Receptor de hormonas - Hormone receptor

Un receptor de hormonas es una molécula receptora que se une a una hormona específica . Los receptores hormonales son una amplia familia de proteínas formada por receptores para hormonas tiroideas y esteroides, retinoides y vitamina D, y una variedad de otros receptores para varios ligandos, como ácidos grasos y prostaglandinas. Hay dos clases principales de receptores hormonales. Los receptores de hormonas peptídicas tienden a ser receptores de la superficie celular integrados en la membrana plasmática de las células y, por lo tanto, se denominan receptores transmembrana . Un ejemplo de esto es la insulina . Los receptores de hormonas esteroides se encuentran generalmente dentro del citoplasma y se denominan receptores intracelulares o nucleares , como la testosterona. Tras la unión de la hormona, el receptor puede iniciar múltiples vías de señalización, lo que finalmente conduce a cambios en el comportamiento de las células diana.

La terapia hormonal y los receptores hormonales juegan un papel muy importante en el tratamiento del cáncer de mama (la terapia no se limita solo al cáncer de mama). Al influir en las hormonas, el crecimiento de las células puede modificarse junto con su función. Estas hormonas pueden hacer que el cáncer no sobreviva en el cuerpo humano.

Unión general de ligandos

La molécula de señal se une a su receptor hormonal, induciendo un cambio conformacional en el receptor para comenzar una cascada de señalización que induce una respuesta celular.

Las proteínas receptoras de hormonas se unen a una hormona como resultado de una acumulación de interacciones débiles. Debido al tamaño relativamente grande de las enzimas y los receptores, la gran cantidad de superficie proporciona la base para que se produzcan estas interacciones débiles. Esta unión es realmente muy específica debido a la complementariedad de estas interacciones entre residuos polares, no polares, cargados, neutros, hidrófilos o hidrófobos. Tras la unión, el receptor a menudo sufre un cambio conformacional y puede unirse más ligandos de señalización para activar una vía de señalización. Debido a estas interacciones altamente específicas y de alta afinidad entre las hormonas y sus receptores, concentraciones muy bajas de hormonas pueden producir una respuesta celular significativa. Los receptores pueden tener varias estructuras diferentes según la función de la hormona y la estructura de su ligando. Por lo tanto, la unión de la hormona a su receptor es un proceso complejo que puede estar mediado por unión cooperativa, interacciones reversibles e irreversibles y múltiples sitios de unión.

Funciones

Transmisión de señal

La presencia de hormonas o de múltiples hormonas permite una respuesta en el receptor, que inicia una cascada de señalización. El receptor de hormonas interactúa con diferentes moléculas para inducir una variedad de cambios, como un aumento o disminución de las fuentes de nutrientes, el crecimiento y otras funciones metabólicas. Estas vías de señalización son mecanismos complejos mediados por bucles de retroalimentación donde diferentes señales activan e inhiben otras señales. Si una vía de señalización termina con el aumento en la producción de un nutriente, ese nutriente es entonces una señal al receptor que actúa como un inhibidor competitivo para prevenir una mayor producción. Las vías de señalización regulan las células mediante la activación o desactivación de la expresión génica, el transporte de metabolitos y el control de la actividad enzimática para gestionar el crecimiento y las funciones del metabolismo.

Intracelular (receptores nucleares)

Los receptores intracelulares y nucleares son una forma directa de que la célula responda a los cambios y señales internos. Los receptores intracelulares se activan mediante ligandos hidrófobos que atraviesan la membrana celular. Todos los receptores nucleares son muy similares en estructura y se describen con actividad transcripcional intrínseca. La transcripción intrínseca implica los tres dominios siguientes: activación de la transcripción, unión al ADN y unión al ligando. Estos dominios y ligandos son hidrófobos y pueden viajar a través de la membrana. El movimiento de macromoléculas y moléculas de ligando en la célula permite un complejo sistema de transporte de transferencias de señales intracelulares a través de diferentes entornos celulares hasta que se habilita la respuesta. Los receptores nucleares son una clase especial de receptor intracelular que ayuda específicamente a las necesidades de la célula para expresar ciertos genes. Los receptores nucleares a menudo se unen directamente al ADN al dirigirse a secuencias de ADN específicas para expresar o reprimir la transcripción de genes cercanos.

Receptores transmembrana

El entorno extracelular puede inducir cambios dentro de la célula. Las hormonas, u otras señales extracelulares, pueden inducir cambios dentro de la célula al unirse a receptores unidos a la membrana. Esta interacción permite que el receptor de hormonas produzca segundos mensajeros dentro de la célula para ayudar a la respuesta. También se pueden enviar segundos mensajeros para interactuar con los receptores intracelulares con el fin de ingresar al complejo sistema de transporte de señales que eventualmente cambia la función celular.

