jelátvitel leírása
élő szervezetekként folyamatosan jeleket fogadunk és értelmezünk környezetünkből. Ezek a jelek fény, hő, szagok, érintés vagy hang formájában érkezhetnek. Testünk sejtjei is folyamatosan jeleket kapnak más sejtekből. Ezek a jelek fontosak a sejtek életben tartásához és működéséhez, valamint olyan fontos események ösztönzéséhez, mint a sejtosztódás és a differenciálódás.,
a jelek leggyakrabban olyan vegyi anyagok, amelyek megtalálhatók a sejtek körüli extracelluláris folyadékban. Ezek a vegyi anyagok a test távoli helyeiről származhatnak (hormonok által kiváltott endokrin jelzés), a közeli sejtekből (parakrin jelzés), vagy akár ugyanazon sejt (autokrin jelzés) is kiválasztható.
ábra \(\PageIndex{1}\)., (CC BY-NC-SA)
a jelátviteli molekulák tetszőleges számú sejtválaszt válthatnak ki, beleértve a jelet fogadó sejt metabolizmusának megváltoztatását, vagy a gén expressziójának (transzkripció) megváltozását a sejtmagban vagy mindkettőben.
A sejtjelzés áttekintése
a sejtjelzés 3 szakaszra osztható.
1. Vétel: a sejt érzékeli a jelátviteli molekula kívülről a sejt. Jelet észlelünk, amikor a kémiai jel (más néven ligandum) kötődik egy receptor fehérjéhez a sejt felületén vagy a sejt belsejében.
2., Transzdukció: amikor a jelátviteli molekula megköti a receptort, valamilyen módon megváltoztatja a receptor fehérjét. Ez a változás kezdeményezi a transzdukció folyamatát. A jelátvitel általában több lépésből álló út. A jelátviteli út minden relé molekulája megváltoztatja a következő molekulát az úton.
3. Válasz: végül a jel egy adott celluláris választ vált ki.
ábra \(\PageIndex{2}\)., (CC BY-NC-SA)
vétel
A Membránreceptorok a jelmolekula (ligand) kötődésével működnek, és egy második jel (más néven második hírvivő) előállítását okozzák, amely ezután sejtválaszt okoz. Az ilyen típusú receptorok információt továbbítanak az extracelluláris környezetből a sejt belsejébe alakváltozással vagy egy másik fehérjéhez való csatlakozással, miután egy adott ligandum kötődik hozzá. A membránreceptorok közé tartoznak például a G fehérjéhez kapcsolt receptorok és a Receptor tirozin-kinázok.
ábra \(\PageIndex{3}\)., (CC BY-NC-SA)
intracelluláris receptorok találhatók a sejt belsejében, akár a citopolazmában, akár a célsejt magjában (a jelet fogadó sejt). A hidrofób vagy nagyon kicsi kémiai hírvivők (például szteroid hormonok) segítség nélkül átjuthatnak a plazmamembránon, és megkötik ezeket az intracelluláris receptorokat. Miután a jelmolekula megkötötte és aktiválta, az aktivált receptor sejtválaszt kezdeményezhet, például a génexpresszió megváltozását.
ábra \(\PageIndex{3}\)., (CC BY-NC-SA)
transzdukció
mivel a jelátviteli rendszereknek reagálniuk kell a kémiai jelek kis koncentrációira és gyorsan kell működniük, a sejtek gyakran többlépcsős utat használnak, amely gyorsan továbbítja a jelet, miközben minden lépésben számos molekulára erősítik a jelet.
a jelátviteli út lépései gyakran foszfátcsoportok hozzáadásával vagy eltávolításával járnak, ami a fehérjék aktiválódását eredményezi. Az ATP-ből egy fehérjébe foszfátcsoportokat átadó enzimeket protein kinázoknak nevezik., A jelátviteli úton lévő relé molekulák közül sok fehérje kináz, és gyakran más fehérjekinázokra is hatással van az úton. Gyakran ez foszforilációs kaszkádot hoz létre, ahol az egyik enzim foszforilálja a másikat, ami egy másik fehérjét foszforilál, láncreakciót okozva.
a foszforilációs kaszkád szempontjából is fontos a fehérje foszfatázok néven ismert fehérjék csoportja. A Protein-foszfatázok olyan enzimek, amelyek gyorsan eltávolíthatják a foszfátcsoportokat a fehérjékből (defoszforiláció), és ezáltal inaktiválják a fehérje-kinázokat., A Protein-foszfatázok a jelátviteli út” kikapcsoló kapcsolója”. A jelátviteli útvonal kikapcsolása, amikor a jel már nincs jelen, fontos annak biztosítása érdekében, hogy a sejtválasz megfelelően szabályozható legyen. A dezfoszforiláció a protein kinázokat újrafelhasználásra is elérhetővé teszi, és lehetővé teszi a sejt számára, hogy egy másik jel vételekor ismét reagáljon.
a kinázok nem az egyetlen eszközök, amelyeket a sejtek használnak a jelátalakításban., Kicsi, nonprotein, vízben oldódó molekulák vagy ionok úgynevezett második hírvivő (a ligand, hogy kötődik a receptorhoz az első messenger) is relé jelek által kapott receptorok a sejt felszínén cél molekulák a citoplazmában vagy a mag. A második hírvivők közé tartoznak a ciklikus AMP (cAMP) és a kalciumionok.
ábra \(\PageIndex{4}\). (CC BY-NC-SA)
válasz
A sejtjelzés végül egy vagy több celluláris tevékenység szabályozásához vezet., A génexpresszió szabályozása (bizonyos gének transzkripciójának be-vagy kikapcsolása) a sejtjelzés gyakori eredménye. A jelátviteli út szabályozhatja egy fehérje aktivitását is, például egy ioncsatorna megnyitását vagy bezárását a plazmamembránban, vagy elősegítheti a sejtek anyagcseréjének megváltozását, például katalizálhatja a glikogén lebontását. A jelátviteli utak fontos sejtes eseményekhez is vezethetnek, például sejtosztódáshoz vagy apoptózishoz (programozott sejthalál).