Mecanismos Clave en Biología Celular: Regulación, Traducción y Transporte Membranal

Regulación de Proteínas G y Traducción

Factores Reguladores de Proteínas G

GEF (Factor de Intercambio de Guanina): Factor proteico que facilita el intercambio de GDP por GTP, por lo cual activa el factor (no se trata de una fosforilación del GDP, sino del intercambio de GDP por GTP).

GAP (Proteína Activadora de GTPasa): Favorece la ruptura del enlace fosfodiéster del GTP a GDP, por lo cual inactiva a la proteína G.

Iniciación de la Traducción y su Regulación

El factor de iniciación dependiente de GTP es imprescindible en la unión del primer aminoacil-tRNA al sitio P del ribosoma para que comience la traducción, y para ello es necesaria la hidrólisis del GTP.

El eIF2 puede ser inhibido en procesos de infecciones virales. Para ello es necesaria una quinasa HRI que fosforila al eIF2. Esta fosforilación impide que las proteínas GEF puedan regenerar el eIF2-GDP inactivado para formar el eIF2-GTP activo. Se establece, por tanto, un control regulador al inicio de la traducción.

Si la concentración de heminas es baja, hay que disminuir la síntesis de la parte proteica.

Componentes Ribosomales y tRNA

Componentes del Ribosoma

rRNA 16S: Tiene un papel estructural actuando como andamio, definiendo la posición de las proteínas del ribosoma e interacciona con el 23S ayudando a la unión de subunidades ribosómicas (50S + 30S).

Peptidil Transferasa: Es una riboenzima aminoacil transferasa que se encarga de la formación de enlaces peptídicos entre aminoácidos adyacentes durante la traducción.

Estructura del tRNA

Extremo CCA del tRNA: Se acopla al aminoácido; siempre en este extremo encontraremos el triplete de bases CCA.

Inhibición de la Traducción: Tetraciclina

Tetraciclina: Actúa inhibiendo la síntesis proteica al unirse a la subunidad 30S y no permitir la unión del tRNA a este, ni el transporte de aminoácidos hasta la subunidad 50S.

Transportadores de Membrana y Canales Iónicos

Transportadores ABC

Los transportadores ABC dependen de ATP para bombear contra gradiente aminoácidos, péptidos, proteínas, lípidos y muchos compuestos hidrofóbicos. Algunos también actúan como canales iónicos en los que el ATP modula su apertura y cierre.

Ejemplos de Transportadores ABC

• MDR1: Es capaz de reconocer múltiples compuestos hidrofóbicos, entre ellos varios fármacos antitumorales, por lo que los bombea fuera de la célula impidiendo su función terapéutica. De ahí la resistencia de ciertos tumores que lo expresan a algunos agentes antitumorales.
• Algunos transportadores ABC participan en el transporte/bombeo de esteroides humanos.

Canales Iónicos: El Caso de CFTR y Fibrosis Quística

La proteína CFTR, cuyo defecto origina la fibrosis quística, es un canal de cloruro. En este caso, el ATP no se usa como forma de energía para el transporte o el bombeo de cloruro, que es pasivo y a favor del gradiente de concentración del anión, sino para modular la apertura y cierre del canal. Este es modulado por fosforilación por la proteína quinasa A.

La mutación de CFTR reduce la funcionalidad del canal en varias células epiteliales que lo expresan. La reducción del transporte de cloruro se acompaña de un descenso drástico de la secreción de agua, que a su vez acaba conllevando secreción mucosa espesa y dificultosa, frecuentes infecciones y fallo respiratorio.

Canalopatías

Canalopatías: Enfermedades resultantes de la función alterada de un canal iónico.

Ejemplos de Canalopatías

• Desórdenes neuromusculares y cardíacos
• Pérdida salina renal
• Diabetes
• Hipertensión pulmonar (HP)
• Cálculos
• Osteoporosis

Canales Iónicos como Blanco de Toxinas

Muchos venenos y toxinas tienen como blanco canales iónicos. Muchos de ellos bloquean señales interneuronales o desde los nervios a los músculos, causando, entre otros efectos, parálisis o la muerte.

Regulación de la Concentración de Orina

Papel de la Aquaporina 2 y la Vasopresina

Los pasos finales de la concentración de la orina ocurren en los túbulos colectores del riñón, donde parte del agua del filtrado glomerular es reabsorbida hacia la sangre.

Mientras en estados diuréticos la mayoría de la aquaporina 2 que expresan las células epiteliales del conducto reside intracelularmente, la vasopresina regula la retención de agua movilizando moléculas de AQP2 desde vesículas intracelulares dentro de dichas células hacia la membrana plasmática apical, aumentando notablemente la permeabilidad al agua.

Factores que Afectan la Concentración de Orina

La ingestión excesiva de fluidos o la inhibición de la producción de vasopresina desde el sistema nervioso central por el exceso de alcohol o cafeína causa una secreción de mayores volúmenes de orina diluida por el riñón.

Diabetes Insípida Nefrogénica

En la Diabetes Insípida Nefrogénica, la concentración de orina es deficiente. Esto causa la pérdida de la capacidad de permeación de la aquaporina o bien una retención intracelular. Como resultado, se origina la excreción de grandes volúmenes de orina muy diluida que pueden llegar hasta 20 litros diarios.