シグナル伝達の説明

生物として、私たちは常に環境からのシグナルを受け取り、解釈しています。 これらの信号は、光、熱、臭い、接触または音の形で来ることができます。 私たちの体の細胞はまた、常に他の細胞からの信号を受け取っています。 これらのシグナルは、細胞の生存と機能を維持するだけでなく、細胞分裂や分化などの重要な事象を刺激するために重要です。,

シグナルは、細胞周囲の細胞外液中に見出され得る化学物質であることが最も多い。 これらの化学物質は、体内の遠い場所（ホルモンによる内分泌シグナル伝達）、近くの細胞（パラクリンシグナル伝達）から来ることができ、同じ細胞（オートクリンシグナル伝達）によって分泌されることさえできる。

図\(\PageIndex{1}\)。, （CC BY-NC-SA）

シグナル伝達分子は、シグナルを受け取る細胞の代謝を変化させるか、または細胞の核内またはその両方の遺伝子発現（転写）の変化をもたらすことを含む、任意の数の細胞応答を引き起こすことができる。

細胞シグナリングの概要

細胞シグナリングは3つの段階に分けることができる。

1. 受信：細胞は、細胞の外部からのシグナル伝達分子を検出する。 シグナルは、化学シグナル（リガンドとしても知られている）が細胞の表面または細胞内の受容体タンパク質に結合するときに検出される。

2., 形質導入：シグナル伝達分子が受容体に結合すると、受容体タンパク質が何らかの形で変化する。 この変化は、形質導入のプロセスを開始する。 シグナル伝達は、通常、いくつかのステップの経路である。 シグナル伝達経路内の各リレー分子は、経路内の次の分子を変化させる。

3. 応答：最後に、信号は特定の細胞応答をトリガーします。

図\(\PageIndex{2}\)。, (CC BY-NC-SA)

受容

膜受容体は、シグナル分子（リガンド）を結合し、次いで細胞応答を引き起こす第二のシグナル（第二のメッセンジャーとしても知られている）の産生を引き起こすことによって機能する。 これらのタイプの受容体は、特定のリガンドがそれに結合すると、形状を変えたり、別のタンパク質と結合したりすることによって、細胞外環境から 膜受容体の例は、Gタンパク質共役受容体および受容体チロシンキナーゼを含む。

図\(\PageIndex{3}\)。, （CC BY-NC-SA）

細胞内受容体は、細胞ポラズムまたは標的細胞（シグナルを受け取る細胞）の核のいずれかにおいて、細胞内に見出される。 疎水性または非常に小さい化学メッセンジャー（例えばステロイドホルモン）は、助けなしに原形質膜を通過し、これらの細胞内受容体に結合すること シグナル分子によって結合され活性化されると、活性化された受容体は、遺伝子発現の変化などの細胞応答を開始することができる。

図\(\PageIndex{3}\)。, (CC BY-NC-SA)

Transduction

シグナル伝達システムは、少量の化学シグナルに応答し、迅速に作用する必要があるため、細胞はしばしば、各ステップで多数の分子にシグナルを増幅しながら、シグナルを迅速に伝達するマルチステップ経路を使用する。

シグナル伝達経路におけるステップは、しばしば、タンパク質の活性化をもたらすリン酸基の付加または除去を伴う。 リン酸基をATPからタンパク質に伝達する酵素は、プロテインキナーゼと呼ばれる。, シグナル伝達経路におけるリレー分子の多くはタンパク質キナーゼであり、しばしば経路における他のタンパク質キナーゼに作用する。 多くの場合、これはリン酸化カスケードを作り、ある酵素が別の酵素をリン酸化し、別のタンパク質をリン酸化し、連鎖反応を引き起こす。

リン酸化カスケードにとっても重要なのは、タンパク質ホスファターゼとして知られるタンパク質群である。 タンパク質ホスファターゼは、タンパク質からリン酸基を迅速に除去（脱リン酸化）し、タンパク質キナーゼを不活性化する酵素である。, タンパク質ホスファターゼは、シグナル伝達経路における”オフスイッチ”である。 シグナルがもはや存在しないときにシグナル伝達経路をオフにすることは、細胞応答が適切に調節されることを保証するために重要である。 脱リン酸化はまた、タンパク質キナーゼを再利用できるようにし、別の信号が受信されたときに細胞が再び応答することを可能にする。

キナーゼは、シグナル伝達において細胞によって使用される唯一のツールではない。, セカンドメッセンジャー（受容体に結合するリガンドは第一メッセンジャー）と呼ばれる小さな非タンパク質水溶性分子またはイオンは、細胞表面の受容体によって受け取られたシグナルを細胞質または核の標的分子に中継することもできる。 例刺激などのcyclic AMP(cAMP)とカルシウムイオンである。

図\(\PageIndex{4}\)。 （CC BY-NC-SA）

応答

細胞シグナル伝達は、最終的に一つ以上の細胞活性の調節につながる。, 遺伝子発現の調節（特定の遺伝子の転写をオンまたはオフにする）は、細胞シグナル伝達の一般的な結果である。 シグナル伝達経路はまた蛋白質の活動を調整するかもしれません、例えば原形質膜のイオンチャネルを開けるか、または閉めるか、またはグリコーゲン シグナル伝達経路が重要な細胞内イベントなどの細胞分裂やアポトーシス（プログラム細胞死）を起こしたりする