Definición de receptor
Un receptor es una proteína que se une a una molécula específica. La molécula a la que se une se conoce como ligando. Un ligando puede ser cualquier molécula, desde minerales inorgánicos hasta proteínas creadas por el organismo, hormonas y neurotransmisores. El ligando se une al sitio de unión del ligando en la proteína del receptor. Cuando se produce esta unión, el receptor sufre un cambio conformacional. Este cambio de forma altera ligeramente la función de la proteína. A partir de ahí, pueden ocurrir varias cosas. El cambio conformacional del receptor puede hacer que éste se convierta en una enzima y combine o separe activamente ciertas moléculas.
El cambio también puede provocar una serie de cambios en las proteínas relacionadas, transfiriendo finalmente algún tipo de mensaje a la célula. Este mensaje podría ser un mensaje de regulación metabólica, o podría ser una señal sensorial. El receptor tiene una determinada capacidad para retener el ligando, conocida como afinidad de unión. Una vez que esta atracción se agota, el receptor liberará el ligando, sufrirá un cambio a la forma original, y el mensaje o señal terminará. La velocidad de este cambio depende de la fuerza de la afinidad entre el receptor y el ligando.
Otras moléculas también pueden unirse al sitio de unión del ligando en un receptor. Se denominan moléculas agonistas si imitan el efecto del ligando natural. Muchas drogas, tanto de prescripción como ilegales, son agonistas sintéticos de moléculas como las endorfinas, que crean sensaciones de satisfacción. Sin embargo, estas moléculas suelen tener una mayor afinidad por el receptor que el ligando natural. Esto significa que el agonista permanecerá unido al receptor durante más tiempo, razón por la cual se desarrollan tolerancias a ciertas drogas y analgésicos. Para conseguir que se dispare el mismo número de nervios cuando muchos ya están bloqueados por el fármaco se requiere una dosis mucho mayor.
También hay otras moléculas que pueden actuar como antagonistas, o moléculas que bloquean el sitio de unión del ligando en el receptor pero no permiten que el receptor sufra un cambio de conformación. Esto bloquea la señal por completo. Entre los antagonistas de los receptores se encuentran los fármacos que se utilizan para desintoxicar a las personas de la dependencia de la heroína y el alcohol. Actúan haciendo que el consumo de la droga deje de ser placentero. Otros antagonistas son ciertas proteínas del veneno de serpiente que imitan las proteínas de unión a las plaquetas. Los receptores que normalmente conectan las plaquetas y evitan las hemorragias quedan así desactivados. Esto puede provocar una hemorragia interna y la muerte. Las empresas farmacéuticas están interesadas en los agonistas y antagonistas por su potencial para crear medicamentos eficaces.
Tipos de receptores
Hay literalmente miles de tipos diferentes de receptores en el cuerpo de los mamíferos. Aunque son demasiados para empezar a enumerarlos, los receptores se clasifican en algunas categorías de función muy amplias. Muchos se utilizan en la «señalización celular», que es un sistema enormemente complejo de señales y respuestas mediadas casi en su totalidad por los receptores y los ligandos que reciben. Entre ellos se encuentran las proteínas receptoras incrustadas en la membrana celular que activan otras secuencias al recibir un ligando, y los receptores que se encuentran en el sistema inmunitario, estructurados para encontrar proteínas y moléculas intrusas. A continuación se presenta el modelo general de la señalización celular, que puede adoptar muchas formas diferentes.
Otro tipo de receptor es el canal iónico cerrado, que abre un pasaje especial al unirse un ligando y permite que los iones fluyan libremente a través de la membrana. Debido a esta acción, la tensión eléctrica que se mantiene a través de la membrana se pierde, y la región se despolariza. Cuando se despolarizan grandes áreas de células como las neuronas, se genera un potencial de acción. Éste viaja por el nervio como una señal eléctrica. Al final de la neurona, se liberan neurotransmisores que actúan como ligandos en los receptores de la siguiente célula nerviosa. De este modo, la señal viaja rápidamente por todo el cuerpo y se basa en la acción y reversibilidad de las proteínas receptoras.
