada.
4. Cuando se produce la tercera proteólisis, se liberará la parte intracelular del receptor, que se translocará al núcleo y interaccionará con un factor de transcripción llamado CSL, para reclutar a ciertos coactivadores. De los genes que regulan, uno de los grupos más importantes se corresponde a los reguladores de las proteínas HNS, que son factores de transcripción que inhiben la expresión de genes claves en el proceso de diferenciación.

SEÑALIZACIÓN GENERADA POR FOSFOLÍPIDOS Y CALCIO (IV): REGULACIÓN MEDIADA POR CALMODULINA, CAMK Y CALCINEURINAS. TRANSPORTE DE CALCIO A LA MITOCONDRIA

CALMODULINA

Una de las funciones más importantes del calco es regular la actividad de la calmodulina. La calmodulina es un receptor intracelular de calcio que activa una gran variedad de proteínas una vez esta es activada, a su vez, por el aumento de calcio citosólico.

Su estructura es la de una proteína con abundantes hélix alfa, y muy flexible, capaz de adaptarse a la morfología de otras proteínas. Presenta cuatro dominios de interacción con el calcio, dos por cada lóbulo. En los dominios de interacción con el calcio, encontraremos aminoácidos ácidos (que permitirán, mediante la interacción de las cargas con signo opuesto, la interacción). Una vez se produce esta, la calmodulina se activa y puede a su vez activar otras proteínas que podrán desarrollar diversas rutas de señalización celular. Las principales funciones de la calmodulina son las siguientes:

• Metabolismo de nucleótidos cíclocos: Activa a la fosfodiesterasa, el adenilato ciclasa (tipo I, más abundante en neuronas) o la NO sintetasa (síntesis de NO, activador de la guanilato ciclasa soluble, por lo tanto, se producirá un aumento de cGMP).
• Fosforilación de proteínas: Como CAMK, MLCK y Glicógeno fosforilasa quinasa.
• Desfosforilación de la Calcineurina.
• Activa el transporte de calcio mediado por la proteína transportadora ATPasa cálcica, lo que acaba con la señal, feedback negativo.

Ejemplo de activación proteica mediado por la Calmodulina

Ca-CAMK

• Son Ser/Thr quinasa dependientes de calcio (y activadas por calmodulina).
• Ejemplos: CAMK I, II, IV, MLCK (quinasa de la cadena ligera de la miosina), y otras multifuncionales, las cuales presentan especificidad de sustrato bastante amplia.
• La autofosforilación es el primer paso de su activación debido a la unión con Ca-CAM (necesario para su conformación activa).

Tipo de CAMK	Ejemplos de sustrato	Efectos
I	Quinasas de cadena ligera de la miosina.	Contracción muscular lisa
II	Tirosina hidroxilasa Glicogen fosforilasa quinasa RYR Otros…	Síntesis de neurotransmisores. Degradación del glicógeno. Salida del calcio por los receptores RYR
IV	CREB y otros factores de transcripción.	Regulación de la expresión génica.

CALCINEURINA

• Presenta actividad Ser/Thr fosfatasa.
• Desfosforila los factores de transcripción NF-ATs, lo que permite su translocación al núcleo, para poder regular a ciertos genes importantes en la morfogénesis y desarrollo, la respuesta inmunitaria, etc…
• La calcineurina es la diana terapéutica de muchos fármacos inmunorepressores como Ciclosporina A.

Trasnlocación al núcleo del factor de transcripción NF-AT gracias a la fosfatasa Calcineurina

CAPTACIÓN DE CALCIO POR LA MITOCONDRIA

• El uso de EGTA (un quelante del calcio), nos permite asegurar que fuera no habrá calcio, o que este no será capaz de entrar.
• Como consecuencia de la histamina, el calcio cambiará, de forma muy rápida.
• La mitocondria podrá regular la entrad de calcio, proveniente del retículo, inducido como respuesta a hormona. Por eso, podemos observar que el pico de calcio en la mitocondria está desplazado ligeramente en el tiempo (en presencia de EGTA, gráficas C y D).

Estos gráficos pertenecen, respectivamente, a: calcio citosólico, calcio mitocondrial (sin EGTA), calcio citosólico, calcio mitocondrial (con EGTA). 

¿Pero como entra el calcio a la mitocondria, proveniente del RE? Como ya hemos comentado, la célula tiene un sistema que permite que el RE quede muy próximo a la mitocondria, cosa que facilitará el transporte del ion. Este proceso de aproximación está controlado por las mitofosinas, que tienen como función asociar algunas vesículas del RE con la mitocondria.

