Cascada bioquímica

Una cascada bioquímica, també coneguda com a cascada de senyals o via de senyalisació, és una série de reaccions químiques que s'inicien per un estímul (primer mensager) que actua sobre un receptor que és transducido a l'interior de la cèlula a través de segons mensagers (que amplifiquen la senyal inicial) i, en última instància, a les molècules efectoras, donant lloc a una resposta celular a l'estímul inicial. En cada pas de la cascada de senyals, intervenen varis factors de control per a regular les accions celulars, responent eficaçment a les senyals sobre els seus canviants entorns interns i externs.

Hi ha moltes cascades bioquímiques importants en la bioquímica, incloses les cascades enzimàtiques, com la cascada de coagulació i el sistema del complement.

Introducció

Cascades de senyals

Les cèlules requerixen una maquinària celular completa i funcional per a viure. Quan pertanyen a organismes multicelulares complexos, necessiten comunicar-se entre sí i treballar en simbiosis per a donar vida a l'organisme. Estes comunicacions entre les cèlules desencadenen cascades de senyals intracelulars, denominades vies de transducción de senyals, que regulen funcions celulars específiques. Cada transducción de senyals ocorre en un mensager extracelular primari que s'unix a una transmembrana o receptor nuclear, iniciant les senyals intracelulars. El complex format produïx o llibera segons mensagers que integren i adapten la senyal, amplificant-la, activant objectius moleculars, que a la seua volta activen efectors que conduiran a la resposta celular desijada.

Transductores i efectors

ELa transducción de la senyal es realisa per mig de l'activació de receptors específics i la consegüent producció/entrega de segons mensagers, com el Ca2⁺ o el cAMP. Estes molècules operen com transductores de senyal, activant cascades intracelulars i a la seua volta amplificant la senyal inicial. S'han identificat dos mecanismes principals de transducción de senyal, a través de receptors nuclears o a través de receptors transmembrana. En el primer, el primer mensager creua a través de la membrana celular, unint-se i activant els receptors intracelulars localisats en el núcleu o en el citosol, que després actuen com factors transcripcionales que regulen directament l'expressió gènica. Açò és possible per la naturalea lipofílica d'eixos ligandos, principalment hormones. En la transducción de la senyal a través dels receptors transmembrana, el primer mensager s'unix al domini extracelular del receptor transmembrana activant-ho. Estos receptors poden tindre una activitat catalítica intrínseca o poden estar acoplats a enzimes efectoras, o també poden estar associats a canals iònics. Per lo tant, hi ha quatre tipos principals de receptors transmembrana: receptors acoplats a la proteïna G (GPCRs), receptors de tirosina cinasa (RTKs), receptors de serina/treonina cinasa (RSTKs), i canals iònics lligats (LGICs). Els segons mensagers poden classificar-se en tres classes:

1. Hidrófilos/citosólicos - són solubles en aigua i es localisen en el citosol, incloent cAMP, cGMP, IP3, Ca2+, cADPR i S1P. Els seus principals objectius són les proteïnes cinasas com la PKA i la PKG, que participen en les respostes mediades per la fosforilación.
2. Hidrófobos/ associats a la membrana - són insolubles en l'aigua i associats a la membrana, estant localisats en els espais intermembranales, a on poden unir-se a les proteïnes efectoras associades a la membrana. Eixemples: PIP3, DAG, àcit fosfatídico, àcit araquidónico i ceramida. Estan involucrats en la regulació de les cinasas i fosfatasas, factors associats a la proteïna G i factors transcripcionales.
3. Gaseosos - poden difondre's a través de la membrana celular i el citosol, incloent l'òxit nítric i el monòxit de carbono. Abdós poden activar el cGMP i, ademés de ser capaços de mediar en activitats independents, també poden operar de forma coordinada.