Zellsignalisierung

Überblick

Cell signaling auftreten können durch eine Reihe verschiedener Wege, aber das übergeordnete Thema ist, dass die Taten von einer Zelle beeinflussen die Funktion des anderen. Zellsignalisierung wird von vielzelligen Organismen benötigt, um eine Vielzahl von Funktionen zu koordinieren. Nervenzellen müssen mit Muskelzellen kommunizieren, um Bewegung zu erzeugen, Immunzellen müssen vermeiden, Zellen des Körpers zu zerstören, und Zellen müssen sich während der Entwicklung eines Babys organisieren.,

Einige Formen der Zellsignalisierung sind intrazellulär, während andere interzellulär sind. Intrazelluläre Signale werden von derselben Zelle erzeugt, die das Signal empfängt. Andererseits können interzelluläre Signale den ganzen Körper durchlaufen. Dadurch können bestimmte Drüsen im Körper Signale erzeugen, die auf viele verschiedene Gewebe im ganzen Körper wirken., Jede Zielzelle hat die erforderlichen Rezeptoren, wie im Bild unten:

Zellsignalisierung ist, wie eine winzige Drüse im Gehirn auf äußere Reize reagieren und eine Reaktion koordinieren kann. Als Reaktion auf Reize wie Licht, Gerüche oder Berührungen kann die Drüse wiederum ein Hormon freisetzen, das Reaktionen in verschiedenen Körpersystemen aktiviert, um eine Reaktion auf eine Bedrohung oder Gelegenheit zu koordinieren.,

Drei Stufen der Zellsignalisierung

An seiner Kernzellsignalisierung kann einfach als die Produktion eines „Signals“ durch eine Zelle beschrieben werden. Dieses Signal wird dann von einer „Ziel“ – Zelle empfangen. Tatsächlich soll die Signaltransduktion drei Stufen haben:

1. Zuerst Empfang, wobei das Signalmolekül den Rezeptor
2. bindet, dann Signaltransduktion, bei der das chemische Signal zu einer Reihe von Enzymaktivierungen
3. Schließlich die Antwort, bei der es sich um die resultierenden zellulären Reaktionen handelt.,

Arten von Zellsignalwegen

Die Zellsignalisierung dient einem wichtigen Zweck, damit unsere Zellen das Leben so ausführen können, wie wir es kennen. Darüber hinaus ist unser Körper dank der konzertierten Bemühungen unserer Zellen über ihre Signalmoleküle in der Lage, die vielen Komplexitäten zu orchestrieren, die das Leben erhalten. Diese Komplexität erfordert in der Tat eine vielfältige Sammlung von rezeptorvermittelten Wegen, die ihre einzigartigen Funktionen ausführen.

Im Allgemeinen aktiviert ein Ligand einen Rezeptor und verursacht eine spezifische Antwort., Rezeptoren sind typischerweise Proteinmoleküle, wie unten in Blau zu sehen. Der Orangenligand kann viele verschiedene Arten von Molekülen sein, aber er bildet eine induzierte Anpassung an den Rezeptor, der sehr spezifisch ist.

Intrazelluläre Rezeptoren

Ein häufiger Typ von Signalrezeptoren ist der intrazelluläre Rezeptor, der sich innerhalb des Zytoplasmas der Zelle befindet und im Allgemeinen zwei Typen umfasst., Neben zytoplasmatischen Rezeptoren sind Kernrezeptoren eine spezielle Proteinklasse mit verschiedenen DNA-Bindungsdomänen, die bei Bindung an Steroid-oder Schilddrüsenhormone einen Komplex bilden, der in den Kern eintritt und die Transkription eines Gens moduliert. IP3-Rezeptoren sind eine weitere Klasse, die sich im endoplasmatischen Retikulum befinden und wichtige Funktionen wie die Freisetzung von Ca2+ ausführen, die für die Kontraktion unserer Muskeln und die Plastizität unserer Nervenzellen so entscheidend sind.,

Liganden-gated Ionenkanäle

Unsere Plasmamembranen Spanning sind eine andere Art von Rezeptor Liganden-gated Ionenkanäle genannt, die hydrophilen Ionen ermöglichen, die dicken Fettmembranen unserer Zellen und Organellen zu überqueren. Wenn sie an einen Neurotransmitter wie Acetylcholin gebunden sind, dürfen Ionen (üblicherweise K+, Na+, Ca2+ oder Cl–) durch die Membran fließen, damit die lebenserhaltende Funktion des neuronalen Feuerns neben vielen anderen Funktionen stattfinden kann!,

G-Protein gekoppelte Rezeptoren

Vergleichsweise bleiben G-Protein gekoppelte Rezeptoren (GPCRs) die größte und vielfältigste Gruppe von Membranrezeptoren in Eukaryoten. Tatsächlich sind sie insofern besonders, als sie Eingaben von einer vielfältigen Gruppe von Signalen erhalten, die von Lichtenergie bis hin zu Peptiden und Zuckern reichen. In der Tat beginnt ihr Wirkungsmechanismus auch mit einer Ligandenbindung an seinen Rezeptor., Die Abgrenzung besteht jedoch darin, dass die Ligandenbindung zur Aktivierung eines G-Proteins führt, das dann in der Lage ist, eine ganze Kaskade von Enzym-und Botenstoffaktivierungen zu übertragen, die eine unglaubliche Reihe von Funktionen wie Sehen, Empfinden, Entzündung und Wachstum ausführen.

