beskrivning av Signal Transduction
som levande organismer tar vi ständigt emot och tolkar signaler från vår miljö. Dessa signaler kan komma i form av ljus, värme, lukt, beröring eller ljud. Cellerna i våra kroppar tar också ständigt emot signaler från andra celler. Dessa signaler är viktiga för att hålla cellerna levande och fungerar samt för att stimulera viktiga händelser som celldelning och differentiering.,
signaler är oftast kemikalier som finns i den extracellulära vätskan runt cellerna. Dessa kemikalier kan komma från avlägsna platser i kroppen (endokrin signalering av hormoner), från närliggande celler (parakrin signalering) eller kan till och med utsöndras av samma cell (autokrin signalering).
figur \(\Pageindex{1}\)., (CC BY-NC-SA)
signalmolekyler kan utlösa ett antal cellulära svar, inklusive att ändra metabolismen av cellen som tar emot signalen eller resultera i en förändring i genuttryck (transkription) inom cellens kärna eller båda.
översikt över cellsignalering
cellsignalering kan delas in i 3 steg.
1. Mottagning: en cell detekterar en signalmolekyl från utsidan av cellen. En signal detekteras när den kemiska signalen (även känd som en ligand) binder till ett receptorprotein på cellens yta eller inuti cellen.
2., Transduktion: när signalmolekylen binder receptorn ändras receptorproteinet på något sätt. Denna förändring initierar omvandlingsprocessen. Signaltransduktion är vanligtvis en väg av flera steg. Varje relämolekyl i signaltransduktionsvägen ändrar nästa molekyl i vägen.
3. Svar: slutligen utlöser signalen ett specifikt cellulärt svar.
figur \(\Pageindex{2}\)., (CC BY-NC-SA)
mottagning
Membranreceptorfunktion genom att binda signalmolekylen (ligand) och orsaka produktion av en andra signal (även känd som en andra budbärare) som sedan orsakar ett cellulärt svar. Dessa typer av receptorer överför information från den extracellulära miljön till insidan av cellen genom att ändra form eller genom att ansluta sig till ett annat protein när en specifik ligand binder till den. Exempel på membranreceptorer är G-proteinkopplade receptorer och Receptortyrosinkinaser.
figur \(\Pageindex{3}\)., (CC BY-NC-SA)
intracellulära receptorer finns inuti cellen, antingen i cytoplasman eller i kärnan i målcellen (cellen som tar emot signalen). Kemiska budbärare som är hydrofoba eller mycket små (till exempel steroidhormoner) kan passera genom plasmamembranet utan hjälp och binda dessa intracellulära receptorer. En gång bunden och aktiverad av signalmolekylen kan den aktiverade receptorn initiera ett cellulärt svar, såsom en förändring i genuttryck.
figur \(\Pageindex{3}\)., (CC BY-NC-SA)
transduktion
eftersom signalsystem måste vara lyhörda för små koncentrationer av kemiska signaler och agera snabbt, använder celler ofta en flerstegsväg som sänder signalen snabbt, samtidigt som signalen förstärks till många molekyler vid varje steg.
steg i signaltransduktionsvägen involverar ofta tillsats eller avlägsnande av fosfatgrupper som resulterar i aktivering av proteiner. Enzymer som överför fosfatgrupper från ATP till ett protein kallas proteinkinaser., Många av relämolekylerna i en signaltransduktionsväg är proteinkinaser och verkar ofta på andra proteinkinaser i vägen. Ofta skapar detta en fosforyleringskaskad, där ett enzym fosforylerar en annan, som sedan fosforylerar ett annat protein och orsakar en kedjereaktion.
även viktigt för fosforyleringskaskaskaden är en grupp proteiner som kallas proteinfosfataser. Proteinfosfataser är enzymer som snabbt kan avlägsna fosfatgrupper från proteiner (defosforylering) och därmed inaktivera proteinkinaser., Proteinfosfataser är ”off switch” I signaltransduktionsvägen. Att stänga av signaltransduktionsvägen när signalen inte längre är närvarande är viktigt för att säkerställa att det cellulära svaret regleras på lämpligt sätt. Defosforylering gör också proteinkinaser tillgängliga för återanvändning och gör det möjligt för cellen att reagera igen när en annan signal tas emot.
kinaser är inte de enda verktyg som används av celler i signalomvandling., Små, icke-protein, vattenlösliga molekyler eller joner som kallas andra budbärare (ligand som binder receptorn är den första budbäraren) kan också relä signaler som tas emot av receptorer på cellytan till målmolekyler i cytoplasman eller kärnan. Exempel på andra budbärare är cykliska AMP (cAMP) och kalciumjoner.
figur \(\Pageindex{4}\). (CC BY-NC-SA)
svar
cellsignalering leder slutligen till reglering av en eller flera cellulära aktiviteter., Reglering av genuttryck (svarvning transkription av specifika gener på eller av) är ett vanligt resultat av cellsignalering. En signalväg kan också reglera aktiviteten hos ett protein, till exempel öppna eller stänga en jonkanal i plasmamembranet eller främja en förändring i cellmetabolism såsom katalysera nedbrytningen av glykogen. Signalvägar kan också leda till viktiga cellulära händelser som celldelning eller apoptos (programmerad celldöd).