¿Cómo puede un ligando ser una proteína de membrana integral?

Mi formación es en matemáticas y no en biología, así que tengan paciencia conmigo. Actualmente estoy trabajando en un proyecto relacionado con los efectos del tratamiento del factor de crecimiento epidérmico (EGF) en la migración celular. Estoy leyendo una revisión de la señalización de EGF ( Epidermal Growth Factor Receptor Targeting in Cancer: A Review of Trends and Strategy)por Chetan Yewale, et. al.), y establece que "Varios ligandos pueden activar EGFR... Estos ligandos se expresan como proteínas integrales de membrana". Esta declaración no tiene absolutamente ningún sentido para mí y me hace cuestionar mi comprensión de la transducción de señales. Pienso en los ligandos como moléculas que flotan libremente y que eventualmente pueden entrar en contacto con la membrana celular y unirse a algún receptor. ¿Pero un ligando expresado como una proteína de membrana integral? Esto parece contradictorio con mi comprensión de los ligandos, que (pensé) se liberan de la célula para enviar señales a las células (ya sean las mismas, vecinas o distantes). Los ligandos de proteína de membrana integral solo serían útiles para la señalización autocrina, lo que no creo que sea cierto para EGF.

¿Puedes por favor vincular la reseña?
Los ligandos unidos a la membrana también se utilizan en la señalización célula-célula. Esto es especialmente cierto (pero no exclusivamente) en el sistema inmunitario, donde las células inmunitarias circulantes "escanean" otras células en busca de signos de, por ejemplo, infecciones virales, lo que inducirá la expresión de ciertas proteínas en la superficie de la célula infectada, que a su vez son ligandos para receptores en la superficie de la célula inmunitaria.
Estás pensando en hormonas. El ligando es una categoría mucho más amplia de cosas que incluye todo lo que puede unirse a alguna biomolécula.
Guau, debo decir que esta es mi primera publicación en Biology Stack Exchange, y estoy muy impresionado con la calidad (¡e incluso la cantidad de respuestas!) El artículo que estaba describiendo es sciencedirect.com/science/article/pii/ S0142961213009289
Este tipo de ligandos actúan a través de la señalización yuxtacrina porque no pueden difundirse. Ephrin es otro ejemplo.
@WYSIWYG Creo que deberías dar esa respuesta, ya que parece abordar el quid de la pregunta.
@canadianer En realidad, Poka Nandor casi lo ha dicho. Le sugeriré este punto o lo agregaré a su respuesta como una edición.

Respuestas (3)

Una definición perfectamente razonable de un ligando de Wikipedia :

En bioquímica y farmacología, un ligando es una sustancia que forma un complejo con una biomolécula para cumplir un propósito biológico.

Un ligando puede ser cualquier cosa, siempre que se una a una biomolécula. A menudo, el ligando es una molécula pequeña o un péptido, y lo que se une es una proteína. Por otro lado, tanto el ligando como el compañero de unión ciertamente pueden ser proteínas (o uno podría ser un Mg 2 + ion y el otro una molécula de ARN, etc.). Ligando es un término muy amplio y se usa a menudo en otras áreas bioquímicas además de la señalización. Por ejemplo, las cosas a las que se une una enzima (sustratos, reguladores alostéricos, etc.) pueden llamarse sus ligandos.

Además, las cosas que describe en su publicación:

Esto parece contradictorio con mi comprensión de los ligandos, que (pensé) se liberan de la célula para enviar señales a las células (ya sean las mismas, vecinas o distantes).

son hormonas, que es una categoría de cosa mucho más específica que el ligando.

Editar

Parece que hay algunos 'ejem'... que dudan de la amplitud de la definición de ligando, así que es hora de algunos ejemplos de la literatura:

Del libro de texto de bioquímica Berg, 7e (énfasis añadido):

El paso final es la cromatografía de afinidad con el uso de un ligando específico para la enzima objetivo.

Del artículo Dirección electrostática y anclaje iónico en la unión enzima-ligando: Perspectivas de las simulaciones, Wade et al (énfasis añadido):

Para unirse al sitio activo de una enzima, un ligando debe difundirse o ser transportado a la superficie de la enzima y, si el sitio de unión está enterrado, el ligando debe difundirse a través de la proteína para alcanzarlo.

Del artículo Geometrías de interacciones de grupos funcionales en complejos enzima-ligando: Guías para el modelado de receptores, Tintelnot et al (énfasis añadido):

Hay muchos más ejemplos de interacciones arginina-carboxilo que parecen tener roles funcionales clave en las enzimas, incluidos algunos en los que una estructura similar a la arginina en el ligando interactúa con un grupo carboxilo del sitio de unión (es decir, al revés de lo descrito anteriormente). ).

