Segundo mensaxeiro

Os segundos mensaxeiros son moléculas que reenvían sinais intracelulares que chegaron a receptores da superficie celular, os cales están destinados a outras moléculas situadas no citoplasma ou no núcleo. Reenvían os sinais de hormonas como a adrenalina (epinefrina), factores de crecemento, e outros, e provocan algún cambio na actividade da célula. Os segundos mensaxeiros amplifican moito a forza do sinal. Son un compoñente das cascadas de transdución de sinais.

Os segundos mensaxeiros descubriunos Earl Wilbur Sutherland, Jr., polo cal foi galardoado co Premio Nobel de Medicina e Fisioloxía de 1971. Sutherland decatouse de que a adrenalina (epinefrina) estimulaba as células do fígado para converter o glicóxeno en glicosa, pero que a adrenalina por si soa non podía causar dita conversión. Descubriu que a adrenlina desencadeaba a formación dun segundo mensaxeiro, o AMP cíclico para que puidese ter lugar esa conversión. Os detalles deste mecanismo foron aclarados por Martin Rodbell e Alfred G. Gilman, que gañaron o premio Nobel de 1994.

Os sistemas de segundos mensaxeiros poden ser activados e sintetizados por encimas, como as ciclases que sintetizan nucleótidos cíclicos, ou pola apertura de canais iónicos que deixan pasar fluxos de ións metálicos, como o Ca²⁺. Estas pequenas moléculas únense e activan roteína quinases, canais iónicos e outras proteínas, que continúan a cascada de sinalización.

Tipos de moléculas que actúan como segundos mensaxeiros

Os segundos mensaxeiros poden pertencer basicamente aos seguintes tipos de moléculas:

• Moléculas hidrófóbicas: insolubles en auga, como o diacilglicerol, e os fosfatidilinositois, que están asociados a membranas e difunden desde a membrana plasmática aos espazos intermembranas nos que poden regular proteínas efectoras asociadas a membranas.
• Moléculas hidrofílicas: solubles en auga, como o AMP cíclico, GMP cíclico, inositol trisfosfato (IP₃), e o Ca²⁺, que están localizadas no citosol.

Estes mensaxeiros intracelulares teñen algunhas propiedades en común:

• Poden ser sintetizados/liberados e degradados de novo en reaccións específicas por encimas ou canais iónicos.
• Algúns (como o Ca²⁺) poden ser almacenados en orgánulos especiais e liberados con rapidez cando é necesario.
• A súa produción/liberación e destrución pode estar localizada en determinadas partes, o que permite á célula limitar o espacial e temporalmente a actividade de sinalización.

Mecanismos de actuación dos segundos mensaxeiros

Hai varios sistemas distintos de segundos mensaxeiros (AMPc, sistema do fosfatidilinositol, e do ácido araquidónico), pero todos teñen un mecanismo xeral moi similar, aínda que as substancias implicadas e os efectores son diferentes.

En todos os casos, un ligando (hormona, neurotransmisor etc.) únese a unha proteína receptora transmembrana. Este ligando é o primeiro mensaxeiro. A unión do ligando a ese receptor cambia o receptor e fai que expoña un sitio de unión para unha proteína G. A proteína G (nomeada así polo GDP e GTP que se unen a ela) está unida á parte interna da membrana da célula e consta de tres subunidades: alfa, beta e gamma. A proteína G é o "transdutor."

Cando a proteína G se une ao receptor, este queda capacitado para intercambiar unha molécula de GDP (guanosina difosfato) na súa subunidade alfa por unha molécula de GTP (guanosina trifosfato). Unha vez que este cambio ten lugar, a subunidade alfa da poteína G transdutora sóltase e libérase das subunidades beta e gamma, as cales permanecen unidas á membrana. A subunidade alfa, ten agora liberdade para moverse ao longo da parte interna da membrana, e finalmente acaba contactando con outra determinada proteína unida á membrana, que é o "efector primario."

O efector primario despois actúa creando un sinal que pode difundir polo interior da célula. Este sinal é o que se denomina "segundo mensaxeiro." (O ligando inicial era o primeiro mensaxeiro). O segundo mensaxeiro pode despois activar un "efector secundario" cuxo efecto depende de cada sistema concreto de segundo mensaxeiro.

Os ións de calcio son responsables de moitas funcións fisiolóxicas importantes, como a contracción muscular. O calcio está normalmente unido a compoñentes intracelulares. O calcio regula a proteína calmodulina, e, cando se une á calmodulina, esta adopta unha estrutura alfa helicoidal. Isto é tamén importante na contracción muscular. O encima fosfolipase C produce diacilglicerol e inositol trisfosfato, os cales incrementan a permeabilidade para o ión calcio na membrana. Unha proteína G activa abre os canais de calcio para deixar que os ións calcio entren a través da membrana plasmática. O outro produto da fosfolipase C, o diacilglicerol, activa a proteína quinase C, a cal axuda na activación do AMPc (outro segundo mensaxeiro).

Exemplos

	Sistema do AMP cíclico	Sistema do fosfoinositol	Sistema do ácido araquidónico	Sistema do GMP cíclico	Sistema da tirosina quinase
Ligando: Neurotransmisores (Receptor)	Adrenalina (α2, β1, β2) Acetilcolina (M2)	Adrenalina (α1) Acetilcolina (M1, M3)	Histamina (receptor da histamina)	-	-
Ligando: Hormonas	ACTH, ANP, CRH, Calcitonina, FSH, Glicagón, hCG, LH, MSH, PTH, TSH	anxiotensina, GnRH, GHRH, Oxitocina, TRH	-	ANP, óxido nítrico	Insulina, IGF, PDGF
Transdutor	Gs (β1, β2), Gi (α2, M2)	Gq	Descoñecido proteína G	-	-
Efector primario	Adenilil ciclase	Fosfolipase C	Fosfolipase A	guanilato ciclase	receptor tirosina quinase
Segundo mensaxeiro	AMPc (adenosina monofosfato cíclica)	IP3 (inositol 1,4,5 trisfosfato) e DAG (diacilglicerol), ambos a partir do PIP2	Ácido araquidónico	GMPc	-
Efector secundario	proteína quinase A	liberación de Ca++ (ver proteínas de unión ao calcio) e PKC (proteína quinase C)	5-Lipoxixenase, 12-Lipoxixenase, cicloxixenase	proteína quinase G	-

Ligazóns externas

• Kimball, J. "Second messengers". Arquivado dende o orixinal o 07 de febreiro de 2006. Consultado o February 10, 2006.