INSULINA (I): EFECTOS Y REGULACIÓN DE LA INSULINA

EFECTOS DE LA INSULINA SEGÚN EL TEJIDO DIANA

• ·         Cerebro e hipotálamo: Menor ingesta de alimentos.
• ·         Páncreas: Menor síntesis de glucagón.
• ·         Hígado: Aumento de la glucólisis, lipogénesis y síntesis y secreción de VLDL. Disminución en la gluconeogénesis, glucogenólisis y oxidación de FFA.
• ·         Músculo: Aumento en la captación de glucosa. Glucogénesis, glucólisis y síntesis proteica. Menor degradación de proteínas y de FFA.
• ·         Tejido adiposo: Aumento en la captación de glucosa y la lipogénesis. Menor lipólisis.
• ·         La resistencia a la insulina puede provocar una desregulación de estos procesos, provocando un aumento en la cantidad de glucosa y FFA circulando por el torrente sanguíneo.

PANCREAS ENDOCRINO

• ·         La mayor parte del páncreas es exocrina. Solo una pequeña parte forma los llamados islotes de Langerhans (dos tipos celulares importantes, células α, productoras de glucagón, y células β, productoras de insulina.
• ·         En adultos, las células β se duplican o la propia insulina ( o IGFI) activan su proliferación.

REGULACIÓN DE LA INSULINA

REGULACIÓN A NIVEL TRANSCRIPCIONAL

• A nivel endocrino nos encontramos con GLP-1, una hormona producida por los intestinos (durante la ingesta) que presenta afinidad por un receptor de membrana, que empezará una cascada de señalización cuya acción final será el aumento en la expresión de PDX1, un factor de transcripción del gen de la insulina. Este factor de transcripción solo se encuentra activo en su forma fosforilada. (Existe otro factor, llamado MafA, que posee un dominio de cremallera de Leucinas. Es un TF muy potente, específico de las células β).
• La glucosa también actúa como “activador” de la expresión de insulina, ya que se puede transportar a través de GLUT2 (recordemos, un transportador con baja afinidad pero alta capacidad). La glucosa, siguiendo algún tipo de señalización aun desconocido, provocará la fosforilación de PDX1, lo cual le permitirá translocarse al núcleo de la célula y actuar como factor de transcripción de la insulina (para aumentar la expresión de esta).
• A su vez, se sabe que la insulina también actúa a “upstream” de esa cascada de señalización que acabará desembocando en la fosforilación de PDX1 (y por lo tanto, un aumento de expresión de la insulina). Podríamos decir que esta regulación por parte de la misma insulina es muy parecida al “feedback positivo”. Se trata de un efecto autocrino.
• Finalmente, BMP4, “Bone morphogenetic protein 4”, también puede efectuar regulación, activando la proteína Smad1 (por fosforilación). Entonces será capaz de heterodimerizarse con Smad4, actuando como regulador positivo de la expresión de la insulina. Destacar queBMP4 son receptores con actividad Ser-Thr-K, activados por TFGβ. Se trata de un proceso autocrino, no sale a circulación.

REGULACIÓN A NIVEL TRADUCCIONAL

• La glucosa también puede activar su traducción.
• Existen proteínas represoras de la traducción (HuD, la cual está unida a regiones UTR). Cuando la glucosa circulante aumenta, estas uniones se disocian (por unión de la glucosa a HuD), y se puede activar la traducción, aumentando está en un orden de magnitud.

REGULACIÓN POST-TRADUCCIONAL

• Una vez traducida la proteína, tenemos la llamada “Preproinsulina”.
• Su incorporación al retículo endoplasmático y el corte de su péptido señal son debidos al aumento de la glucosa.
• Sin el péptido señal, tenemos la llamada “Proinsulina”. Se trata de una secuencia única y larga, sin puentes disulfuro. Esta pasará al aparato de Golgi, donde circulará a través de las vesículas y pasará de cis a trans, donde se producirá el cambio de pH y la activación de ciertas proteasas, que cortarán secuencias concretas (previamente, la proteína se habrá plegado, todo ello estabilizado por la formación de los 3 puentes disulfuro).
• Una parte de la “proinsulina” es el llamado “péptido C”, de gris en la imagen. El resto, forma la insulina madura, y se almacenará en gránulos de secreción para cuando se requieran, siendo estimulados, de nuevo, por la glucosa.

REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN DE INSULINA

Antes de comentar los diferentes factores que regulan la salida de esta proteína, seria necesario describir las características que definen la misma salida.

• Cuando esta se produce, se pueden detectar dos picos, uno muy rápido, que proviene de las vesículas de insulina que se encuentran cerca de la membrana. El segundo pico se corresponde a la resta mucho más adentro, en el citosol, y que se deberán translocar hacía al exterior.

• El desencadenante de la salida de insulina es el incremento de los niveles de calcio. ¿Porqué? El aumento de la glucosa circulante en el torrente sanguíneo hará aumentar la cantidad de esta capaz de entrar por GLUT2. Una vez dentro, rápidamente será fosforilada por la enzima Glucoquinsa (GK, recordemos que nos encontramos en una célula pancreática. La presencia tanto de GLUT2 y GK permite notar los cambios de glucosa circulante en el cuerpo) y posteriormente pasará por la vía glucolítica al catabolismo mitocondrial, haciendo aumentar la concentración de ATP y disminuir la concentración de ADPMg, lo cual activará el transporte de las vesículas con insulina y inhibirá los canales de salida de potasio, provocando una despolarización a nivel de la membrana celular y la entrada del calcio por medio de los canales de calcio dependientes de voltaje.

• En los casos de diabetes de tipo II, no pueden producir sufriente cantidad de insulina, y eso es debido a que tienen alterados algunos de los componentes relacionados con la entrada de glucosa a las células β.

¿Cuáles son los principales estímulos que regulan la secreción de insulina?

