Respuesta al estrés celular - Cellular stress response
La respuesta al estrés celular es la amplia gama de cambios moleculares que experimentan las células en respuesta a los factores de estrés ambiental , incluidos los extremos de temperatura, la exposición a toxinas y el daño mecánico. Las respuestas al estrés celular también pueden ser causadas por algunas infecciones virales. Los diversos procesos involucrados en las respuestas al estrés celular tienen el propósito adaptativo de proteger una célula contra condiciones ambientales desfavorables, tanto a través de mecanismos a corto plazo que minimizan el daño agudo a la integridad general de la célula, como a través de mecanismos a más largo plazo que brindan a la célula una medida de resiliencia contra condiciones adversas similares.
Características generales
Las respuestas al estrés celular están mediadas principalmente por lo que se clasifican como proteínas de estrés . Las proteínas del estrés a menudo se subdividen en dos categorías generales: las que solo se activan por el estrés o las que están involucradas tanto en las respuestas al estrés como en el funcionamiento celular normal. El carácter esencial de estas proteínas de estrés en la promoción de la supervivencia de las células ha contribuido a que se conserven notablemente bien a través de phyla, con proteínas de estrés casi idénticas que se expresan en las células procariotas más simples, así como en las eucariotas más complejas.
Las proteínas del estrés pueden exhibir funciones muy variadas dentro de una célula, tanto durante los procesos de vida normales como en respuesta al estrés. Por ejemplo, los estudios en Drosophila han indicado que cuando el ADN que codifica ciertas proteínas de estrés presenta defectos de mutación, las células resultantes tienen capacidades dañadas o perdidas, como la división mitótica normal y la degradación de proteínas mediada por proteasomas . Como era de esperar, estas células también eran muy vulnerables al estrés y dejaron de ser viables a temperaturas elevadas.
Aunque las vías de respuesta al estrés están mediadas de diferentes maneras según el factor estresante involucrado, el tipo de célula, etc., una característica general de muchas vías, especialmente aquellas en las que el calor es el principal factor estresante, es que se inician por la presencia y detección de proteínas desnaturalizadas. . Debido a que condiciones como las altas temperaturas a menudo hacen que las proteínas se desnaturalicen, este mecanismo permite que las células determinen cuándo están sujetas a altas temperaturas sin la necesidad de proteínas termosensibles especializadas. De hecho, si una célula en condiciones normales (es decir, sin estrés) tiene proteínas desnaturalizadas inyectadas artificialmente, desencadenará una respuesta de estrés.
Respuesta al calor
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La respuesta al choque térmico involucra una clase de proteínas de estrés llamadas proteínas de choque térmico . Estos pueden ayudar a defender una célula contra el daño actuando como 'acompañantes' en el plegamiento de proteínas, asegurando que las proteínas asuman su forma necesaria y no se desnaturalicen. Este papel es especialmente crucial ya que la temperatura elevada, por sí sola, aumentaría las concentraciones de proteínas malformadas. Las proteínas de choque térmico también pueden participar en el marcado de proteínas malformadas para su degradación mediante etiquetas de ubiquitina .
Respuesta a las toxinas
Muchas toxinas terminan activando proteínas de estrés similares al calor u otras vías inducidas por el estrés porque es bastante común que algunos tipos de toxinas logren sus efectos, al menos en parte, desnaturalizando proteínas celulares vitales. Por ejemplo, muchos metales pesados pueden reaccionar con grupos sulfhidrilo estabilizando proteínas, lo que da como resultado cambios conformacionales. Otras toxinas que directa o indirectamente conducen a la liberación de radicales libres pueden generar proteínas mal plegadas.
Aplicaciones
Las primeras investigaciones han sugerido que las células que son más capaces de sintetizar proteínas de estrés y lo hacen en el momento adecuado son más capaces de resistir el daño causado por la isquemia y la reperfusión . Además, muchas proteínas de estrés se superponen con proteínas inmunes . Estas similitudes tienen aplicaciones médicas en cuanto al estudio de la estructura y funciones de las proteínas inmunitarias y de las proteínas del estrés, así como el papel que desempeña cada una en la lucha contra las enfermedades.