Es cierto que el compuesto particular que se une de forma nativa al sitio activo de una enzima a menudo se denomina sustrato, en parte para diferenciarlo de los reguladores alostéricos y otros ligandos que también pueden unirse a la enzima. Por tanto, el conjunto de todos los sustratos de una enzima puede considerarse como un subconjunto de los ligandos de la enzima. Nuevamente, ligando es un concepto extremadamente amplio que simplemente se refiere a algo que se une.

Editar 2

¡Hecho de la diversión! La palabra ligando moderna proviene del verbo latino ligāre, que significa "atar". Más específicamente, ligand deriva de la forma gerundiva de ligāre, ligandus, que se traduce como algo así como "(lo que está) atado". No es que esto tenga mucho que ver con la forma en que se usa en la literatura científica moderna. Simplemente pensé que era genial.

Umm, hasta donde yo sé, "las cosas a las que se une una enzima" se llaman sustratos en lugar de ligandos ...
@Nandor Whelp, tienes razón en parte, pero en su mayoría estás equivocado. Los sustratos de una enzima son un subconjunto de sus ligandos. Vea la edición para más detalles.
Los ligandos no son " generalmente una molécula pequeña ". Un ligando es algo que se une a un receptor. Puede ser un neurotransmisor, una hormona, un péptido, una proteína, un componente bacteriano/viral/parásito o un complejo de orden superior formado por múltiples especies de cualquiera de los anteriores. Sugeriría eliminar eso por completo de su respuesta, ya que es un hecho incorrecto (probablemente basado en el sesgo de la persona que escribió esa frase en WP).
@MattDMo Eso es legítimo. Puedo apreciar tu punto. Si cree firmemente que esto está mal, edite la página de Wikipedia y actualizaré mi cita para que coincida.
Bien, ahora veo que los ligandos pueden incluir proteínas integrales de membrana (IMP), sin embargo, pensé que una hormona debe ser secretada por una célula y transportada a través del sistema circulatorio a otra área. Si estamos trabajando en un experimento in vitro (en una placa de pocillos), esto claramente no puede suceder. Así que supongo que mi verdadera pregunta es, si estamos considerando EGF en una placa de pocillos (durante un experimento de migración celular), ¿su ligando es realmente un IMP? un factor soluble que se difunde tiene mucho más sentido para mí, ya que el movimiento celular y la propagación de la señal pueden estar actuando en direcciones opuestas.
@ user3521072 Primero, EGF no es una hormona, es una proteína. En segundo lugar, no hay ninguna regla que diga que una hormona " tiene que ser secretada [...] y transportada [...] a otra área ". Puede cultivar células muy fácilmente en una placa de 96 pocillos y tratarlas con insulina o estrógeno o cualquier hormona que desee. El receptor de EGF es EGFR, que es un IMP, para usar su abreviatura. No tengo muy claro por qué está pensando que su compañero de unión (aquí llamado receptor, ya que EGF es el ligando soluble) también debería ser soluble; si lo fuera, ¿cómo recibiría la señal la célula objetivo? (...)
(...) Tampoco estoy seguro de lo que quiere decir con " el movimiento celular y la propagación de la señal pueden estar actuando en direcciones opuestas ". Las células se mueven de una forma u otra, las cascadas de señalización generalmente se mueven del receptor al núcleo (para afectar la transcripción de genes), o en este caso, del receptor al citoesqueleto (para mover la célula).
@tel Estoy en mi teléfono ahora, pero mañana editaré el artículo tan pronto como pueda.
@MattDMo Usted implica que las proteínas no pueden ser hormonas, pero luego menciona la insulina (una hormona proteica). Véase también hormona de crecimiento humana y hormona estimulante del folículo, por nombrar algunas.
@MattDMo En realidad, creo que malinterpreté tu comentario. En cualquier caso, las proteínas pueden ser hormonas pero, como dices, el EGF no lo es necesariamente.
@canadianer sí, hay varias clases de hormonas , incluidas las basadas en péptidos (insulina, oxitocina, etc.) y hormonas proteicas como la hormona del crecimiento humano. Tal vez mi redacción fue un poco incorrecta, probablemente debería haber dicho " EGF no es una hormona, es un factor de crecimiento de proteínas ".
@tel He corregido la página de wikipedia de Ligand (bioquímica) para eliminar el énfasis en las moléculas pequeñas.
@MattDMo No pensé que EGFR fuera soluble; tengo algunos problemas para entender cómo el ligando EGF puede ser soluble y un IMP. Pero al ver que EGF usa señalización yuxtacrina, ¿tengo razón al pensar que EGF no es soluble, sino que es un IMP y, por lo tanto, se propaga a través de una población a través del contacto célula-célula? Esto aclararía mi confusión de ayer. (Y puede ignorar mi afirmación sobre la migración celular y la propagación de la señal moviéndose en direcciones opuestas; estaba pensando en un estudio muy específico y no relacionado)
@MattDMo Cambié la cita para que coincida con la nueva en Wiki y actualicé un poco la redacción en mi respuesta para quitarle énfasis a las moléculas pequeñas
@NaiveHalmos mira mi otro comentario. Creo que te estabas confundiendo con comentarios sobre cosas completamente diferentes. Para decirlo claramente aquí: EGF es soluble. EGFR es un receptor transmembrana. Sencilla señalización paracrina típica aquí, tal vez con un poco de autocrina agregada solo por diversión en ciertos casos, como el cáncer. No creo que EGF tenga un dominio transmembrana en su secuencia genética, por lo que la señalización yuxtacrina ni siquiera es posible. Algunas citocinas y otras proteínas tienen dominios tanto solubles como transmembrana, y pueden escindirse, por lo que pueden señalar por medios tanto yuxtacrinos como paracrinos.