En el retículo tendremos un receptor de IP3 (IP3R), y en la mitocondria un canal uniporte capaz de llevar calcio a la matriz mitocondrial (únicamente, transporte de fuera a dentro) ... Como este transporte se produce contra gradiente, debemos disponer de energía en forma de gradiente electroquímico (de protones, fuerza protomotriz) para poder hacer entrar al calcio.

Esquema del transporte de calcio entre el RE y la mitocondria, mediado por las mitofusinas.

Deberíamos hacernos otra pregunta. ¿Qué regula el calcio en la mitocondria? Principalmente, actúa como regulador de actividades que tienen como objetivo la obtención de ATP. Eso lo consigue regulando y activando enzimas como la piruvato deshidrogenasa y otras deshidrogenasas del ciclo de Krebs. Con todo, obtendremos acetil-CoA, más NADH+H⁺, y podremos generar mayor fuerza protomotriz, para sintetizar más ATP.

SEÑALIZACIÓN GENERADA POR FOSFOLÍPIDOS Y CALCIO (III): EL CALCIO COMO MENSAJERO SOLUBLE

Cuando hablamos de movilización del calcio y de regulación, en realidad nos referimos a los mecanismos de su almacenamiento y transporte. El objetivo será conocer como transportamos ese calcio de un compartimento a otro. Los cambios de Calcio pueden ser de diferente índole y magnitud, puntuales o importantes, y se pueden transmitir.

FLUJOS CELULARES DEL CALCIO

En el citoplasma, el calcio siempre se encuentra a niveles muy bajos, del orden de 0,1μM. ¿Como podemos variar esa concentración?

• Flujo de entrada de Calcio: Encontramos una gran concentración de calcio a nivel del RE (Retículo Endoplasmático), hasta 0,4 mM, el cual está generalmente ligado a proteínas como la Calsecuestrina o la Calreticulina (cada proteína puede albergar hasta unos 50 iones de calcio). Esta unión es de carácter reversible, y se puede deshacer. Entonces, el calcio podrá abandonar el RE y llegar al citoplasma saliendo por RyR y IP₃R. El medio externo aún es más rico en calcio (alberga una concentración del orden de 1 o 2mM), y también sirve como reservorio de este. El calcio extracelular podrá entrar por canales regulados.
• Flujo de salida de Calcio: Una vez ha actuado el Calcio, y sus niveles a nivel citoplasmático se han visto incrementados, la célula deberá volver a sacarlo del citoplasma, puesto que unos niveles demasiados elevados de este ion pueden llegar a ser tóxicos y desencadenar procesos de muerte celular. Una ruta de salida será el bombeo (conta gradiente) de la proteína SERCA hacia el RE (requerirá de gasto energético). También, a través de PMCA (otra bomba de calcio que requerirá gasto energético directo), o un transportador antiporte (entran 3Na⁺ y sale Ca²⁺) podremos enviar Calcio al medio extracelular.

Flujo del Calcio celular

DETECCIÓN DEL CALCIO

Para poder detectar los niveles de Calcio, teniendo en cuenta que este se encuentra a muy poca concentración, será necesario que contemos con métodos muy sensibles:

• Fluorescencia: Usaremos un compuesto llamado Quin-2 (o también existe FURA). Se trata de un compuesto de carácter lipofílico que podrá atravesar la membrana citoplasmática. Una vez dentro de la célula, y debido a la acción de ciertas enzimas citosólicas, se verá alterada su naturaleza lipofílica (pasará a ser hidrofílica), y no podrá escapar de la célula. Además, cuando se incrementen los niveles de Calcio citoplasmático, la sonda lo detectará, produciendo un pico. La bajada de ese pico indicará el proceso contrario, la movilización del calcio citoplasmático hacía otros compartimentos o el mismo medio extracelular.
• Luminiscencia: Más moderno, se basa en una proteína llamada AEQUORINA, la cual emite luminiscencia cuando se une al Calcio. Se puede introducir a la célula mediante un vector de expresión, y además, podemos configurar a ese vector para que se exprese únicamente en un compartimiento concreto de la célula, o a muchos pero con diferentes tonalidades d color, pudiendo así describir aun mejor el mecanismo de transporte de calcio a nivel celular.

CALCIO Y RETICULO ENDOPLASMÁTICO

Existen dos transportadores/recetores que median la salida del Calcio del RE.