• Tanto Ach como CCK van a través de la misma vía con su correspondiente receptor. Estos activan una proteína G (GqII) que a su vez activa PLC_β.  Al final, habrá activación de IP₃ y DAG. El primero liberará el calcio a nivel del RE. Mientras, el DAG entrará en la vía de PKC, que también finaliza con la liberación de calcio del RE.
• Respecto a GLP1 o GIP, cada uno actuará a través de su receptor y activarán a G_s, la cual activará a su vez al adenilato ciclasa, aumentando la concentración de AMPc, activándose PKKA y EPAC, proteína que regula la liberación del calcio por el retículo y contribuye a movilizar más cantidad de calcio y regular el tránsito de las vesículas de insulina. Por lo tanto, GLP1 o GIP actúan como activadores de las células β pancreáticas.
• La NE (norepinefrina) se une a receptores de tipo α₂, activando una proteína G inhibitoria del adenilato ciclasa (Gi) y disminuyendo los niveles de AMPc. Su función es compensatoria.
• Existen otros reguladores como el caso de la Leptina o los estrógenos.

• ACh: Acetilcolina. Neurotransmisor sintetizado por el sistema parasimpático
• NE: Norepinefrina (o noradrenalina), también se sintetiza a nivel del sistema parasimpático.
• CCK: Colecistoquinina, una hormona que se sintetiza en el intestino debido a la ingesta.
• GLP1 y GIP son hormonas sintetizadas en el intestino como respuesta a la ingesta.

PRODUCCIÓN DE GLP1

• GLP1 es producido por las células L del intestino, también conocidas como Enteroendocrinas. La salida de este GLP1 está regulada de diferente manera por elementos de la ingesta. Estos elementos regularán la liberación de calcio y la movilización de las vesículas.
• En el nivel apical de estas células L del intestino es donde se encuentran los receptores que detectan la entrada de determinadas moléculas presentes en los alimentos. Los receptores GPR120 tienen como ligandos moléculas lipídicas. Los ligandos MAG provienen de la dieta como moléculas señal que activan los receptores, que a su vez activan Gq y aumentan los niveles de calcio.
• Existen otros elementos, como los ácidos biliares. Actúan a través de receptores como el TGR5, el cual es un receptor de 7 dominios que activa el aumento de AMPc a través de Gs, que finalizará con el aumento de los niveles de calcio intracelular. Una ingesta lipídica favorecerá la liberación de ácidos biliares.
• Existen también T1R2 y T1R3, los cuales son activados por azúcares como la propia glucosa. Estos activarán a PLC, finalizando con la liberación de calcio. Participa una proteína G específica, GG (se activa por receptores de gusto).
• La actividad de los canales de iones está regulada por el sistema nervioso (vagal) al detectar nutrientes en el estómago y el duodeno.
• GLP1 es inactivado por DDP4, lo cual induce a que su vida media sea de aproximadamente 2 minutos.
• ¿Cuáles son las funciones de GLP1?

1. Aumentar la secreción de insulina (dependiente de glucosa), la síntesis de insulina y la proliferación de las células β.
2. Disminuir la secreción del glucagón, el vaciado gástrico y la ingesta.

• GLP1 está codificado por el mismo gen que el glucagón (por eso, GLP significa Glucagon-Like Peptide).
• PC2 (Prohorma convertasa 2). Se expresa en células α. Procesa el proglucagón a glucagón. (La secreción de glucagón en células α está inhibida cuando hay presencia de insulina y activada cuando los niveles de glucosa son bajos).
• PC1/3 (Prohormona convertasa 1/3). Se expresa en células L del intestino y células α proliferantes, procesa el proglucagón a GLP1.

MECANISMO DE ACCIÓN DE LA INSULINA

• El receptor de la insulina es del tipo Tyr-K. En el dominio extracelular encontramos dos hélices α de unión al ligando y están asociadas a dos láminas β que son quienes tienen actividad y Tyr potencialmente fosforilables (nansa de activación).
• La insulina regula la entrada de glucosa en el tejido adiposo y muscular. En adipocitos, la insulina moviliza GLUT4 hacía a la membrana, activando su translocación. Aparte, la insulina también podrá activar una cascada de señalización celular para regular el gen que expresa GLUT4, aunque el efecto no es inmediato.
• Por eso, el número de transportadores aumenta mucho, implicando que la captación de glucosa sea mayor. El receptor fosforila un tipo de proteínas llamados IRS (insulin receptors substrate) y las Gab.
• IRS se fosforilan, lo que permitirá que la vía continúe. Estas IRS pueden contactar con diferentes proteínas para continuar con la cascada de señalización (dependiendo de las Tyr fosforiladas y las proteínas con las que se establezca contacto, los efectos serán unos u otros, lo que explica las diferentes acciones en los diferentes tejidos).
• A través de IRS la insulina pude activar la vía de las MAPK. Aunque no hay descrito un mecanismo único, porqué se cree que existen diversos mecanismos diferentes. La vía de las MAPK estimulará la proliferación celular y la expresión de algunos genes.
• Existe otra vía, donde IRS interacciona con p110/p85 (PI3K), la cual tiene como consecuencia la generación de PIP₃ que a su vez activarán otras quinasas como AKT o PKA y acabará generando diferentes vías de transducción de la señal.

¿Cuáles son estas vías?

• Una de ellas involucra a As160, que es responsable de translocar a GLUT4 hacía la membrana plasmática.
• También nos encontramos con Foxo-1P, factor de transcripción que regula genes clave para la gluconeogénesis como la PEPCK o G6Pasa, el cual es fosforilado por AKT, impidiendo que pueda translocarse al núcleo y disminuyendo la gluconeogénesis.
• Otra regulación se ejerce sobre GSK3, incrementando la síntesis de glicógeno.
• También, vía PKC, se incrementará el crecimiento y la proliferación celular.
• Finalmente, existe otra vía a través de mTORC1 (y PDK1), cuyos efectos finales serán el aumento de la síntesis proteica.

MECANISMOS FEED-BACK

Acción de fosfatasas.

• PTPIB, desfosforila residuos de Tirosina de IRS.
• PTEN, desfosforila fosfatos en posición 3 del PIP₃.
• PP2A, desfosforila residuos Ser/Thr de AKT.

Fosforilaciones inhibitorias.