En biología ligando es un término muy amplio. Todo lo que tiene un receptor para él se llama ligando, independientemente de si está libre o unido a la membrana. Los ligandos unidos a la membrana tienen mucho sentido, porque muchas células de nuestro cuerpo son capaces de moverse activamente (por ejemplo, las células T). Las células pueden usar la transducción de señales por contacto directo de célula a célula, como en la activación de las células T o la eliminación de células T citotóxicas. Esta página wiki cubre los conceptos básicos bastante bien. Además, una página wiki bastante completa sobre ligandos.

De los comentarios bajo la pregunta de @WYSIWYG:

Este tipo de ligandos actúan a través de la señalización yuxtacrina porque no pueden difundirse. Ephrin es otro ejemplo.

Empiezo a ver ahora cómo un ligando puede ser una proteína transmembrana. Sin embargo, creo que todavía estoy confundido porque entiendo que las células secretan factores de crecimiento (como EGF o TGF-beta) durante la migración, y siempre supuse que la secreción significaba la liberación de algo soluble que puede difundirse a otras áreas de la población celular (tal vez debería mencionar, estoy considerando esto durante un experimento in vitro en una placa de pocillos). No me parece que un ligando unido a la membrana sea útil durante la migración, ya que el movimiento de las células y la propagación de la señal pueden ser opuestos.
Puede agregar que este tipo de ligandos actúan a través de la señalización yuxtacrina porque no pueden difundirse. Ephrin y Notch son otros ejemplos. A veces, la señalización difusible puede no serlo. privilegiado.
Ah, entonces el EGF actúa a través de la señalización yuxtracrina, ¿y no es una especie de ligando difusible liberado por las células? ¡Creo que esto respondería a mi pregunta si mi comprensión es correcta!
@NaiveHalmos EGF/EGFR no actúa a través de la señalización yuxtacrina. El EGF es soluble y el EGFR es transmembrana. La señalización yuxtacrina a la que se refiere WYSIWYG es la interacción entre una célula inmunitaria como una célula T y, por ejemplo, una célula activadora como una célula dendrítica.
Bien, lo siento por continuar este hilo mucho más de lo necesario, pero entonces la revisión que leí fue posiblemente incorrecta sobre "Varios ligandos pueden activar EGFR... Estos ligandos se expresan como proteínas integrales de membrana". ¿Si consideramos que el ligando principal para EGFR es EGF?

La mayoría de los ligandos se sintetizan de la misma manera que los receptores integrados en la membrana: se sintetizan en el RE rugoso y se introducen en la luz del RE. Si las proteínas sintetizadas en el RE rugoso tienen una secuencia de aminoácidos hidrofóbica, la región hidrofóbica podría permanecer en la membrana porque el interior de la membrana es hidrofóbico y tiene afinidad con las secuencias de aminoácidos hidrofóbicas. Los ligandos solubles no tienen tal región en las secuencias, pero los ligandos integrados en la membrana la tienen.

Como mencioné anteriormente, hay ligandos integrados en la membrana: Fas, TNF, familia de ligandos Notch, etc. Como menciona en la pregunta, no son solubles, por lo que la señalización del receptor del ligando se produce por contacto de célula a célula.

Puede ver varios tipos de ligandos integrados en la membrana en las URL a continuación.

http://www.nature.com/onc/journal/v27/n38/full/onc2008229a.html http://www.sanfordburnham.org/talent/Pages/CarlWare.aspx http://www.sci-online. org/article/view/3946/4855 http://www.bio.davidson.edu/courses/immunology/students/spring2003/swails/fas.html

No entiendo cómo responde esto a la pregunta...
¿Cómo puede un ligando ser una proteína de membrana integral?
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