Los receptores de membrana acoplados a proteína G (GPCR) son una clase importante de receptores transmembrana. Las características de las proteínas G incluyen la unión de GDP / GTP, la hidrólisis de GTP y el intercambio de nucleótidos de guanosina. Cuando un ligando se une a un GPCR, el receptor cambia de conformación, lo que hace que los bucles intracelulares entre los diferentes dominios de membrana del receptor interactúen con las proteínas G. Esta interacción provoca el intercambio de GDP por GTP, lo que desencadena cambios estructurales dentro de la subunidad alfa de la proteína G. Los cambios interrumpen la interacción de la subunidad alfa con el complejo beta-gamma y resulta en una sola subunidad alfa con GTP unido y un dímero beta-gamma. El monómero GTP-alfa interactúa con una variedad de objetivos celulares. El dímero beta-gamma también puede estimular las enzimas dentro de las células, por ejemplo, la adenilato ciclasa, pero no tiene tantos objetivos como el complejo GTP-alfa.

Ayudando a la expresión genética

Los receptores hormonales pueden comportarse como factores de transcripción al interactuar directamente con el ADN o al intercomunicarse con las vías de señalización. Este proceso está mediado por correguladores. En ausencia de ligando, las moléculas receptoras se unen a los correpresores para reprimir la expresión génica, compactando la cromatina a través de la histona desacetilatasa. Cuando está presente un ligando, los receptores nucleares experimentan un cambio conformacional para reclutar varios coactivadores. Estas moléculas trabajan para remodelar la cromatina. Los receptores hormonales tienen motivos muy específicos que pueden interactuar con complejos correguladores. Este es el mecanismo a través del cual los receptores pueden inducir la regulación de la expresión génica dependiendo tanto del entorno extracelular como de la composición celular inmediata. Las hormonas esteroides y su regulación por receptores son las interacciones de moléculas más potentes para ayudar a la expresión génica.

Los problemas con la unión del receptor nuclear como resultado de la escasez de ligando o receptores pueden tener efectos drásticos en la célula. La dependencia del ligando es la parte más importante para poder regular la expresión génica, por lo que la ausencia de ligando es drástica en este proceso. Por ejemplo, la deficiencia de estrógenos es una causa de osteoporosis y la incapacidad de someterse a una cascada de señalización adecuada impide el crecimiento y el fortalecimiento de los huesos. Las deficiencias en las vías mediadas por receptores nucleares juegan un papel clave en el desarrollo de enfermedades, como la osteoporosis.

Clasificación

Receptores de hormonas solubles en agua

Hormonas solubles en agua incluyen glicoproteínas , catecolaminas y hormonas peptídicas compuestas de polipéptidos , por ejemplo, hormona estimulante del tiroides , hormona estimulante del folículo , hormona luteinizante y la insulina . Estas moléculas no son solubles en lípidos y, por lo tanto, no pueden difundirse a través de las membranas celulares. En consecuencia, los receptores de hormonas peptídicas se encuentran en la membrana plasmática porque se han unido a una proteína receptora ubicada en la membrana plasmática.

Las hormonas solubles en agua provienen de los aminoácidos y se ubican y almacenan en las células endocrinas hasta que realmente se necesitan.

Los dos tipos principales de receptores de hormonas del receptor transmembrana son los receptores acoplados a proteína G y los receptores ligados a enzimas . Estos receptores generalmente funcionan a través de segundos mensajeros intracelulares , incluido el AMP cíclico (cAMP), el GMP cíclico (cGMP), el 1,4,5-trifosfato de inositol ( IP3 ) y el calcio (Ca ²⁺ ) - sistema calmodulina .

Receptores de hormonas liposolubles

Representación de dibujos animados del receptor de estrógeno de la hormona humana DBD. ADN = naranja y azul. DBD del receptor de estrógeno = blanco. Átomos de zinc = verde.

Los receptores de hormonas esteroides y los receptores relacionados son generalmente proteínas solubles que funcionan mediante la activación de genes. Las hormonas solubles en lípidos se dirigen a secuencias específicas de ADN al difundirse en la célula. Cuando se han difundido en la célula, se unen a receptores (intracelulares) y migran al núcleo. Sus elementos de respuesta son secuencias de ADN (promotores) que están unidas por el complejo del esteroide unido a su receptor. Los receptores en sí mismos son proteínas con dedos de zinc . Estos receptores incluyen los de glucocorticoides ( receptores de glucocorticoides ), estrógenos ( receptores de estrógenos ), andrógenos ( receptores de andrógenos ), hormona tiroidea (T3) ( receptores de hormona tiroidea ), calcitriol (la forma activa de la vitamina D ) ( receptores de calcitriol ) y el retinoides ( vitamina A ) ( receptores de retinoides ). Las interacciones receptor-proteína inducen la absorción y destrucción de sus respectivas hormonas para regular su concentración en el organismo. Esto es especialmente importante para las hormonas esteroides porque muchos sistemas corporales son totalmente dependientes de los esteroides.

Lista de receptores hormonales

Para algunas de estas clases, en cualquier especie dada (como, por ejemplo, los seres humanos), existe una sola molécula codificada por un solo gen; en otros casos, hay varias moléculas en la clase.

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