• S6K1 y mTORC1, en residuos de SER e IRS (inhibe la activación por IRS).
• AKT, en residuos Ser del dominio de unión al DNA de Foxo1, inhibiendo la transcripción de IRS-2

Resistencia a la insulina.

LIPOGÉNESIS (V): BIOSÍNTESIS DE ISOPRENOIDES

CARACTERÍSTICAS DEL COLESTEROL

• Componente de la membrana celular.
• Precursor de hormonas esteroidales y ácidos biliares (estos últimos nos servirán para digerir los lípidos de la ingesta. Los ácidos biliares son la única manera que tiene el cuerpo de degradar este tipo de compuesto, perdiéndose un pequeño porcentaje con la materia fecal).
• 27 átomos de carbono, todos ellos derivan del acetil-CoA, que se condensa formando unidades de isoprenos, los cuales también son precursores, a su vez, de isoprenoides o terpenos.
• La síntesis se produce a nivel del citosol y el RE.

BIOSÍNTESIS DEL COLESTEROL

1. Síntesis de mevalonato a partir de 3 moléculas de acetil-CoA

• Muy parecida a la síntesis de cuerpos cetónicos (pero se trata de un proceso citosólico, No mitocondrial).
• Variación final del proceso (los últimos pasos de la ruta son diferentes a los de la síntesis de cuerpos cetónicos.
• El colesterol controla su propia síntesis a partir de la regulación de la expresión de HMG-CoA reductasa, enzima que cataliza el último paso de la vía, la transformación del HMG-CoA en mevalonato (liberando un grupo CoA y gastando dos NADPH+H⁺).

Esquema de la síntesis de mevalonato a partir del acetil-CoA. Nótese el enorme parecido que tiene esta vía con la síntesis de cuerpos cetónicos.

2. Síntesis del Isopentenil pirofosfato (Isopentil-PP, 1 unidad de isopreno activado, precursor biosintético del colesterol) i condensación de 6 moléculas de isopentil-PP para formar escualeno (Se produce a nivel del REL).

• La síntesis de Isopentil-PP tiene un coste energético de 3 ATPs, e implica la pérdida de un carbono al final del proceso (formación del isopreno, 5 carbonos).

• La isomerización del isopentil-PP a dimetilal-Lil-PP.

• La condensación del dimetilal-Lil-PP con un isopentil-PP, implicará la perdida de un grupo pirofosfato (PP), para formar una molécula de geranil-PP (10 carbonos).

• El Geranil-PP se vuelve a condensar con un Isopentil-PP, para formar una molécula de Farnesil-PP (15 carbonos), gracias a la acción de la enzima Geranil transferasa (se volverá a perder un grupo pirofosfato). A continuación, la molécula de Farnesil-PP se condensará con otra molécula de Farnesil-PP (por la cola de las dos moléculas), todo ello mediado por la enzima Escualeno sintasa, y gastando poder reductor (2xNADPH+H⁺) y perdiendo los dos grupos pirofosfato (PP). El producto final será una molécula de Escualeno (30 carbonos).

3. Esta fase es compleja, e involucra la ciclación del Escualeno para dar como producto Lanosterol, el cual, a partir de una série de reacciones de descarboxilación y reducción se convertirá en una molécula de colesterol. Destacar la enzima Escualeno monooxigenasa, que cataliza la reacción de oxidación del Escualeno para producir Lanosterol, y utiliza NADPH+H⁺ como poder reductor. Se formará, además, un intermediario, el Epóxido de Escualeno.

DERIVADOS DEL COLESTEROL

• Sales biliares (a nivel del hígado, facilitan la reabsorción de lípidos, único medio por el cual podemos llegar a degradar isoprenoides).
• Progesteronas: Cortisol (glucocorticoide), afecta el metabolismo glucídico y proteico. Suprime la respuesta inmune, inflamatoria y alérgica, Corticosterona y Aldosterona (mineralocorticoides), Regula la reabsorción de Na⁺ , Cl^- , HCO₃ ^– renal, Testosterona y Estradiol (hormones sexuales), influyen las características sexuales secundarias. El estradiol regula el ciclo reproductor femenino.
• Vitamina D (Facilitan el paso del calcio a nivel del tejido óseo. Su déficit provoca ratiquismo). 

LIPOGÉNESIS (IV): BIOSÍNTESIS DE EICOSANOIDES, TAGS Y FOSFOLÍPIDOS

BIOSÍNTESIS DE EICOSECANOIDES

• Los eicosanoides o icosanoides​ son un grupo de moléculas de carácter lipídico originadas de la oxidación de los ácidos grasos esenciales de 20 carbonos tipo omega-3 y omega-6. Cumplen amplias funciones como mediadores para el sistema nervioso central, los eventos de la inflamación y de la respuesta inmune tanto en vertebrados como en invertebrados.
• Están agrupados en prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos, y ciertos hidroxiácidos precursores de los leucotrienos. Constituyen las moléculas involucradas en las redes de comunicación celular más complejas del organismo animal.

En la siguiente figura tenemos un esquema de los diversos componentes involucrados en la biosíntesis de eicosanoides:

Nótese que existen dos vías.

Vía de las Ciclooxigenasas:

• Se producen prostaglandinas y tromboxans.
• Se obtienen por ciclación y oxidación.
• Función: Regulación de la presión sanguínea y la coagulación, respuesta inflamatoria, actividad del aparato digestivo, etc.

Vía de las lipooxigenasas:

• Se producen leucotrienos.
• Se obtienen por oxidación y deshidratación, manteniendo la cadena abierta.
• Función: Actúan como potentes constrictores de la musculatura lisa, aumentan la permeabilidad muscular (mediadores de algunos procesos de inflamación crónica), etc

Partiendo del Ácido Araquidónico, se puede llegar a producir, segun la vía seguida, Prostaglandinas (vía de la ciclooxigenasa) o Leucotrienos (vía de la lipooxigenasa).

BIOSÍNTESIS DE TAGs Y FOSFOLÍPIDOS

• Actividad importante en tejidos que tienen síntesis de lípidos (Hígado, TAB, TAM, glándula mamaria, etc).