Otros receptores tienen una gran afinidad por su ligando, y se utilizan en funciones como la unión de la célula a la membrana extracelular y a otras células. Estas proteínas receptoras todavía cambian de forma cuando su ligando está unido, señalando a la célula que está en contacto con otras células. Los distintos organismos lo utilizan de diferentes maneras. Los animales pluricelulares lo utilizan para orientar sus células y asegurar las conexiones entre ellas. Los organismos unicelulares pueden utilizar estos receptores para señalar un mecanismo de defensa u otra acción cuando el espacio se llena demasiado. Muchas proteínas receptoras son ubicuas entre los animales, ya que se han conservado a lo largo de la evolución debido a su extrema utilidad.
Ejemplos de un receptor
La respuesta de la insulina
La insulina es una hormona extremadamente importante que ayuda a regular la cantidad de glucosa en la sangre. La glucosa es el principal combustible de las células, pero necesita una molécula de transporte especial, Glut4, para ayudarla a entrar en la célula. Observa la siguiente imagen.
Cuando los niveles de glucosa en sangre aumentan, unos receptores especiales del páncreas lo detectan y comienzan a producir y liberar insulina en el torrente sanguíneo. Casi todas las células del cuerpo tienen proteínas receptoras de insulina. Cuando estas proteínas receptoras entran en contacto con la insulina, ésta se une al lugar de unión del ligando en la proteína receptora. Esto provoca un cambio de conformación en la proteína. Este cambio en el receptor pone en marcha una serie de reacciones desencadenadas por las proteínas asociadas. Estas proteínas crean una molécula mensajera que afecta al movimiento de Glut4 hacia la membrana celular. Mientras la insulina está presente, esto ocurre rápidamente. Las vesículas que contienen Glut4 se fusionan con la membrana, se unen a la glucosa y la transportan al interior de la célula. Cuando la insulina desaparece, se detiene la producción de insulina y se interrumpe la captación de glucosa. No sólo interviene la proteína del receptor de la insulina, sino también una serie de otros receptores utilizados en reacciones asociadas y en otras células. Como puede verse, la función de un receptor puede llegar a ser bastante complicada.
Respuesta gustativa
Un tipo diferente de receptor puede verse en el ejemplo de un nervio gustativo. Partes del nervio se proyectan en la membrana mucosa de la boca. Al ingerir azúcar, sal u otras moléculas, éstas se disuelven en la saliva y se distribuyen por la mucosa. Cada uno de estos ligandos tiene diferentes células que contienen receptores específicos para él. Estos receptores son canales iónicos cerrados, como en una célula nerviosa. Cuando un ligando se une a ellos, permiten el paso de iones a través de la membrana. Esto hace que una zona de la membrana se despolarice. Si hay suficientes moléculas de ligando, muchos receptores se activarán a la vez, provocando un potencial de acción.
Esta ola de despolarización se desplazará hacia abajo por la célula nerviosa hasta llegar al otro lado. Una vez allí, unas cápsulas especiales que contienen neurotransmisores son reventadas por el potencial de acción, liberando los ligandos en el espacio entre los nervios. Los receptores y el siguiente nervio reciben el ligando, y el proceso vuelve a empezar. Esto sucede varias veces entre la lengua y el cerebro. Finalmente, la señal llega a los centros de procesamiento del cerebro y se comprende el sabor «dulce». Todo esto ocurre en fracciones de segundo.
Cuestionario
1. ¿Cuál de los siguientes es un receptor? ¿Cuál de los siguientes es un receptor?
A. Una proteína que disminuye la energía de activación de una reacción si está presente un sustrato
B. Una proteína que acepta un ligando, provocando una secuencia de otras reacciones
C. Una proteína estructural que no se une a otras moléculas
2. ¿Cuál de las siguientes NO es una tarea de los receptores?
A. Recibir un ligando
B. Transferir una señal
C. Almacenar energía
3. Una empresa farmacéutica está desarrollando un nuevo fármaco. El fármaco es un antagonista de los receptores del dolor y bloquea la sensación de dolor. El fármaco funciona, pero a la empresa le preocupa que la afinidad del fármaco por el receptor sea demasiado alta. ¿Por qué es esto una preocupación?
A. No es una preocupación
B. Una alta afinidad significa que la gente sólo necesitará comprar una dosis
C. El fármaco puede permanecer unido al receptor
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., Bretscher, A., . . . Matsudaira, P. (2008). Molecular Cell Biology (6ª ed.). New York: W.H. Freeman and Company.
- Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2008). Principios de bioquímica. New York: W.H. Freeman and Company.
- Widmaier, E. P., Raff, H., & Strang, K. T. (2008). Fisiología humana de Vander: The Mechanisms of Body Function (11ª ed.). Boston: McGraw-Hill Higher Education.