Rezeptor-Tyrosinkinasen

Ebenso sind Rezeptor-Tyrosinkinasen (RTKs) eine weitere Klasse von Rezeptoren, die Vielfalt in ihren Aktionen und Aktivierungsmechanismen zeigen., Zum Beispiel folgt die allgemeine Aktivierungsmethode einer Ligandenbindung an den Rezeptor Tyrosinkinase, die ihre Kinasedomänen dimerisieren lässt. Dann lädt diese Dimerisierung zur Phosphorylierung ihrer Tyrosinkinase-Domänen ein, die wiederum intrazellulären Proteinen erlauben, die phosphorylierten Stellen zu binden und „aktiv“ zu werden.“Eine wichtige Funktion von Rezeptor-Tyrosinkinasen ist ihre Rolle bei der Vermittlung von Wachstumspfaden. Der Nachteil komplexer Signalnetze liegt natürlich in der unvorhergesehenen Art und Weise, wie jede Veränderung Krankheiten oder unreguliertes Wachstum hervorrufen kann – Krebs., Dennoch ist noch viel über Zellsignalwege zu verstehen, aber eine bemerkenswerte Tatsache ist, dass die Bedeutung, die sie tragen, nichts weniger als monumental ist.

Zellsignalliganden

Typischerweise ist die Zellsignalisierung entweder mechanisch oder biochemisch und kann lokal auftreten. Zusätzlich werden Kategorien der Zellsignalisierung durch die Entfernung bestimmt, die ein Ligand zurücklegen muss. Ebenso haben hydrophobe Liganden fettige Eigenschaften und umfassen Steroidhormone und Vitamin D3. Diese Moleküle können über die Plasmamembran der Zielzelle diffundieren, um intrazelluläre Rezeptoren im Inneren zu binden.,

Andererseits werden hydrophile Liganden häufig Aminosäure abgeleitet. Stattdessen binden diese Moleküle an Rezeptoren auf der Oberfläche der Zelle. Vergleichsweise ermöglichen diese polaren Moleküle, dass das Signal ohne Hilfe durch die wässrige Umgebung unseres Körpers wandert.

Typen von Zellsignalmolekülen

Signalmoleküle sind derzeit eine von fünf Klassifikationen zugeordnet.

1. Intrakrine Liganden werden von der Zielzelle produziert. Dann binden sie an einen Rezeptor innerhalb der Zelle.,
2. Autokrine Liganden unterscheiden sich dadurch, dass sie intern und auf anderen Zielzellen funktionieren (z. Abwehrzellen).
3. Juxtacrine Liganden zielen auf benachbarte Zellen ab (oft als „kontaktabhängige“ Signalisierung bezeichnet).
4. Parakrine Liganden zielen nur auf Zellen in der Nähe der ursprünglichen emittierenden Zelle ab (ex. Neurotransmitter).
5. Schließlich produzieren endokrine Zellen Hormone, die die wichtige Aufgabe haben, entfernte Zellen anzusprechen und oft durch unser Kreislaufsystem zu reisen.

Wie signalisiert Insulin einer Zelle, Glukose aufzunehmen?,

Ein großartiges (und gut verwendetes) Beispiel für einen Zellsignalweg wird in den ausgleichenden Wirkungen von Insulin gesehen. Insulin, ein kleines Protein, das von der Bauchspeicheldrüse produziert wird, wird freigesetzt, wenn der Glukosespiegel im Blut viel zu hoch wird.

Erstens stimulieren die hohen Glukosespiegel in der Bauchspeicheldrüse die Freisetzung von Insulin in den Blutkreislauf. Insulin findet seinen Weg zu den Zellen des Körpers, wo es an die Insulinrezeptoren anhaftet., Dadurch wird ein Signaltransduktionsweg innerhalb jeder Zelle ausgelöst, der das Öffnen der Glukosekanäle bewirkt, wie in dieser Grafik zu sehen ist:

Wenn Glukose in die Zelle fließt, werden die Glukosespiegel im Blutkreislauf langsam verringert. Die Zellen verwenden die Glukose, um ATP-Energie zu erzeugen, oder die Zellen speichern sie als Fette und Stärken für die spätere Verwendung., Sobald der Glukosespiegel im Blutkreislauf auf ein ausreichendes Niveau gesunken ist, hört die Bauchspeicheldrüse auf, Insulin zu produzieren, und die Zellen schließen ihre Glukosekanäle.

Quiz