La primera fase de la vía sintetiza una molécula de Glicerol-3-P. Hay dos posibilidades:

1. Mediante la acción de la Glicerol-3-P deshidrogenasa (vía principal), en el TAB, la cual se produce a partir del DHA-P, intermediario de la glucólisis (lo podemos haber obtenido a partir de sustratos como la glucosa, piruvato, lactato o aa). DHA-P + NADH+H⁺ à Glicerol-3-P + NAD⁺
2. Mediante la Glicerol quinasa, en otros tejidos, como el hígado, el TAM o la glándula mamaria. Glicerol + ATP à Glicerol-3-P

Los siguientes pasos de la vía ya son comunes:

• A continuación, el Glicerol-3-P se convertirá en Ácido Lisofosfatídico mediante la adición de un grupo acilo (se obtendrá como producto una molécula de CoA también). LA enzima que cataliza la reacción se llama Glicerol-·-P-Acilo transferasa.
• El Ácido Lisofosfatídico se convertirá en Ácido Fosfatídico por adición de un segundo acilo (y obtención, igualmente de un segundo grupo CoA), todo ello catalizado por la enzima 1-AcilGlicerol-3-P-Acil transferasa.
• En este punto de la vía, podemos seguir dos aminos. En una dirección, y mediante la adición de un grupo CTP, obtendremos CDP-Diacilglicerol, que más tarde y siguiendo otras reacciones acabará convirtiéndose en Fosfaditilinositol (segundo mensajero en muchos procesos de señalización celular) o fosfaditilglicerol.
• No obstante, y mediante la catálisis ejercida por la enzima Fosfatidato fosfatasa (partiendo de nuevo del Ácido Fosfatídico), obtendremos una molécula de DAG (1,2-Diacilglicerol).
• De nuevo, podremos seguir dos rutas, una de ellas nos llevará a la formación de fosfolípidos como la Fosfatidilcolina, la Fosfatidiletanolamina o la fosfatidilserina. La otra, mediada por la enzima 1,2-Diacilglicerol aciltransferasa, nos producirá finalmente el TAG (triacilglicerol), mediante la adición de un tercero acilo al DAG.

Esquema de la esterificación de TAGs y Fosfolípidos

Las diversas vías de síntesis de TAGs y Fosfolípidos pueden estar entremezcladas y compartir algunos de los precursores. Destacar la vía de los monoacilglicéridos, en enterocitos.

LIPOGÉNESIS (III): ESTEQUIOMETRIA Y COSTE ENERGÉTICO, SÍNTESIS DE FFA IMPARES, COMPARACIÓN ENTRE LA BIOSÍNTESIS DE FFA Y LA Β-OXIDACIÓN Y ELONGACIÓN DE FFA

ESTEQUIOMETRIA Y COSTE ENERGÉTICO (síntesis del ácido palmítico)

En la reacción del acetil-CoA carboxilasa:

Acetil CoA carboxilasa 7 acetil CoA + 7 CO2 + 7 ATP à 7 malonil CoA + 7 ADP + 7 P.

A nivel global:

1 acetil CoA + 7 malonil CoA + 7 ATP + 14 NADPH+H+ à 1 palmitato + 8 HSCoA + 7 CO2 + 7 ADP + 7 Pi + 14 NADP+ + 6 H₂O.

El gasto energética y de poder reductor: 7 ATP y 14 NADPH+H⁺.

SÍNTESIS DE FFA DE CADENA IMPAR

• En lugar de tenir un acetil-CoA iniciador, algunos organismos pueden utilitzar el propionil-CoA.
• La reacción de condensación es catalizada por la enzima β-Cetoacil ACP sintasa.

COMPARACIÓN ENTRE LA BIOSÍNTESIS DE FFA Y LA β-OXIDACIÓN

Lipogénesis	Β-oxidación
Vía citosólica Proteína que transporta los acilos: ACP Enzimas asociados en una única cadena Agente reductor: NADPH+H+ Intermediario de la reacción: β-D-Hidroxiacil Precursor: Malonil-CoA	Vía mitocondrial Proteína que transporta los acilos: Coenzima A Agentes oxidantes: NADH+H+ y FADH2 Intermediario de la reacción: β-L-Hidroxiacil Producto de degradación: Acetil-CoA

La lipogénesis y la oxidación no se pueden producir simultáneamente, puesto que los acil-CoA recién sintetizados no pueden entrar en la mitocondria para ser oxidaos debido a que la Carnitina Acil Transferasa I (CPT1) es inhibida por los niveles elevados de malonil-CoA. 

ELONGACIÓN DE FFA

• Reproduce exactamente las mismas reacciones catalizadas por el complejo FAS, pero con enzimas independientes (Se encuentran ancoradas a la membrana del REL, de cara hacía el citosol.
• Una diferencia importante con la lipogénesis que hemos estudiado antes se corresponde al hecho que el acompañante del FFA que se está elongando no es ACP, sino CoA.
• Existe la posibilidad de elongar el FFA en el contexto mitocondrial (forma muy minoritaria). En ese caso, se produciría esta vía si el potencial reductor en el interior de la mitocondria fuese muy alto (las enzimas son muy parecidas. Diferencia: la substitución de la Acil CoA deshidrogenasa (usa cofactor FADH₂) por la Enoil CoA reductasa (Usa NADPH+H⁺).

Los FFA de cadena muy larga suelen presentar insaturaciones. ¿Como se generan estas insaturaciones?

• Actuación de enzimas unidas a la membrana del REL.
• No podemos generar todo tipo de insaturaciones, por ese motivo, hay algunos FFA considerados esenciales (debemos ingerir mediante la dieta) y otros no (podemos sintetizarlos a nivel de nuestro organismo.
• Tipos de desaturasas: Plantas, Δ⁴,  Δ⁵, Δ⁶, Δ⁹, Δ¹² y Δ¹⁵, mamíferos (solo en cis), únicamente , Δ⁴,  Δ⁵, Δ⁶, Δ⁹ (los mamíferos no pueden introducir insaturaciones más allá del enlace noveno. Siempre elongamos el extremo carboxilo, por eso la insaturación, a medida que procedemos con la elongación se irá corriendo hacia la izquierda).

