Mensajeros intracelulares

La existencia de un organismo pluricelular es sólo posible si las células que lo constituyen funcionan coordinadamente, para lo cual son necesarios sistemas de comunicación a través de los cuales las células reciben constantemente información del estado del organismo y órdenes sobre qué funciones deben ser desempeñadas en una situación determinada. Esto se consigue mediante la emisión de moléculas mensajeras, tales como las hormonas, transportadas a larga distancia a través del torrente sanguíneo hasta las células diana, a quienes va destinada la información que portan.Sin embargo, la mayoría de las hormonas son incapaces de penetrar a través de la membrana celular y llevar el mensaje hasta el núcleo, centro de control desde donde se regulan todos los procesos celulares. Para este propósito se necesita un mecanismo mediante el cual la horniona transmita su mensaje a un mensajero intracelular, encargándose éste de transportar la señal hasta el núcleo. El descubrimiento de uno de estos mecanismos, el de las proteínas G y sus receptores acoplados, ha valido a Alfred G. Gilman y Martin Rodbell el Premio Nobel de Medicina y Fisiología este año.

Tres subunidades

En la superficie de las células existen receptores específicos de distintas hormonas, dependiendo de las funciones que la célula en cuestión esté programada para desempeñar. Cuando la hormona se une a su receptor, éste envía una señal hacia el interior de la célula. En el caso de los receptores acoplados a proteínas G, esta señal la recibe una proteína compuesta por tres subunidades, beta, gamina y alfa, esta última unida a un nucleótido de guanina con dos fosfatos, GDP (de ahí su nombre de proteína G). Al recibir la señal, la subunidad alfa intercambia su GDP por GTP (un nucleótido de guanina con tres fósfatos), activándose de esta manera, y al activarse se separa de las subunidades beta y gamma.La proteína G activada es la responsable de transmitir la señal generada en el receptor. Durante casi una década se han mantenido dos posturas enfrentadas sobre qué componente de las proteínas G transmite la señal. Por un lado, la facción encabezada por Lutz Bimbaumer, que ha mantenido que la subunidad alfa es el componente esencial en la transmisión de la señal, y la de los defensores de que las subunidades beta-gamma son también capaces de señalizar, fiderados por Eva J. Neer. El tiempo ha acabado dando la razón a Neer.

La proteína G activada a continuación traspasa la señal a un efector, una molécula encargada del posterior transporte de la señal hacia el núcleo a través de complejos circuitos moleculares. En un principio, el efector típico de las proteínas G fue la adenililciclasa, enzima que sintetiza el AMP cíclico; posteriormente se ha visto que algunas proteínas G también activan la fosfolipasa C, la cGMP fosfodiesterasa y canales de transporte de iones.

Todo esto indica que las proteínas G son capaces de enviar la señal hacia el núcleo por múltiples rutas bioquímicas. Una vez transmitida la señal a su efector, las proteínas G se desactivan, transformando el GTP en GDP al liberar un fosfato.

Hoy en día se han aislado unos 1.200 receptores acoplados a proteínas G; de éstos, aproximadamente 1.000 están implicados en los sentidos del gusto y el olfato. Otras funciones en las cuales los receptores acoplados a proteínas G desempeñan también un papel fundamental son en la neurotransmisión (receptores de acetilcolina), visión (rodopsina), regulación de los niveles de glucosa (receptores de la adrenalina), regulación de la presión sanguínea (anglotensina), función renal (hormona antidiurética), ovulación (hormona luteinizante y FSH), mecanismos inmunitarios (interleukina 8) y un largo etcétera.

Estados patológicos

Al estar implicados en actividaes tan esencia es, un manamiento de las proteínas G conduce a estados patológicos de distinta gravedad; así, la toxina del cólera bloquea una proteína G, la G, en su estado activado, causando en las células intestinales una pérdida constante de agua y electrolitos. Mediante un mecanismo similar actúa la toxina de la bacteria que produce la tosferina. Por otro lado, algunos tipos de diabetes, retinitis pigmentosa, hipertiroidismo y pubertad precoz se han asociado a un mal funcíonamiento de receptores acoplados a proteínas G.El papel de las proteínas G en las patologías humanas ha adquirido especial relevancia recientemente al encontrarse enalgunos tumores humanos, mutaciones en los genes que codifican las subunidades alfa G, y Gi. Por otro lado, experimentos recientes han demostrado que algunos receptores acoplados a proteínas G son capaces de transformar en células cancerosas células normales a las cuales se les ha introducido el gen que codifica dichos receptores. Estos datos implican a las proteínas G en una de las funciones biológicas básicas: el control de la proliferación celular. Es de esperar que en los próximos años éste sea uno de los campos de investigación que más interés despierte entre los oncólogos moleculares, al abrirse una nueva perspectiva de posibles mecanismos implicados en la transmisión de señales mitogénicas.