Co to jest cell Signaling?
sygnalizacja komórkowa to proces komunikacji komórkowej w organizmie, napędzany przez komórki uwalniające i odbierające hormony i inne cząsteczki sygnalizacyjne. Jako proces, sygnalizacja komórkowa odnosi się do rozległej sieci komunikacji między i wewnątrz każdej komórki naszego ciała. Sygnalizacja komórkowa umożliwia koordynację wewnątrz organizmów wielokomórkowych.,
przegląd
sygnalizacja komórki może wystąpić za pomocą wielu różnych ścieżek, ale ogólny temat jest taki, że działania jedna komórka wpływa na funkcję drugiej. Sygnalizacja komórkowa jest potrzebna organizmom wielokomórkowym do koordynowania wielu różnych funkcji. Komórki nerwowe muszą komunikować się z komórkami mięśniowymi, aby stworzyć ruch, komórki odpornościowe muszą unikać niszczenia komórek ciała, a komórki muszą organizować się podczas rozwoju dziecka.,
niektóre formy sygnalizacji komórkowej są wewnątrzkomórkowe, podczas gdy inne są międzykomórkowe. Sygnały wewnątrzkomórkowe są wytwarzane przez tę samą komórkę, która odbiera sygnał. Z drugiej strony, sygnały międzykomórkowe mogą podróżować po całym ciele. Dzięki temu niektóre gruczoły w organizmie wytwarzają sygnały, które podejmują działanie na wiele różnych tkanek w całym ciele., Każda komórka docelowa będzie miała wymagane receptory, jak na poniższym obrazku:
sygnalizacja komórkowa polega na tym, jak mały gruczoł w mózgu może reagować na bodźce zewnętrzne i koordynować odpowiedź. W odpowiedzi na bodźce, takie jak światło, zapachy lub dotyk, gruczoł może z kolei uwolnić hormon, który aktywuje odpowiedzi w różnych systemach ciała, aby koordynować odpowiedź na zagrożenie lub okazję.,
trzy etapy sygnalizacji komórkowej
w jej komórce głównej sygnalizacji można po prostu opisać jako produkcję „sygnału” przez jedną komórkę. Sygnał ten jest następnie odbierany przez komórkę „docelową”. W efekcie mówi się, że transdukcja sygnału ma trzy etapy:
- po pierwsze, odbiór, w którym cząsteczka sygnału wiąże receptor
- następnie, transdukcja sygnału, gdzie sygnał chemiczny powoduje serię aktywacji enzymu
- wreszcie odpowiedź, która jest wynikowymi odpowiedziami komórkowymi.,
rodzaje ścieżek sygnalizacji komórkowej
sygnalizacja komórkowa służy istotnemu celowi w umożliwieniu naszym komórkom prowadzenia życia, jakie znamy. Ponadto, dzięki wspólnym wysiłkom naszych komórek za pośrednictwem ich cząsteczek sygnalizacyjnych, nasz organizm jest w stanie zorganizować wiele kompleksów, które utrzymują życie. Te złożoności, w efekcie, wymagają zróżnicowanego zbioru szlaków za pośrednictwem receptorów, które wykonują swoje unikalne funkcje.
ogólnie ligand aktywuje receptor i wywołuje określoną reakcję., Receptory są zazwyczaj cząsteczkami białka, jak widać na niebieskim poniżej. Ligand pomarańczowy może być wiele różnych rodzajów cząsteczek, ale tworzy indukowane dopasowanie do receptora, który jest bardzo specyficzny.
receptory wewnątrzkomórkowe
częstym rodzajem receptora sygnałowego jest receptor wewnątrzkomórkowy, który znajduje się w cytoplazmie cytoplazmy.komórka i ogólnie obejmuje dwa typy., Oprócz receptorów cytoplazmatycznych, receptory jądrowe są specjalną klasą białek z różnymi domenami wiążącymi DNA, które po związaniu ze steroidem lub hormonami tarczycy tworzą kompleks, który wchodzi do jądra i moduluje transkrypcję genu. Receptory IP3 to kolejna klasa, która znajduje się w retikulum endoplazmatycznym i pełni ważne funkcje, takie jak uwalnianie Ca2+, które jest tak istotne dla skurczu naszych mięśni i plastyczności naszych komórek nerwowych.,
kanały jonowe bramkowane ligandem
obejmujące nasze błony plazmowe są innym rodzajem receptora o nazwie kanały jonowe bramkowane ligandem, które umożliwiają jony hydrofilowe przenikanie przez grube błony tłuszczowe naszych komórek i organelli. Po związaniu z neuroprzekaźnikiem, takim jak acetylocholina, jony (Zwykle K+, na+, Ca2+ lub Cl–) mogą przepływać przez membranę, aby umożliwić podtrzymywanie życia przez neuronowe wypalanie, wśród wielu innych funkcji!,
receptory sprzężone z białkami G
stosunkowo, receptory sprzężone z białkami G (GPCRs) pozostają największą i najbardziej zróżnicowaną grupą receptorów błonowych u eukariotów. W rzeczywistości są one szczególne, ponieważ otrzymują dane wejściowe od różnych grup sygnałów, od energii świetlnej po peptydy i cukry. W efekcie ich mechanizm działania zaczyna się również od wiązania ligandu z jego receptorem., Jednak demarkacja polega na tym, że Wiązanie ligandów powoduje aktywację białka G, które jest następnie w stanie transmitować całą kaskadę enzymu i aktywacji drugiego posłańca, które wykonują niesamowity wachlarz funkcji, takich jak wzrok, odczucie, stan zapalny i wzrost.