Ejemplo de la acción de la Δ⁹: Estearil CoA desaturasa

Ejemplo de la incorporación de una insaturación por parte de un estearil-CoA.

YO, ATEO

Dios está en todas partes. En el cielo, sentado en un trono de oro y arropado por todos los ángeles, santos y demás. O en la Tierra, habitando sus enormes palacios de piedra y mármol, de pureza y jerarquías. Y a veces, también lo podemos hallar en otros lugares. Buscad en las lágrimas desconsoladas de unos padres que, fervientemente creyentes, no vacunaron a su hijo pequeño, por miedo a corromper su pureza infantil, y ahora es demasiado tarde. Husmead en algún juzgado de abuso a menores, puesto que quizás, en los calzones del acusado, encontréis a Dios. O iros a Irak, Siria, Birmania, a alguno de aquellos lugares lejanos, habitados por marcianos, no merecedores, sin duda, de nuestra empatía, a ver si, en algún cuello degollado, o en alguna mujer sometida al menosprecio, a vivir una vida infrahumana, halláis a Dios.

Y estoy siendo extremadamente falaz, puesto que sé, y entiendo, que Dios es mucho más que esto. Pero a su vez, me estremezco al pensar, en ocasiones, como el bien que este puede llegar a producir, se convierte en su salvoconducto, para seguir perpetuando sus mayores y más terribles vilezas. Levantémonos, pues, contra Dios. ¿Por qué debemos creer en Dios?

En realidad, ¿A dónde quiero ir a parar, con estas líneas? ¿A qué páramo me llevarán, si sigo adelante? Quizás, solo sea una leve sacudida, la de un prisionero desesperado con liberarse de ardientes cadenas, salir de la mazmorra, y admirar el sol, sin juicios y libre. Aunque liberarse de tal tirano, no debería ser demasiado fácil. Sometidos al yugo del esclavo, ¿nos quedará algún atisbo de esperanza?

Dios es tan complejo, tan lleno de falsas ilusiones, una nube borrosa de incongruencias y mentiras, que acecharlo, o tan solo aspirar a ello, se convierte en una ardua tarea, en un descenso al inframundo, sin posibilidad de volver a salir. Deberemos concentrar nuestro poderío en un punto, aglutinar nuestra energía en aquel lugar, para entonces, clavar nuestro aguijón y socavar, con firmeza, al gigante con pies de barro, al ser soberbio que nos subyuga, y nos obliga, sumisos, a vivir debajo de sus alas. ¡Basta, más, no te necesitamos!

¿De dónde venimos? ¿Qué somos? ¿Por qué existimos? ¿Hacia dónde vamos? Estos, y solo estos, son los pilares de Dios. Si los destruimos, llenándolos de luz y razón, limpiándolos de las telarañas de fe y credulidad, habremos vencido. ¡Empecemos!

Venimos de la nada, y no debemos avergonzarnos. Somos hijos del azar y la necesidad, como dijo alguien una vez, o polvo de estrellas, como exclamó otro, sabiamente y alegre de conocer, su conexión, con el resto del Cosmos. El sueño ataráxico de nuestro “antes”, debería, justamente, tranquilizarnos para el “después”. Y ser, para a continuación desvanecerse, no tendría que resultar un problema para alguien que, piensa, y luego existe.

¿Por qué menospreciamos nuestro nacimiento, nuestra “no” creación por nadie, si justamente, eso la hace maravillosa? Ser el resultado de la evolución, sin guía ni objetivo, hacia ninguna parte, sin la esperanza de culminar nada, solo selección y casualidad… ¿No es extraordinario, llegar a conocerse, para entender, al final, que no somos aquel hijo prometido, sino, únicamente, una rama en la copa de un árbol, quien, presumida, se observa en un lago, pensando, ¡Oh, pobre ilusa!, que es única e importante? Y después, hallar, con sorpresa ¿y temor?, que se encuentra en un bosque, acompañada de más ramas, cada una diferente, única, y semejante, pero sobretodo, libre de cualquier guía o ente corrupto, deseoso de tomar las riendas, y rebajarla a una simple creación. No abandonemos nunca, pues, el bosque de las ramas, allí somos libres, y en sus brazos, no.

Llegamos al término de nuestro viaje. Pero recuerda, antes de partir, unas pocas premisas más, deberás recordarlas, para protegerte de él.

Aparecimos, no nos crearon. Y eso es asombroso.

La belleza de la vida no son los elementos que la conforman, sino la forma con la que estos están dispuestos. Debemos nuestra complejidad al azar, y fue la selección natural, a ciegas, quién nos construyó, amontonando las piezas unas encima de las otras, y ese aparente desorden, nos hace admirables.

No hay nada despreciable en existir sin horizonte ni finalidad. Construirlo es decisión de cada uno, y ninguna opción que tomemos será la correcta, aunque hacerlo, puede ser divertido.

Temer aquello que nos es desconocido es natural e incluso razonable, pero vigila, no te dejes engañar; el camino, siempre es mejor que la posada.

Y si Dios te tienta con un abrazo, no cedas, amigo, a sus finas palabras, lucha contra su poderío, y donde él siembre su fe y sus promesas, esparce tu incertidumbre, y donde él grite sus milagros, abátelo con tu desconocimiento, y cuando caiga, abatido por el cansancio, sorprendido de tu resistencia, remátalo, con la duda, pues para eso somos inteligentes, para dudar de todo.

SEÑALIZACIÓN POR RECEPTORES CON DOMINIO “DEATH” Y TIR (II): RECEPTORES DEATH Y SUPERFAMILIA IL-1R Y TLR

VÍA DE SEÑALIZACIÓN POR NFκB

• NFκB es un factor de transcripción que regula genes relacionados con ciertos procesos inflamatorios y genes anti-apoptóticos.  
• Cuando el trímero de TNFα se une al receptor, se empieza una cascada de señalización mediante la unión de proteínas que presentan dominio “DEATH”.
• Activación del complejo IKK (Nemo, α, β, etc). Este complejo fosforilará a otro complejo, formado por NFκB y IκB. Esta última se une a NFκB, y evita que se encuentre al núcleo, ya que oculta su dominio de translocación a este.
• Una vez activado (por fosforilación) el complejo formado por NFκB y IκB, esta última es degradada en el proteosoma por poli-ubiquitinación y NFκB se puede translocar al núcleo, activando la transcripción de genes de proteínas inflamatorias, anti-apoptóticas y inhibitorias de la vía JNK.

