Hay
que reconocer que en algunas ocasiones los méritos por los que los laureados
reciben el premio Nobel son difíciles de entender para el ciudadano de a pie.
Éste puede ser el caso del Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1992,
otorgado a Edmond H. Fischer y Edwin G. Krebs. Sus descubrimientos estaban
relacionados con la fosforilación reversible de proteínas como un mecanismo
biológico regulatorio. En palabras más sencillas: descubrieron uno de los
mecanismos que las células utilizan para responder a una alteración que viene
de fuera. Y fue en los años 50.
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| Figura 1.- Laureados con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1992. |
En entradas anteriores ya explicamos que las hormonas son mensajeros químicos necesarios para que nuestro cuerpo responda de forma adecuada a diferentes alteraciones, ya sean de origen interno o externo, y pueda funcionar correctamente (enlace). Cuando llegan a las células que deben poner en marcha la respuesta, las hormonas interaccionan con receptores específicos, que de esta forma se activan y ponen en marcha el mecanismo necesario para que se dé esa respuesta (enlace).
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| Figura 2.- La interacción de la hormona con su receptor provoca la activación de éste, lo que pone en marcha un mecanismo de señalización intracelular que da lugar a la respuesta celular adecuada. |
En la actualidad se conocen muchas vías de señalización que actúan a modo de autopista entre el receptor y la respuesta final. Desde el punto de vista de la investigación, las herramientas técnicas aparecidas en las últimas décadas han constituido la base fundamental para estos avances. Con ellas se han podido establecer mapas de señalización muy complejos, similares al de la figura 3, en el que se entrecruzan multitud de vías. A pesar de todos estos avances, da la impresión de que estamos lejos de vislumbrar el mapa completo de los mecanismos que tienen lugar dentro de la célula.
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| Figura 3.- Ejemplo de mapa de señalización del receptor del factor de crecimiento epidérmico. Pathway Maps. |
Lejos
de querer asustar, la figura 3 representa la complejidad del funcionamiento
celular. Para poner en marcha cualquier respuesta en la célula, participan
decenas de diferentes moléculas. En general, se trata de proteínas que se van
pasando la información de una a otra, a modo de cubos de agua en una cadena
humana contra un incendio. En realidad, lo que hacen es activarse unas a otras:
ésta es su forma de pasarse el mensaje. Hay varios mecanismos por los que las
proteínas se activan. Uno de ellos es precisamente el descubierto por Fischer y
Krebs y que les valió el premio Nobel en 1992. Es muy utilizado por multitud de
proteínas y consiste en la modificación química por fosforilación (adición de
un grupo fosfato). Es más sencillo con un ejemplo.
Las
proteínas de la familia de la MAPK (de las siglas en inglés de
mitogen-activated protein kinase) forman parte de vías de señalización
intracelular activadas, entre otros, por hormonas y factores de crecimiento y
que tiene diferentes consecuencias dependiendo del estímulo y del tipo celular:
poner en marcha la división celular, regular el metabolismo, la supervivencia,
la movilidad, la muerte (apoptosis) o la diferenciación de las células. Estas
MAPK se activan por fosforilación, provocada por una proteína de la familia de
las quinasas, por su capacidad para fosforilar. En este caso puntual, es la MKK
o MEK (de MAPK quinasa). Una vez la MKK/MEK fosforila la MAPK en dos
aminoácidos específicos de su secuencia, se produce un cambio en la estructura
de la proteína (cambio conformacional), que la activa. La MAPK está ahora lista
para pasar el mensaje. Puesto que ella también es una quinasa, lo hará
fosforilando a la siguiente proteína. Así, sucesivamente hasta que finalmente
se produce la respuesta celular correspondiente.
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| Figura 4.- Diversas hormonas, a través de sus receptores, activan una proteína quinasa MKK/MEK, que fosforila y activa MAPK. Ésta, a su vez, fosforila y activa otras proteínas de diferente índole, dependiendo de la hormona y el tipo celular. |
Como
ya vimos en otra entrada, la señal emitida por la hormona debe finalizarse en
algún momento, para evitar que la célula siga produciendo una respuesta cuando
ya no es necesario. Uno de los mecanismos utilizados es la retroalimentación
negativa (enlace). Otro es la inactivación de las proteínas encargadas de
transmitir el mensaje de unas a otras dentro de la célula. Siguiendo con el
ejemplo de MAPK, existe una proteína que elimina la fosforilación producida por
la MKK/MEK. De esta forma, la MAPK se inactiva y no sigue transmitiendo la
señal, por lo que deja de producirse la respuesta celular. Esta proteína recibe
el nombre de fosfatasa y en este caso concreto, MKP.
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| Figura 5.- La proteína quinasa MKK/MEK activa la MAPK al fosforilarsa. La función opuesta la lleva a cabo la proteína fosfatasa, MKP. |
Referencias
- MLA style: "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1992". Nobelprize.org. 17 Apr 2013 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1992/- "Structure and regulation of MAPK phosphatases". A Farooq, M Zhou. Cellular Signalling 16 (2004) 769–779
- "Mitogen-Activated Protein (MAP) Kinase Pathways: Regulation and Physiological Functions". G. Pearson, F. Robinson, TB Gibson, B Xu, M Karandikar, K Berman, MH Cobb. Endocrine Reviews 22(2): 153–183
Imágenes
- MLA style: "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1992". Nobelprize.org. 17 Apr 2013 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1992/
- Figura 3: Pathway Maps (http://pathwaymaps.com/maps/443/)