IP₃R:

• Canal de Calcio homotetramérico.
• Existen dos tipos diferentes, R1 y R2, con un 69%de homología.
• Un lugar de unión a IP₃ y otro al Calcio por subunidad.
• Especificidad por el ligando: I(1,4,5)P₃, los fosfatos 4 y 5 son claves para el reconocimiento.
• Unión a Calcio citoplasmático, lo cual puede modular la respuesta y acción del trasportador. Si la concentración es muy elevada, mM, perderá sensibilidad, si la concentración es pequeña, μM, la ganará.

RYR:

• Canal de Calcio homotetramérico.
• Existen 3 tipos: RyR1, RyR2, y RyR3.
• Se encuentran el en Retículo endoplasmático y en el sarcoplasmático.
• No responden a IP₃, pero si al Calcio citoplasmático.
• Pueden responder a alcaloides (de forma positiva a la cafeína, y de forma positiva o negativa a la ryanodina, origen de su nombre).
• Presentes en muchos tipos celulares, los mecanismos de su regulación varían según el tejido, aunque es muy importante la regulación del propio calcio citoplasmático (activación o inhibición dependiendo de la concentración de este).

Destacar que se han descrito dianas de fosforilación para ambos transportadores, lo que indica que la fosforilación puede servir como modulador de su actividad.

CALCIO Y EL MEDIO EXTRACELULAR

Existen varios tipos de canales de Calcio que regulan el transporte entre el citoplasma y el medio extracelular:

• Canales de Calcio regulados por el voltaje: Se abren en respuesta al potencial de acción de la membrana celular (abiertos entre -30 y +30mV, célula en reposo tendrá un PA de aproximadamente -90mV).
• Canales de Calcio regulados por el receptor: Tenemos dos tipos, los receptores/canal, como el caso del receptor de glutamato (neurotransmisor), o los receptores regulados por segundos mensajeros (ej: AMPc o GMPc) o proteínas G.
• Canales de Calcio regulados por la concentración de Calcio en el RE: Son los llamados SOCs (Store-Operated-Channel). Están regulados por la concentración del ion a nivel del RE. Parece ser que STIM, una proteína de membrana del RE, cunado disminuye la concentración de calcio a nivel del retículo, cambia la conformación e interacciona con SOCs, lo que permite la entrada de Calcio, que activará otros procesos, aunque aún no se conoce demasiado bien el mecanismo. Herramientas experimentales para estudiar su regulación: Thapsigargina, un inhibidor de SERCA, Lonomycina, ionóforo de calcio a nivel del RE, RETPEN, un agente quelador liposoluble que secuestra el calcio a nivel del RE.

Esquema de la regulación de SOC

SEÑALIZACIÓN GENERADA POR FOSFOLÍPIDOS Y CALCIO (II): FUNCIÓN Y ACTIVACIÓN DE PKC

PROTEINA QUINASA C

Caraceristicas:

• Grupo heterogéneo de Ser-Thr quinasas.
• Especificidad de sustrato amplio (pueden fosforilar muchas proteínas diferentes).
• Relacionada con muchas actividades celulares (una de ellas es la activación de la proliferación celular, por ejemplo en células musculares, donde activa la proliferación y disminuye la diferenciación)

Existen algunas isoformas de esta quinasa, que difieren según sus dominios estrcuturales, aunque todas tienen dominio pseudo-sustrato (el cual puede interaccionar con el dominio sustrato y taparlo):

• cPKC (clásicas). Presentan unión a DAG y a Calcio. Unión de tipo NLS (señal de señalización nuclear).
• nPKC (nuevas). No presentan unión a Calcio.
• aPKC (atípicas). No presentan unión a Calcio ni a DAG. Unión de tipo NLS (señal de señalización nuclear).

Dominios de las diferentes isoformas de PKC

ACTIVACIÓN DE PKC CLÁSICAS

La activación de las PKC (clásicas) sigue una série de pasos:

• Proteina inactiva (localizada en el citoplasma).
• PDK-I, una Ser-Thr quinasa, la cual se encuentra a “upstream” de muchas rutas de señalización celular (regulada por PIP₃), fosforila la nansa de activación de PKC.
• PKC, aun inactiva, se autofosforila a C terminal. El dominio catalítico reacciona con el dominio pseudo-sustrato.
• De forma paralela, las PLC activan la señalización por calcio, aumentando la concentración de este en el citosol. Unión del calcio al dominio de PKC para calcio, permitiendo un cambio conformacional que la translocará a la mebrana.
• Una vez en la mebrana, unión de PKC a DAG. Finalmente, PKC se encontrará activa y podrá fosforilar a sus moléculas diana.

Activación, de forma esquemática, de PKC

¿Cuales son los objetivos de PKC?