Esquma de la señalización por NFκB

VÍA JNK

• La activación de la vía JNK puede dar respuestas celulares diferentes. Si su activación es moderada y transitoria, el resultado es la supervivencia y proliferación (en el caso de los hepatocitos) celular. No obstante, si la activación es intensa y prolongada, la célula acabará por producir una apoptosis.
• Una vez unido el trímero de TNFα al receptor, este activa mediante dominios “DEATH” a la proteína TRADD. TRADD, a su vez, activará a TRAF2.
• A partir de TRAF2, se produce una cascada de señalización entre diversas quinasas. TRAF2 activará a MKKK (MAPK quinasa quinasa), que a su vez fosforilará a MKK (MAPK quinasa), hasta producir la activación de JNK.
• JNK regula la expresión génica de diversos genes, la familia cas (heterodímeros jun-P/fos, también conocidos como AP-1, que reconocen a secuencias TRE). Además, las JNKs son un punto importante de regulación, ya que también pueden ser desfosforiladas por ciertas fosfatasas, y a su vez, pueden fosforilar ellas mismas otras proteínas y poli-ubiquitinizar a otras especies proteicas.

Esquema de la vía JNK

SUPERFAMILIA DE RECEPTORES IL-1R Y TLR

Família TLR (Toll like Receptors):

• Presentan un dominio extracelular con regiones ricas en leucinas (LRRs).
• Forma dimérica.
• Reconocen macromoléculas derivadas de ciertos patógenos (ej: LPS) o moléculas endógenas liberadas como respuesta al estrés o al daño tisular (ej: LDL oxidadas).
• Existen diversas proteínas auxiliares implicadas en el reconocimiento.

Respuesta de los receptores TLR a LPS o LDL oxidadas.

Familia IL-1R:

• Dominio extracelular con 3 dominios ig-like.
• La dimerización se produce por unión a Il-1.

Familia TIR (Toll-IL-1R) domain:

• Muy conservadas.
• Permite la interacción con proteínas adaptadoras por interacciones TIR/TIR.
• Algunos de estos adaptadores también tienen dominios DEATH de interacción con otros adaptadores. Por ese motivo, también podrán activar las vías JNK y NFκB.

Esquema de la activación de proteínas de la familia TIR (mediante dominios TIR)

SEÑALIZACIÓN POR RECEPTORES CON DOMINIO “DEATH” Y TIR (I): TNFΑ Y RECEPTORES CON DOMINIO “DEATH”

TNFα (Tumor necrosis factor)

Características de TNFα:

• Se trata de una citoquina relacionada con los procesos inflamatorios (ej: La artritis reumatoide, etc).
• Puede inducir la apoptosis en algunas líneas tumorales.
• Producida en macrófagos, linfocitos T, células endoteliales, osteoclastos, TAB, etc.
• Se produce como respuesta a infecciones o lesiones tisulares.
• Forma activa cuando forma un trímero.
• Actúa a través de receptor con dominios “DEATH”.
• La familia de TNFα está constituida por 19 miembros (en Homo sapiens), por ejemplo tenemos a TRAIL, la cual puede activar la vía apoptótica o la vía NFκB, y a FASL, que activa la vía de apoptosis.

Características de los receptores:

• Los receptores no tienen actividad enzimática.
• Una vez activados, reclutarán una serie de proteínas citosólicas (como TRADD, la cual hace de puente entre el receptor y la señalización celular, y FDD), las cuales tienen dominio “DEATH”. FDD también tiene dominio DED, que se podrá unir a una procaspasa 8, que activará la caspasa 8, y activará la apoptosis celular. En realidad, hay otras rutas de señalización (como hemos indicado antes) que puede seguir este tipo de proceso mediado por los dominios “DEATH”. Por ejemplo, la vía JNK o la vía NFκB (que ya hemos mencionado antes).

Esquema de las diversas vías de señalización de los DD ("DEATH" domain)

VÍA APOPTÓTICA

• Importante durante el desarrollo.
• En organismos adultos, la apoptosis contribuye a controlar el número de células i a eliminar células dañadas. (ej: Sistema nervioso, hígado, respuesta a daños del DNA, etc).
• La apoptosis se puede inducir des de fuera de la célula (una señal, por ejemplo, TNFα), o des de dentro de l propi célula, ya que ella misma puede detectar las anomalías que la pueden hacer entrar en apoptosis.

Esquema de la vía apoptótica, por acción extrínseca o intrínseca.

Debemos considerar dos situaciones diferentes.

Vía extrínseca:

• Llega una señal que se une a FASL, el cual, mediante su DD (“DEATH” domain), se unirá a su vez a Fas, que actúa como intermediario entre FASL y FADD, quién también tiene dominio DEATH.
• Esta última proteína, FADD, será quién se unirá a la Procaspasa 8 por el dominio DED, y la procaspasa 8 activará a las capasas 8, las cuales serán responsables de activar otras procaspasas (3 y 8, principalmente), y de activar Bid, quién, a su vez (y junto a las proteínas BH3), activarán a BAX y BAK, cuya función será favorecer la formación de poros a nivel de la membrana mitocondrial, para que salgan citocromos c y se forme el apoptosoma.

