La respuesta al estrés celular es la amplia gama de cambios moleculares que experimentan las células en respuesta a factores estresantes ambientales , que incluyen temperaturas extremas, exposición a toxinas y daños mecánicos. Las respuestas al estrés celular también pueden ser causadas por algunas infecciones virales. [1] Los diversos procesos involucrados en las respuestas al estrés celular sirven al propósito adaptativo de proteger a 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 largo plazo que brindan a la célula una medida de resiliencia contra condiciones adversas similares. [2]
Las respuestas celulares al estrés están mediadas principalmente por lo que se clasifica como proteínas de estrés . Las proteínas de estrés a menudo se subdividen en dos categorías generales: las que solo se activan por 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 en todos los filos, con proteínas de estrés casi idénticas expresándose tanto en las células procariotas más simples como en las eucariotas más complejas. [3]
Las proteínas de estrés pueden exhibir funciones muy variadas dentro de una célula, tanto durante los procesos normales de la vida como en respuesta al estrés. Por ejemplo, estudios en Drosophila han indicado que cuando el ADN que codifica ciertas proteínas de estrés presenta defectos de mutación, las células resultantes tienen capacidades deterioradas o perdidas, como la división mitótica normal y la degradación de proteínas mediada por el proteasoma . Como era de esperar, dichas células también eran muy vulnerables al estrés y dejaban de ser viables en rangos de temperaturas elevadas. [2]
Aunque las vías de respuesta al estrés están mediadas de diferentes maneras dependiendo del factor estresante involucrado, el tipo de célula, etc., una característica general de muchas vías –especialmente aquellas donde el calor es el factor estresante principal– 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 a las células determinar cuándo están sujetas a altas temperaturas sin la necesidad de proteínas termosensibles especializadas. [ cita requerida ] De hecho, si a una célula en condiciones normales (es decir, sin estrés) se le inyectan proteínas desnaturalizadas artificialmente, esto desencadenará una respuesta al estrés.
_CROPPED.jpg/1280px-Confocal_analysis_of_dermal_fibroblasts_after_heat_shock_stress_(progeria)_CROPPED.jpg)
La respuesta al choque térmico involucra una clase de proteínas de estrés llamadas proteínas de choque térmico . [4] [5] Estas pueden ayudar a defender una célula contra el daño al actuar como "chaperonas" en el plegamiento de proteínas, asegurando que las proteínas adquieran su forma necesaria y no se desnaturalicen. [6] Esta función 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 a través de etiquetas de ubiquitina . [7]
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 resulta en cambios conformacionales. [3] Otras toxinas que, directa o indirectamente, conducen a la liberación de radicales libres pueden generar proteínas mal plegadas. [3]
El estrés celular puede tener efectos tanto supresores como promotores del cáncer. Los niveles elevados de estrés oxidativo pueden matar las células cancerosas. [8] Además, diferentes formas de estrés celular pueden causar un plegamiento y agregación incorrectos de proteínas que conducen a proteotoxicidad. [9] El estrés del microambiente tumoral conduce a respuestas de estrés endoplásmico (ER) canónicas y no canónicas, que desencadenan la autofagia y se activan durante los desafíos proteotóxicos para eliminar las proteínas desplegadas o mal plegadas y los orgánulos dañados para mitigar el estrés. [10] Existen vínculos entre las respuestas de la respuesta de la proteína desplegada (UPR) y la autofagia, el estrés oxidativo y las señales de respuesta inflamatoria en el estrés del RE: la agregación de proteínas desplegadas/mal plegadas en el lumen del retículo endoplásmico hace que se active la UPR. El estrés crónico del RE produce daño endógeno o exógeno a las células y activa la UPR, lo que conduce a un deterioro de la homeostasis redox y del calcio intracelular. [11] Las células cancerosas pueden volverse dependientes de mecanismos de respuesta al estrés que involucran la degradación de macromoléculas lisosomales, o incluso la autofagia que recicla orgánulos enteros. [12] Sin embargo, las células tumorales exhiben un fenotipo secretor asociado con la resistencia al estrés terapéutico que involucra vesículas extracelulares (VE) como oncosomas y proteínas de choque térmico. [13] Además, las células cancerosas con modificaciones regulatorias aberrantes en la cromatina de ciertos genes responden con diferentes cinéticas al estrés celular, desencadenando la expresión de genes que las protegen de condiciones citotóxicas, y también activando la expresión de genes que influyen en el tejido circundante de una manera que facilita el crecimiento del tumor. [14]
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 soportar el daño causado por la isquemia y la reperfusión . [15] Además, muchas proteínas de estrés se superponen con las proteínas inmunes . Estas similitudes tienen aplicaciones médicas en términos de estudiar la estructura y las funciones tanto de las proteínas inmunes como de las proteínas de estrés, así como el papel que cada una desempeña en la lucha contra las enfermedades. [2]
{{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda )