Segundo mensajero

Qué es un segundo mensajero

Muchas hormonas y neurotransmisores no atraviesan la membrana celular. Se quedan fuera, unidos a un receptor de superficie, y desde ahí desencadenan una cadena de acontecimientos en el interior de la célula sin haber entrado nunca en ella. Ese es el problema que resolvió el concepto de segundo mensajero: si la orden llega de fuera pero se ejecuta dentro, tiene que existir un intermediario interno que la reciba y la propague.

Ese intermediario amplifica la señal en el sentido más literal: una sola molécula de hormona activa un único receptor, pero ese receptor puede generar cientos o miles de moléculas de segundo mensajero, y cada una de ellas activa a su vez varias moléculas efectoras. Una señal débil y puntual se convierte, en cuestión de segundos, en una respuesta celular masiva.

El concepto de Sutherland

La idea nació de una pregunta muy concreta: por qué la adrenalina, aplicada a un hígado entero, dispara la liberación de glucosa, pero deja de hacerlo si antes se rompen las células y se extrae de ellas la enzima responsable. Earl Sutherland trabajaba en esa pregunta en Cleveland, a finales de los años cincuenta, cuando aisló un compuesto hasta entonces desconocido en el interior de esas células rotas: el adenosín monofosfato cíclico.

La conclusión, publicada junto a Theodore Rall en 1958, fue que la hormona no actuaba directamente sobre la maquinaria metabólica. Actuaba sobre la membrana, generaba ese compuesto nuevo dentro de la célula, y era el compuesto quien ejecutaba el efecto final. Sutherland llamó a la hormona primer mensajero y al compuesto interno, segundo mensajero. La distinción le valió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1971.

Familias de segundos mensajeros

No hay una lista cerrada, pero la mayoría se agrupan en tres familias. Los nucleótidos cíclicos incluyen el AMPc, generado a partir de ATP por la adenilato ciclasa, y el GMPc, generado a partir de GTP por la guanilato ciclasa. Los derivados lipídicos son el inositol trifosfato y el diacilglicerol, ambos producidos cuando la fosfolipasa C escinde un fosfolípido de membrana, el fosfatidilinositol 4,5-bisfosfato. El calcio, liberado desde el retículo endoplásmico o desde el exterior celular, forma por sí solo la tercera familia, la de los mensajeros iónicos.

El óxido nítrico ocupa un lugar aparte. Es un gas, difunde libremente a través de las membranas sin necesidad de receptor ni de transportador, y puede actuar como mensajero entre células distintas, no solo dentro de una misma célula. Por esa razón, algunos fisiólogos dudan en llamarlo segundo mensajero sin más matices.

Cómo se genera y se apaga la señal

El esquema general se repite con variaciones: la hormona peptídica se une a un receptor de membrana, el receptor activa una proteína G, la proteína G activa o inhibe una enzima efectora (adenilato ciclasa, guanilato ciclasa o fosfolipasa C, según la vía), y esa enzima produce el segundo mensajero. El mensajero, a su vez, activa proteínas quinasas específicas (PKA para el AMPc, PKG para el GMPc, PKC para el diacilglicerol) que fosforilan proteínas diana y desencadenan la respuesta celular concreta de cada tejido.

La señal debe apagarse tan rápido como se enciende. Las fosfodiesterasas degradan los nucleótidos cíclicos en cuestión de segundos; el calcio se bombea de vuelta a sus almacenes intracelulares o se expulsa de la célula. Sin este apagado, la respuesta se prolongaría sin control.

Preguntas frecuentes

¿Por qué se llama segundo mensajero?

Porque el primero es la hormona o el neurotransmisor que viaja por la sangre o por la sinapsis hasta la superficie celular. El segundo es la molécula que, ya dentro de la célula, transmite esa misma orden.

¿El calcio es en realidad el tercer mensajero?

En sentido estricto, en la vía del inositol trifosfato, sí. El IP3 se genera antes y es quien libera el calcio de sus reservas internas, así que el ion llegaría después en la cadena. El nombre de segundo mensajero se fijó como categoría general antes de que se conociera con detalle el orden exacto de cada vía, y así ha quedado.

¿Qué Nobel reconoció un segundo mensajero gaseoso?

El de 1998, para Robert Furchgott, Louis Ignarro y Ferid Murad, por describir cómo el óxido nítrico actúa como señal entre células del sistema cardiovascular. Veintisiete años antes, en 1971, Sutherland había recibido el mismo premio por el AMPc.

¿Todas las hormonas usan segundos mensajeros?

No. Las hormonas esteroideas y las tiroideas atraviesan la membrana sin dificultad y actúan directamente sobre receptores intracelulares o nucleares. El sistema de segundo mensajero es propio de las hormonas peptídicas y de las aminas, las que no pueden entrar por sí mismas.

Referencias

1. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1971. Press release. NobelPrize.org.
2. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1998. Press release. NobelPrize.org.
3. Encyclopaedia Britannica. Second messenger.
4. Journal of Biological Chemistry. Earl W. Sutherland's Discovery of Cyclic Adenine Monophosphate and the Second Messenger System.