Vía intrínseca:

• La célula también puede activar su propia apoptosis como respuesta a daños al DNA, un estrés nutricional, etc.
• Se produce una inhibición de las proteínas Bcl-2 y Bcl-X_L, las cuales tenían como función prevenir la propia apoptosis. Estas proteínas presentan dominios BH1, BH2, BH3 y BH4. Hay otro tipo de proteínas, llamadas “BH123 proteins”, que ya hemos nombrado antes (Bax y Bak). Estás poseen dominios BH1, BH2 y BH3, y son las encargadas de favorecer unos poros a nivel de la membrana mitocondrial para facilitar la salida del citocromo C de este. Faltaría comentar que existen un tercer tipo de proteínas, como Bad, Bim o Bid, que únicamente tienen el dominio BH3 y tienen como función activar a Bax y Bak.
• ¿Qué sucede una vez han salido gran cantidad de citocromos C? Este suceso induce la activación de la procaspasa 9 y de Apaf-1, que formarán el complejo llamado apoptosoma (ya lo hemos mencionado antes también). Este complejo, al igual que la procaspasa 8, activará a otras procaspasas (3 y 7), que permitirán la acción de sus respectivas caspasas y acabarán por activar la apoptosis celular.

IAPs Y ANTI-IAPs

• A veces, se puede producir la activación espontanea de caspasas (lo que podría inducir a la apoptosis). A través de IAPs, se puede bloquear su acción.
• ¿Cómo bloquean a las IAPs, si realmente la célula necesita producir la apoptosis celular? Existen las llamadas Anti-IAPs.
• La formación del poro en la mitocondria que permite la liberación del citocromo C también favorece la salida de las proteínas anti-IAs, para poder inhibir a IACs y poder continuar con el proceso de apoptosis.

Activación o inactivación de la vía apoptótica vía IACs y Anti-IACs.

Debe existir una relación entre las señales pro-apoptóticas y anti-apoptóticas. Por ejemplo, las células más diferenciadas tendrán una menor activación d la casacada de las caspasas (eso se podrá conseguir creando otros puntos de regulación, mayores niveles de expresión de Bcl-2 y Bcl-X_L, etc).

Comparación entre la cantidad de señales anti y pro-apoptóticas que existe entre una célula diferenciada y otra que no lo está tanto.

SEÑALIZACIÓN POR PROTEOLISIS CELULAR (II): SEÑALIZACIÓN POR Wnt

• Se trata de una familia de proteínas (19 miembros).
• Glicoproteinas modificadas por unión covalente de ácido palmitoleico (presenta baja solubilidad).
• Proteínas de secreción, muy conservadas, actúan como mediadores locales.
• Regulan diversos procesos, tanto durante el desarrollo como durante la edad adulta.
• La vía de señalización más conocida de Wnt es Wnt-β-catenina. Se trata de una vía que opera en un rango homeostático muy controlado y particpa y regula el desarrollo, la proliferación y la regeneración tisular. En caso de que la vía se salga de este control homeostático, ya sea por hiperactividad y hipoactividad de esta, se pueden llegar a desarrollar diversas patologías.

Niveles de actividad de la vía Wnt-β-catenina. Nótese el rango homeostático, y que los valores fuera de este puden producir patologias.

La vía de señalización por Wnt-β-catenina puede encontrarse en dos situaciones diferentes:

• En ausencia de señal (Wnt), el receptor GPCR correspondiente (de la familia “frizzled”), no se encuentra activado. Existe un complejo de degradación para β-catenina, conformado por diferentes proteínas, como GSK3 (Glicogeno sintasa quinasa 3), CK1 (Caseina quinasa 1), Axina y APC (la cual actuará como proteína scaffold). Este complejo de degradación que acabamos de describir degradará las moléculas de β-catenina, lo que impedirá la regulación y expresión de ciertos genes.
• En presencia de la señal (Wnt), el receptor GPCR se encontrará activado, y se unirá a Dishevelled y al correceptor (Lrp 5 y Lrp6), para poder interactuar también con GSK3, CK1 y Axina (secuestro). El correceptor se encontrará fosforilado. En esta situación, las moléculas de β-catenina podrán translocarse al núcleo y actuar como reguladores de la expresión de algunos genes, al unirse a LEF/TCF y reclutar coactivadores.

Esquema de las dos situaciones, auséncia o preséncia de la señal Wnt, en la vía de señalización Wnt-β-catenina

Además, las vías NOTCH y Wnt pueden interactuar, como podemos vislumbrar en la siguiente imagen:

SEÑALIZACIÓN POR PROTEÓLISIS CELULAR (I): RECEPTORES NOTCH

RECEPTORES NOTCH

• Las vías controladas por estos receptores son las más importantes para determinar el destino celular durante el desarrollo.
• Involucrada en el proceso de renovación continua de los tejidos (ej: el epitelio intestinal).
• Su actuación es clave durante la embriogénesis.
• El KO (knockout) de NOTCH es letal.

En este esquema podemos observar que hay un grupo de células epiteliales que acaba en forma de células nerviosas. En un primer momento, todas las células son idénticas. En condiciones normales, WT (wild type), con receptores NOTCH, únicamente un puñado de ellas se diferenciarán en forma de célula nerviosa, mientras que las otras se convertirán en células epiteliales. Todo ello se determina porque las primeras dejan de expresar NOTCH, para expresar el ligando delta (que se une a NOTCH), mientras que el resto (las células que se acabarán convirtiendo en células epiteliales), si que expresarán NOTCH. Si ninguna expresará NOTCH (o la gran mayoría), habría muchas más células nerviosas que epiteliales, seria desastroso para el organismo y este moriría. Por eso decimos que el KO a NOTCH es letal.

VÍA DE SEÑALIZACIÓN POR PROTEOLISIS REGULADA

• En mamíferos, hay 4 receptores NOTCH y respecto a los ligandos, nos encontramos con 4 tipos de delta y dos tipos de otro ligando, JAGGED.
• Tanto los ligandos como los receptores son proteínas de membrana. Por ese motivo, el contacto célula-célula es necesario.
• Estructuralmente, tanto los ligandos como los receptores tienen dominios llamados EGF-like, una forma de plegamiento. Ambas proteínas están altamente glicosiladas, tienen cadenas glucídicas complejas que juegan un papel clave en el reconocimiento del ligando y el receptor, de manera que la regulación enzimática (glucosil transferasas) de estas cadenas puede determinar la producción, o no, de la señal.

