descrierea transducției semnalului

ca organisme vii primim și interpretăm constant semnale din mediul nostru. Aceste semnale pot veni sub formă de lumină, căldură, mirosuri, atingere sau sunet. Celulele corpului nostru primesc în mod constant semnale de la alte celule. Aceste semnale sunt importante pentru a menține celulele vii și funcționale, precum și pentru a stimula evenimente importante, cum ar fi diviziunea celulară și diferențierea., semnalele sunt cel mai adesea substanțe chimice care pot fi găsite în fluidul extracelular din jurul celulelor. Aceste substanțe chimice pot proveni din locații îndepărtate din organism (semnalizarea endocrină prin hormoni), din celulele din apropiere (semnalizarea paracrină) sau pot fi chiar secretate de aceeași celulă (semnalizarea autocrină).

Figura \(\PageIndex{1}\)., (CC BY-NC-SA)

moleculele de semnalizare pot declanșa orice număr de răspunsuri celulare, inclusiv schimbarea metabolismului celulei care primește semnalul sau poate duce la o schimbare a expresiei genelor (transcripție) în nucleul celulei sau ambele.

Prezentare generală a semnalizării celulare

semnalizarea celulară poate fi împărțită în 3 etape.

1. Recepție: o celulă detectează o moleculă de semnalizare din exteriorul celulei. Un semnal este detectat atunci când semnalul chimic (cunoscut și sub numele de ligand) se leagă de o proteină receptor de pe suprafața celulei sau din interiorul celulei.

2., Transducția: când molecula de semnalizare leagă receptorul, modifică proteina receptorului într-un fel. Această schimbare inițiază procesul de transducție. Transducția semnalului este de obicei o cale de mai multe etape. Fiecare moleculă de releu din calea de transducție a semnalului schimbă următoarea moleculă din cale.

3. Răspuns: în cele din urmă, semnalul declanșează un răspuns celular specific.

Figura \(\PageIndex{2}\)., Receptorii membranei funcționează prin legarea moleculei semnalului (ligand) și determinând producerea unui al doilea semnal (cunoscut și ca un al doilea mesager) care determină apoi un răspuns celular. Aceste tipuri de receptori transmit informații din mediul extracelular în interiorul celulei prin schimbarea formei sau prin unirea cu o altă proteină odată ce un ligand specific se leagă de ea. Exemple de receptori membranari includ receptorii cuplați cu proteine G și tirozin kinazele receptorilor.

Figura \(\PageIndex{3}\)., (CC BY-NC-SA)

receptorii intracelulari se găsesc în interiorul celulei, fie în citopolasm, fie în nucleul celulei țintă (celula care primește semnalul). Mesagerii chimici care sunt hidrofobi sau foarte mici (hormoni steroizi, de exemplu) pot trece prin membrana plasmatică fără asistență și leagă acești receptori intracelulari. Odată legat și activat de molecula de semnal, receptorul activat poate iniția un răspuns celular, cum ar fi o modificare a expresiei genelor.

Figura \(\PageIndex{3}\)., Deoarece sistemele de semnalizare trebuie să răspundă la concentrații mici de semnale chimice și să acționeze rapid, celulele folosesc adesea o cale în mai multe etape care transmite semnalul rapid, în timp ce amplifică semnalul la numeroase molecule la fiecare pas.

pașii din calea de transducție a semnalului implică adesea adăugarea sau eliminarea grupărilor fosfatice, ceea ce duce la activarea proteinelor. Enzimele care transferă grupările fosfatice de la ATP la o proteină se numesc protein kinaze., Multe dintre moleculele releului dintr-o cale de transducție a semnalului sunt protein kinaze și acționează adesea asupra altor protein kinaze din cale. Adesea, aceasta creează o cascadă de fosforilare, în care o enzimă fosforilează alta, care apoi fosforilează o altă proteină, provocând o reacție în lanț.de asemenea, importante pentru cascada de fosforilare sunt un grup de proteine cunoscute sub numele de fosfataze proteice. Fosfatazele proteice sunt enzime care pot elimina rapid grupările fosfatice din proteine (defosforilare) și astfel inactivează protein kinazele., Fosfatazele proteice sunt „întrerupătorul de oprire” din calea transducției semnalului. Oprirea căii de transducție a semnalului atunci când semnalul nu mai este prezent este importantă pentru a se asigura că răspunsul celular este reglat corespunzător. Defosforilarea, de asemenea, face ca protein kinazele să fie disponibile pentru reutilizare și permite celulei să răspundă din nou atunci când este primit un alt semnal.kinazele nu sunt singurele instrumente utilizate de celule în transducția semnalului., Mici, nonprotein, solubil în apă, molecule sau ioni numit al doilea mesager (ligand care se leagă de receptori este primul mesager) pot, de asemenea, releu semnale primite de receptorii de pe suprafața celulei țintă molecule în citoplasmă sau nucleu. Exemple de mesageri secundari includ AMP ciclic (cAMP) și ioni de calciu.

Figura \(\PageIndex{4}\). (CC BY-NC-SA)

răspuns

semnalizare celulară duce în cele din urmă la reglementarea uneia sau mai multor activități celulare., Reglarea expresiei genelor (activarea sau dezactivarea transcripției genelor specifice) este un rezultat comun al semnalizării celulare. O cale de semnalizare poate regla, de asemenea, activitatea unei proteine, de exemplu deschiderea sau închiderea unui canal de ioni în membrana plasmatică sau promovarea unei modificări a metabolismului celular, cum ar fi catalizarea defalcării glicogenului. Căile de semnalizare pot duce, de asemenea, la evenimente celulare importante, cum ar fi diviziunea celulară sau apoptoza (moartea celulară programată).