beschrijving van signaaltransductie

als levende organismen ontvangen en interpreteren we voortdurend signalen uit onze omgeving. Deze signalen kunnen komen in de vorm van licht, warmte, geuren, aanraking of geluid. De cellen van ons lichaam ontvangen ook voortdurend signalen van andere cellen. Deze signalen zijn belangrijk om cellen levend te houden en te functioneren evenals om belangrijke gebeurtenissen zoals celdeling en differentiatie te bevorderen.,

signalen zijn meestal chemische stoffen die kunnen worden gevonden in de extracellulaire vloeistof rond cellen. Deze chemicaliën kunnen afkomstig zijn van verre locaties in het lichaam (endocriene signalering door hormonen), van nabijgelegen cellen (paracrine signalering) of kan zelfs worden afgescheiden door dezelfde cel (autocrine signalering).

figuur \(\Paginindex{1}\)., (CC BY-NC-SA)

signaalmoleculen kunnen een willekeurig aantal cellulaire reacties teweegbrengen, waaronder het veranderen van het metabolisme van de cel die het signaal ontvangt of resulteren in een verandering in de genexpressie (transcriptie) binnen de celkern of beide.

overzicht van celsignalen

celsignalen kunnen worden onderverdeeld in 3 fasen.

1. Ontvangst: een cel detecteert een signalerende molecule van de buitenkant van de cel. Een signaal wordt ontdekt wanneer het chemische signaal (ook als ligand wordt bekend) aan een receptorproteã NE op de oppervlakte van de cel of binnen de cel bindt.

2., Transductie: wanneer het signalerende molecuul de receptor bindt verandert het het receptorproteã ne op één of andere manier. Deze verandering initieert het proces van transductie. Signaaltransductie is meestal een route van verschillende stappen. Elke relaismolecule in de weg van de signaaltransductie verandert de volgende molecule in de weg.

3. Reactie: ten slotte brengt het signaal een specifieke cellulaire reactie teweeg.

figuur \(\Paginindex{2}\)., (CC BY-NC-SA)

ontvangst

membraanreceptoren functioneren door het signaalmolecuul (ligand) te binden en de productie van een tweede signaal (ook bekend als een tweede boodschapper) te veroorzaken dat vervolgens een cellulaire respons veroorzaakt. Dit type van receptoren brengt informatie van het extracellulaire milieu aan de binnenkant van de cel door vorm te veranderen of door zich met een andere proteã ne te verbinden zodra een specifiek ligand aan het bindt. De voorbeelden van membraanreceptoren omvatten g eiwit-gekoppelde receptoren en Receptortyrosinekinasen.

figuur \(\Paginindex{3}\)., (CC BY-NC-SA)

intracellulaire receptoren worden gevonden in de cel, hetzij in het cytopolasme, hetzij in de kern van de doelcel (de cel die het signaal ontvangt). Chemische boodschappers die hydrophobic of zeer klein (steroid hormonen bijvoorbeeld) kunnen door het plasmamembraan zonder hulp overgaan en deze intracellular receptoren binden. Zodra gebonden en geactiveerd door de signaalmolecule, kan de geactiveerde receptor een cellulaire reactie, zoals een verandering in genuitdrukking in werking stellen.

figuur \(\Paginindex{3}\)., (CC BY-NC-SA)

transductie

aangezien signaalsystemen moeten reageren op kleine concentraties van chemische signalen en snel moeten werken, gebruiken cellen vaak een multi-step route die het signaal snel doorzendt, terwijl het signaal bij elke stap wordt versterkt naar talrijke moleculen.

stappen in de signaaltransductieroute omvatten vaak de toevoeging of verwijdering van fosfaatgroepen, wat resulteert in de activering van eiwitten. Enzymen die fosfaatgroepen overbrengen van ATP naar een eiwit worden eiwitkinasen genoemd., Veel van de relaismolecules in een weg van de signaaltransductie zijn eiwitkinasen en handelen vaak op andere eiwitkinasen in de weg. Vaak leidt dit tot een phosphorylation cascade, waar één enzym phosphorylates een andere, die dan phosphorylates een andere proteã ne, veroorzakend een kettingreactie.

ook belangrijk voor de fosforyleringscascade is een groep eiwitten die bekend staat als eiwitfosfatasen. Eiwitfosfatasen zijn enzymen die snel fosfaatgroepen uit eiwitten kunnen verwijderen (dephosphorylatie) en zo eiwitkinasen kunnen inactiveren., Eiwitfosfatasen zijn de “uitschakelaar” in de signaaltransductieweg. Het uitschakelen van de signaaltransductie weg wanneer het signaal niet meer aanwezig is is belangrijk om ervoor te zorgen dat de cellulaire reactie op de juiste wijze wordt geregeld. Dephosphorylation maakt ook eiwitkinases beschikbaar voor hergebruik en laat de cel toe om opnieuw te antwoorden wanneer een ander signaal wordt ontvangen.

kinasen zijn niet de enige instrumenten die door cellen in signaaltransductie worden gebruikt., Kleine, niet-proteïne, in water oplosbare moleculen of ionen genoemd tweede boodschappers (het ligand dat de receptor bindt is de eerste boodschapper) kunnen ook signalen die door receptoren op het celoppervlak worden ontvangen om molecules in het cytoplasma of de kern te richten. Voorbeelden van tweede boodschappers zijn cyclisch AMP (cAMP) en calciumionen.

figuur \(\Paginindex{4}\). (CC BY-NC-SA)

respons

celsignalen leiden uiteindelijk tot de regulering van een of meer cellulaire activiteiten., De verordening van genuitdrukking (het draaien van transcriptie van specifieke genen aan of uit) is een gemeenschappelijk resultaat van cel het signaleren. Een signalerende weg kan ook de activiteit van een proteã ne regelen, bijvoorbeeld het openen of sluiten van een ionenkanaal in het plasmamembraan of het bevorderen van een verandering in celmetabolisme zoals het katalyseren van de afbraak van glycogeen. Signalerende wegen kunnen ook tot belangrijke cellulaire gebeurtenissen zoals celdeling of apoptosis (geprogrammeerde celdood) leiden.