1. El receptor se sintetiza como una única cadena, pero a nivel del aparato de Golgi se produce una primera proteólisis lo que produce que al llegar a la membrana plasmática, el receptor estará conformada por dos cadenas unidas por puentes disulfuro.
2. Cuando el receptor actúa con un ligando delta, se activa una metaloproteasa que cortará por el dominio extracelular del receptor NOTCH, de manera que quedará unido a la célula que expresaba el ligando delta.
3. El paso anterior ha sido clave, ya que ha permitido una tercera proteólisis que es clave, la cual estará catalizada por el complejo gamma secretasa. En pacientes con Alzheimer hereditario, uno de los componentes de esta proteasa, la preselinina, está mutada.
4. Cuando se produce la tercera proteólisis, se liberará la parte intracelular del receptor, que se translocará al núcleo y interaccionará con un factor de transcripción llamado CSL, para reclutar a ciertos coactivadores. De los genes que regulan, uno de los grupos más importantes se corresponde a los reguladores de las proteínas HNS, que son factores de transcripción que inhiben la expresión de genes claves en el proceso de diferenciación.

SEÑALIZACIÓN GENERADA POR FOSFOLÍPIDOS Y CALCIO (IV): REGULACIÓN MEDIADA POR CALMODULINA, CAMK Y CALCINEURINAS. TRANSPORTE DE CALCIO A LA MITOCONDRIA

CALMODULINA

Una de las funciones más importantes del calco es regular la actividad de la calmodulina. La calmodulina es un receptor intracelular de calcio que activa una gran variedad de proteínas una vez esta es activada, a su vez, por el aumento de calcio citosólico.

Su estructura es la de una proteína con abundantes hélix alfa, y muy flexible, capaz de adaptarse a la morfología de otras proteínas. Presenta cuatro dominios de interacción con el calcio, dos por cada lóbulo. En los dominios de interacción con el calcio, encontraremos aminoácidos ácidos (que permitirán, mediante la interacción de las cargas con signo opuesto, la interacción). Una vez se produce esta, la calmodulina se activa y puede a su vez activar otras proteínas que podrán desarrollar diversas rutas de señalización celular. Las principales funciones de la calmodulina son las siguientes:

• Metabolismo de nucleótidos cíclocos: Activa a la fosfodiesterasa, el adenilato ciclasa (tipo I, más abundante en neuronas) o la NO sintetasa (síntesis de NO, activador de la guanilato ciclasa soluble, por lo tanto, se producirá un aumento de cGMP).
• Fosforilación de proteínas: Como CAMK, MLCK y Glicógeno fosforilasa quinasa.
• Desfosforilación de la Calcineurina.
• Activa el transporte de calcio mediado por la proteína transportadora ATPasa cálcica, lo que acaba con la señal, feedback negativo.

Ejemplo de activación proteica mediado por la Calmodulina

Ca-CAMK

• Son Ser/Thr quinasa dependientes de calcio (y activadas por calmodulina).
• Ejemplos: CAMK I, II, IV, MLCK (quinasa de la cadena ligera de la miosina), y otras multifuncionales, las cuales presentan especificidad de sustrato bastante amplia.
• La autofosforilación es el primer paso de su activación debido a la unión con Ca-CAM (necesario para su conformación activa).

Tipo de CAMK	Ejemplos de sustrato	Efectos
I	Quinasas de cadena ligera de la miosina.	Contracción muscular lisa
II	Tirosina hidroxilasa Glicogen fosforilasa quinasa RYR Otros…	Síntesis de neurotransmisores. Degradación del glicógeno. Salida del calcio por los receptores RYR
IV	CREB y otros factores de transcripción.	Regulación de la expresión génica.

CALCINEURINA

• Presenta actividad Ser/Thr fosfatasa.
• Desfosforila los factores de transcripción NF-ATs, lo que permite su translocación al núcleo, para poder regular a ciertos genes importantes en la morfogénesis y desarrollo, la respuesta inmunitaria, etc…
• La calcineurina es la diana terapéutica de muchos fármacos inmunorepressores como Ciclosporina A.

Trasnlocación al núcleo del factor de transcripción NF-AT gracias a la fosfatasa Calcineurina

CAPTACIÓN DE CALCIO POR LA MITOCONDRIA

• El uso de EGTA (un quelante del calcio), nos permite asegurar que fuera no habrá calcio, o que este no será capaz de entrar.
• Como consecuencia de la histamina, el calcio cambiará, de forma muy rápida.
• La mitocondria podrá regular la entrad de calcio, proveniente del retículo, inducido como respuesta a hormona. Por eso, podemos observar que el pico de calcio en la mitocondria está desplazado ligeramente en el tiempo (en presencia de EGTA, gráficas C y D).

Estos gráficos pertenecen, respectivamente, a: calcio citosólico, calcio mitocondrial (sin EGTA), calcio citosólico, calcio mitocondrial (con EGTA). 

¿Pero como entra el calcio a la mitocondria, proveniente del RE? Como ya hemos comentado, la célula tiene un sistema que permite que el RE quede muy próximo a la mitocondria, cosa que facilitará el transporte del ion. Este proceso de aproximación está controlado por las mitofosinas, que tienen como función asociar algunas vesículas del RE con la mitocondria.

En el retículo tendremos un receptor de IP3 (IP3R), y en la mitocondria un canal uniporte capaz de llevar calcio a la matriz mitocondrial (únicamente, transporte de fuera a dentro) ... Como este transporte se produce contra gradiente, debemos disponer de energía en forma de gradiente electroquímico (de protones, fuerza protomotriz) para poder hacer entrar al calcio.

Esquema del transporte de calcio entre el RE y la mitocondria, mediado por las mitofusinas.

Deberíamos hacernos otra pregunta. ¿Qué regula el calcio en la mitocondria? Principalmente, actúa como regulador de actividades que tienen como objetivo la obtención de ATP. Eso lo consigue regulando y activando enzimas como la piruvato deshidrogenasa y otras deshidrogenasas del ciclo de Krebs. Con todo, obtendremos acetil-CoA, más NADH+H⁺, y podremos generar mayor fuerza protomotriz, para sintetizar más ATP.