Popis Signální Transdukce
Jako živé organismy nebudeme neustále přijímat a interpretovat signály z našeho prostředí. Tyto signály mohou přijít ve formě světla, tepla, pachů, dotyku nebo zvuku. Buňky našeho těla také neustále přijímají signály z jiných buněk. Tyto signály jsou důležité pro udržení buněk naživu a fungování a pro stimulaci důležitých událostí, jako je dělení buněk a diferenciace.,
signály jsou nejčastěji chemikálie, které lze nalézt v extracelulární tekutině kolem buněk. Tyto chemikálie mohou pocházet ze vzdálených míst v těle (endokrinní signalizace hormony), z okolních buněk (parakrinní signalizace) nebo mohou být dokonce vylučovány stejnou buňkou (autokrinní signalizace).
obrázek \ (\PageIndex{1}\)., (CC BY-NC-SA)
Signální molekuly mohou vyvolat libovolný počet buněčné odpovědi, včetně změny metabolismu buňky obdrží signál nebo vyústit ve změny v genové expresi (transkripci) do jádra buňky nebo obojí.
přehled buněčné signalizace
buněčná signalizace může být rozdělena do 3 fází.
1. Příjem: buňka detekuje signalizační molekulu z vnějšku buňky. Signál je detekován, když se chemický signál (také známý jako ligand) váže na receptorový protein na povrchu buňky nebo uvnitř buňky.
2., Transdukce: když signalizační molekula váže receptor, nějakým způsobem mění receptorový protein. Tato změna iniciuje proces transdukce. Přenos signálu je obvykle cestou několika kroků. Každá molekula relé v signální transdukční dráze mění další molekulu v cestě.
3. Odpověď: nakonec signál spustí specifickou buněčnou odpověď.
obrázek \ (\PageIndex{2}\)., (CC BY-NC-SA)
Příjem
Membránové receptory funkce vazbou signální molekuly (ligandu) a způsobuje produkci druhý signál (také známý jako second messenger), který pak způsobuje buněčné odpovědi. Tyto receptory přenášejí informace z extracelulárního prostředí do vnitřku buňky změnou tvaru nebo spojením s jiným proteinem, jakmile se na něj váže specifický ligand. Příklady membránových receptorů zahrnují receptory vázané na g bílkoviny a receptorové tyrosinkinázy.
obrázek \ (\PageIndex{3}\)., (CC BY-NC-SA)
intracelulární receptory se nacházejí uvnitř buňky, buď v cytopolasmě nebo v jádru cílové buňky (buňka přijímající signál). Chemické posly, které jsou hydrofobní nebo velmi malé (steroidní hormony, například), může projít plazmatickou membránou bez pomoci a vázat tyto intracelulární receptory. Jakmile je molekula signálu vázána a aktivována, aktivovaný receptor může iniciovat buněčnou odpověď, jako je změna genové exprese.
obrázek \ (\PageIndex{3}\)., (CC BY-NC-SA)
Vysílač
Od té doby, signalizační systémy musí být citlivý na malé koncentrace chemické signály a jednat rychle, buňky se často používají multi-krokem cestu, která přenáší signál rychle, zatímco zesiluje signál na mnoha molekul na každém kroku.
kroky v signální transdukční dráze často zahrnují přidání nebo odstranění fosfátových skupin, což vede k aktivaci proteinů. Enzymy, které přenášejí fosfátové skupiny z ATP na protein, se nazývají proteinové kinázy., Mnoho molekul relé v signální transdukční dráze jsou proteinové kinázy a často působí na jiné proteinové kinázy v cestě. Často to vytváří fosforylační kaskádu, kde jeden enzym fosforyluje jiný, který pak fosforyluje další protein, což způsobuje řetězovou reakci.
pro fosforylační kaskádu je také důležitá skupina proteinů známých jako proteinové fosfatázy. Proteinové fosfatázy jsou enzymy, které mohou rychle odstranit fosfátové skupiny z proteinů (defosforylace) a tím inaktivovat proteinové kinázy., Proteinové fosfatázy jsou „vypínačem“ v cestě přenosu signálu. Vypnutí dráhy přenosu signálu, když signál již není přítomen, je důležité zajistit, aby byla buněčná odpověď vhodně regulována. Defosforylace také umožňuje opětovné použití proteinových kináz a umožňuje buňce znovu reagovat, když je přijat jiný signál.
kinázy nejsou jedinými nástroji používanými buňkami v signální transdukci., Malé neproteinové, ve vodě rozpustné molekuly nebo ionty tzv. druhé posly (ligand, který se váže na receptor je první posel), může také relé signály přijímány receptory na povrchu buněk cílových molekul v cytoplazmě nebo v jádře. Příklady druhých poslů zahrnují cyklický zesilovač (cAMP) a ionty vápníku.
obrázek \ (\PageIndex{4}\). (CC BY-NC-SA)
odpověď
buněčná signalizace nakonec vede k regulaci jedné nebo více buněčných aktivit., Regulace genové exprese (zapnutí nebo vypnutí transkripce specifických genů) je běžným výsledkem buněčné signalizace. Signalizační dráhy mohou také regulovat aktivitu proteinu, například otevření nebo zavření je iontový kanál v plazmatické membráně nebo prosazovat změnu v metabolismu buněk, jako jsou katalyzovat rozklad glykogenu. Signální dráhy mohou také vést k důležitým buněčným událostem, jako je buněčné dělení nebo apoptóza (programovaná buněčná smrt).