Con un susto, la adrenalina llega a las células del corazón y hace que latan con más fuerza. Entre ese aviso y esa orden hay una cascada de señalización: una cadena de moléculas que se activan una a otra. Un receptor capta el mensaje, la cadena lo multiplica paso a paso y unos frenos la apagan.
Una cascada de señalización es una serie de moléculas que se activan en cadena. Recibe un mensaje que llega a la superficie de la célula, como la adrenalina que llega al corazón con un susto, y lo convierte en una orden de dentro, como latir con más fuerza.
Esquema · proceso
Sirve de ejemplo un susto. La adrenalina llega a la superficie de las células del corazón y el corazón late con más fuerza. Dentro de cada célula, una cadena de moléculas recibe el aviso y lo convierte en una orden: contraerse con más fuerza. Esa cadena es una cascada de señalización.
Para ver cómo funciona, sirve la alarma de incendios de un instituto. El humo no viaja hasta las aulas: solo dispara el detector. En la célula, el detector es el receptor, una proteína de la superficie que solo reconoce una molécula concreta. Cuando el aviso se une a ella, el receptor cambia de forma y queda activado.
El detector tampoco hace sonar nada por sí mismo. Manda su señal a una centralita. En la célula, la centralita es un interruptor molecular, una proteína con dos posiciones: apagada y encendida. El receptor lo enciende, y el interruptor se parte en dos mitades que activan otras proteínas.
Desde aquí el aviso se multiplica. La centralita hace sonar a la vez las sirenas de todos los pasillos. En la célula, un solo receptor activado consigue que se fabriquen muchísimas moléculas pequeñas que reparten el aviso por dentro. Se llaman segundos mensajeros. En el corazón, acaban dejando entrar más calcio, y la contracción gana fuerza. Ese es el latido más fuerte del susto.
Hay otra forma de multiplicar, muy repetida en la naturaleza. En el instituto, cada sirena pone en pie a varias clases. En la célula, esos relevos son las quinasas. Una quinasa es una proteína que pega una pequeña marca química a otra proteína, y con esa marca la otra se enciende o se frena. Hay tres o más quinasas colocadas en serie, y cada una enciende a la siguiente. Como una quinasa puede marcar a varias del paso siguiente, el aviso crece.
Al final la célula cambia lo que hace. Pero el mismo aviso no produce la misma respuesta en todas partes: depende del tipo de célula que lo recibe y del estado en que se encuentra.
Una alarma que no parase nunca dejaría el instituto inservible, así que la cadena lleva frenos. Otras proteínas quitan las marcas que pusieron las quinasas. El final de la cadena puede frenar las piezas del principio, y el propio receptor puede quedar bloqueado y ser retirado de la superficie, como un detector desconectado. Gracias a esos frenos la célula sigue sensible al aviso siguiente, igual que una alarma se rearma para volver a detectar humo.
Este esquema aparece en animales, en levaduras y en bacterias.
Esquema · ciclo
La vista con poca luz. Aquí la cascada de señalización funciona al revés. Ocurre como con las puertas cortafuegos de un pasillo, que un imán mantiene abiertas: para cerrarlas no hace falta empujarlas, basta con que falte el imán. En las células de la retina que permiten ver de noche, la luz toca una sola molécula sensible, y esa pone en marcha a muchas de la siguiente. Al final, una proteína destruye un segundo mensajero. Ese mensajero mantenía abiertas unas puertas de la membrana, así que sin él se cierran. La célula cambia entonces su estado eléctrico, y ese cambio es el aviso de que ha visto luz. La luz hace desaparecer una molécula, y esa ausencia es la señal. Después la molécula sensible queda bloqueada. Las células de la visión diurna usan una cadena parecida.
La levadura que busca pareja. Las células de levadura no pueden desplazarse. Las hay de dos tipos, y cada tipo suelta una sustancia de aviso que el otro capta con un receptor. Es la alarma del instituto con otra misión: el detector capta el aviso de la pareja y una cadena de quinasas lo pasa hacia dentro. La célula que lo recibe deja de dividirse, crece en dirección a su pareja y enciende lo que necesita para fusionarse con ella. Una respuesta disparada en exceso puede matar a la célula, y los frenos de la cadena probablemente la protegen de ese riesgo.
Comparación
| Aspecto | Adrenalina en el corazón | Luz en la retina |
|---|---|---|
| Cómo empieza | La adrenalina llega a la superficie | La luz toca una molécula sensible |
| Qué pasa con el mensajero | Se fabrican segundos mensajeros | Una proteína destruye un segundo mensajero |
| Efecto en la célula | Entra más calcio | Se cierran unas puertas de la membrana |
| Resultado | La contracción gana fuerza | Cambia el estado eléctrico de la célula |
| El aviso es algo que | se produce | desaparece |
«La señal recorre la célula hasta su destino». Lo que recorre el interior no es el mensaje que llegó, sino una sucesión de moléculas distintas que se van activando. Igual que el humo no llega a las aulas, el mensaje no pasa del receptor: este lo convierte en una señal interna.
«Cuanto más dure la respuesta, mejor». Apagar o reducir la respuesta es lo que permite a la célula atender a un estímulo nuevo. Con un estímulo que no cambia, la señal puede incluso desactivarse sola.
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¿Por qué un aviso muy pequeño puede provocar una respuesta grande en la célula?
Porque el mensaje crece en varios puntos del camino. Un receptor activado da lugar a muchos segundos mensajeros, y cada quinasa encendida marca a varias proteínas del paso siguiente.
¿Por qué necesita frenos la cascada, si lo que quiere la célula es responder?
Porque sin frenos la célula no podría atender al aviso siguiente. Apagar o reducir la respuesta mantiene su sensibilidad, como una alarma que se rearma.
Dos células distintas reciben el mismo mensaje y hacen cosas diferentes. ¿Cómo se explica?
La respuesta no depende solo de la señal. También cuentan el tipo de célula y el estado en que está cuando el mensaje llega.
¿En qué se diferencia la cadena de la retina de la de la adrenalina en el corazón?
En el corazón el aviso se produce: se fabrican segundos mensajeros. En la retina el aviso se retira: la luz hace desaparecer un segundo mensajero y su ausencia cierra unas puertas.
Base de datos · Universitario · En inglés
guidetopharmacology.org
Base de datos experta sobre receptores, canales iónicos, enzimas y otras dianas farmacológicas, con información cuantitativa sobre fármacos de prescripción y compuestos experimentales que actúan sobre ellas.
Institución · Divulgación · En inglés
mpg.de
Organización alemana de investigación científica con 85 institutos; publica noticias y divulgación sobre descubrimientos en biología, neurociencia, biodiversidad y otras ciencias.
Base de datos · Universitario
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Base de datos de modificaciones post-traduccionales de proteínas, como fosforilación, acetilación y ubiquitinación, con información curada de la literatura científica.