• Activar las vesículas de transporte.
• Activar la secreción.
• Activar el tráfico a nivel de membrana plasmática.
• Regular las interacciones membrana/citoesqueleto.
• Regulación de la transcripción (mediante el dominio NLS).
• Activar la proliferación celular (se ha visto que DAG quinasa transforma los DAG en PA, acido fosfatídico, lo cual inactiva a PKC e inhibe la proliferación celular).

SEÑALIZACIÓN GENERADA POR FOSFOLÍPIDOS Y CALCIO (I): FOSFOLIPASAS

FOSFOLIPASAS Y FOSFOLÍPIDOS RELACIONADOS CON LA ACCIÓN HORMONAL

Las fosfolipasas (PL) son enzimas que hidrolizan los fosfolípidos, pero existen diferentes tipos que actúan sobre diferentes enlaces del mismo fosfolípido, generando productos diferentes.

Dianas de las fosfolipasas a nivel del fosfolípido.

• PLA₁: No tiene demasiada importancia des del punto de vista de señalización celular.
• PLA₂: Más importante. Libera ácido Ácido araquidónico i Ácido lisofosfatídico.
• PLC: Hidroliza el enlace situado entre el grupo fosfato y el oxígeno unido al tercer carbono del fosfolípido. Tiene mucha afinidad para los PIP₂ (fosfatidilinositolbifosfato). Los productos originados por la fosfolipasa son un IP₃ (Inositol 1,4,5trifosfato) y un DAG (diacilglicerol).
• PLD: Hidroliza el enlace situado entre el fosfato y el oxígeno unido a R₃. Sus sustratos más comunes son la fosfatidilcolina o la Fosfatidiletanolamina. Después de su acción se pueden generar algunos productos, dependiendo del sustrato, como el DAG activado, si el sustrato era una molécula de fosfatidilcolina.

Sustrato y grupo polar de las diferentes hidrólisis medidas por PLC y PLD

RECAMBIO DE FOSFATIDILINOSITOL

Existe una activación vía hormonas que regula el proceso de recambio de las moléculas de fosfatidilinositol (PIP₂)., un proceso que implica la degradación y la síntesis de estas moléculas. Se descubrió mediante el estudio con P³², i se estableció que a través de las PLC se activaban esas secuencias de recambio del PIP₂. Se puede establecer un ciclo donde se produce un “turnover”, por una banda se sucede la degradación y posterior emisión de señales, y por la otra, la síntesis de novo del PIP₂. Hay que destacar el hecho que este ciclo viene regulado por acción hormonal (acetilcolina). Desembocará en una activación del calcio intracelular vía IP₃, y de la activación de PKC vía DAG.

Esquema del ciclo del recambio del fosfatidilinositol

¿Pero como se puede volver a obtener PIP₂ a nivel de la membrana plasmática? La clave en esta cuestión es entender que estás reacciones suceden en la propia membrana plasmática de la célula. El ciclo se realiza a partir de sucesivas fosforilaciones mediante la acción de quinasas diferentes. Además, el inositol se incorporará desfosforilado. El primer punto importante es aquel que involucra a la DAG quinasa, aunque después, como acabamos de comentar, se deberá realizar aún un mayor número de fosforilaciones para obtener a PIP₂.

FOSFOLIPASA ESPECÍFICAS DE PIP₂

Principalmente, esta familia de fosfolipasas está integrada por 3 especies diferentes:

• PLC-β
• PLC-ε (muy minoritaria, apenas participa en la señalización).
• PLC-γ

Dominios estructurales de las diferentes especies de PLC

Observando los dominios estructurales que presenta cada fosfolipasa podemos dedcuri su función e implicación en la señalización. Los dominios X e Y son los centros catalíticos de la fosfolipasa, C2 es el centro de unión a los fosfolípidos y al calcio, EF-Hand también permite la unión al calcio y RA (dominio que posee únicamente PLC-ε), media la unión a Rap.

¿Qué hace cada proteína?

• PLC-β parece que se activa por GPCR, mediante la interacción con las proteínas G como αq, αi y βγ.
• PLC-ε se unirá a EPAB, activando Rap-GTP.
• PLC-γ Interaccionará a través de sus dominios SH₂ con el receptor Tyr-quinasa. Será fosforilada. La fosforilación provocará un plegamiento a nivel estructural que acercará a los dos dominios catalíticos y le permitirán poder catalizar la reacción sobre PIP₂.

Nótese que hormonas diferentes mediante una señalización basada en diferentes receptores, podrá acabar desembocando a una misma respuesta celular, la movilización del calcio y la activación de PKC.