kinazy tyrozynowe receptora
podobnie, kinazy tyrozynowe receptora (RTKs) są inną klasą receptorów wykazujących różnorodność w ich działaniu i mechanizmach aktywacji., Na przykład ogólna metoda aktywacji następuje Wiązanie ligandu z kinazą tyrozynową receptora, co umożliwia dimeryzację ich domen kinaz. Następnie dimeryzacja ta zachęca do fosforylacji domen kinazy tyrozynowej, które z kolei pozwalają białkom wewnątrzkomórkowym wiązać miejsca fosforylowane i stać się „aktywnymi”.”Ważną funkcją kinaz tyrozynowych receptorowych jest ich rola w pośredniczeniu szlaków wzrostu. Oczywiście minusem posiadania złożonych sieci sygnalizacyjnych są nieprzewidziane sposoby, w jakie każda zmiana może spowodować chorobę lub nieuregulowany wzrost-raka., Wiele jeszcze nie zostało zrozumianych na temat szlaków sygnalizacji komórkowej, ale zauważalnym faktem jest to, że znaczenie, jakie niosą, jest monumentalne.
ligandy sygnalizacji komórkowej
zazwyczaj sygnalizacja komórkowa jest mechaniczna lub biochemiczna i może występować lokalnie. Dodatkowo kategorie sygnalizacji komórkowej są określane przez odległość, jaką musi pokonać ligand. Podobnie, ligandy hydrofobowe mają właściwości tłuszczowe i zawierają hormony steroidowe i witaminę D3. Cząsteczki te są w stanie dyfundować przez błonę osocza komórki docelowej, aby związać wewnątrzkomórkowe receptory.,
z drugiej strony ligandy hydrofilowe są często pochodnymi aminokwasów. Zamiast tego cząsteczki te wiążą się z receptorami na powierzchni komórki. Stosunkowo, te polarne cząsteczki pozwalają sygnałowi podróżować przez wodne środowisko naszych ciał bez pomocy.
typy cząsteczek sygnałowych komórek
cząsteczkom sygnałowym przypisuje się obecnie jedną z pięciu klasyfikacji.
- ligandy wewnątrzkomórkowe są wytwarzane przez komórkę docelową. Następnie wiążą się z receptorem w komórce.,
- ligandy Autokrynne różnią się tym, że działają wewnętrznie i na innych komórkach docelowych (np. Komórek immunologicznych).
- ligandy przeciwstawne skierowane są na sąsiednie komórki (często nazywane sygnałami „zależnymi od kontaktu”).
- parakryna liganduje komórki docelowe tylko w pobliżu oryginalnej komórki emitującej (np. Neuroprzekaźników).
- wreszcie, komórki endokrynologiczne produkują hormony, które mają ważne zadanie celowania w odległe komórki i często podróżują przez nasz układ krążenia.
w jaki sposób insulina sygnalizuje komórce przyjmowanie glukozy?,
świetny (i dobrze stosowany) przykład szlaku sygnalizacji komórkowej widać w równoważeniu działania insuliny. Insulina, małe białko wytwarzane przez trzustkę, jest uwalniana, gdy poziom glukozy we krwi jest zbyt wysoki.
Po pierwsze, wysoki poziom glukozy w trzustce stymuluje uwalnianie insuliny do krwiobiegu. Insulina trafia do komórek organizmu, gdzie przyłącza się do receptorów insulinowych., Powoduje to otwarcie kanału glukozowego w każdej komórce, co widać na rysunku:
gdy glukoza przepływa do poziomy w krwiobiegu są powoli zmniejszane. Komórki będą wykorzystywać glukozę do tworzenia energii ATP lub komórki przechowują ją jako tłuszcze i skrobie do późniejszego wykorzystania., Gdy poziom glukozy we krwi spadnie do wystarczającego poziomu, trzustka przestaje produkować insulinę, a komórki zamykają swoje kanały glukozy.