définition
la signalisation cellulaire fait référence à la capacité d’une cellule à percevoir des informations provenant de l’environnement extracellulaire et à réagir de manière appropriée. Ceci est très important étant donné que la manière dont la cellule répond a un impact direct sur divers processus cellulaires.,
en prenant comme exemple certains organismes unicellulaires, ils doivent être capables de détecter des nutriments ou des matières toxiques, etc. dans leur environnement afin de réagir efficacement. Quand ils sentent la présence de nutriments, ils peuvent se déplacer dans la direction des nutriments car le métabolisme est important pour la croissance et la reproduction.
de plus, la détection de matériaux toxiques leur permet de s’éloigner d’eux ou de développer des mécanismes d’adaptation qui leur permettraient de survivre.,
Generally, information from the external environment comes in the form of signaling molecules known as ligands.
Some examples of ligands include:
- Some proteins – E.g., Bone Morphogenetic Proteins (BMP ligands) and hormones like insulin
- Hydrophobic molecules like steroids
- Ions like calcium ions
- Some gases – E.g. nitric oxide
Four Steps of Cell Signaling
While cell receptors and the type of signaling molecules may vary, a similar pattern is evident it comes to cell signaling., Cette section se concentrera sur quatre (4) étapes principales qui sont présentes dans différentes voies de signalisation cellulaire.,ows:
a – le ligand est détecté et se lie au récepteur cellulaire sur
b – le ligand provoque un changement conformationnel du récepteur et entraîne la production de molécules relais
C – les molécules relais, qui agissent en tant que messagers secondaires, transportent l’information au site cible et influencent la réponse cellulaire (e.,
Étape 1: Réception
la réception du signal est la première étape de la signalisation cellulaire et implique la détection de molécules de signalisation provenant du milieu extracellulaire. Ici, les molécules (ligands) sont détectées lorsqu’elles se lient aux récepteurs cellulaires.,
dans leurs environnements respectifs, différents types de cellules (organismes unicellulaires, cellules d’organismes multicellulaires, etc.) entrent en contact avec différents types de signaux dont la plupart sont de nature chimique. Pour que le signal soit transduit dans le chemin de signalisation intracellulaire, la réception de la molécule/ligand de signalisation doit se produire.
Généralement, il existe deux mécanismes par lesquels cela peut être réalisé., L’un de ces mécanismes implique la liaison des molécules/ligands aux récepteurs situés à la surface de la cellule.
en raison des différentes fonctions cellulaires, en particulier chez les organismes multicellulaires, leurs récepteurs sont spécifiques pour des molécules données qui influencent leurs réponses.
alors que les récepteurs de la dopamine situés sur certaines cellules du système nerveux lient spécifiquement la dopamine, les récepteurs de l’insuline présents à la surface de nombreuses cellules du corps lient l’insuline., Ici, les récepteurs couplés aux protéines G (GPCR) et les récepteurs liés aux enzymes sont deux des types de récepteurs les plus courants qui se lient à différents types de ligands chimiques.
en plus de se lier aux récepteurs cellulaires, certains ligands passent ou diffusent à travers la membrane cellulaire, ce qui leur permet d’entrer dans la cellule et de se lier aux récepteurs situés dans le noyau ou le cytoplasme. Ici, les ligands entrent dans la cellule par des canaux ligands-gated également connus sous le nom de récepteurs ionotropes.,
comme leur nom l’indique, ces canaux laissent passer des ions comme le calcium, le sodium et le potassium. Ces types de récepteurs peuvent être trouvés dans les cellules nerveuses et ont été montré à travailler ensemble avec d’autres types de récepteurs et de signaux.
pour que les canaux s’ouvrent (par exemple au niveau de la jonction neuromusculaire), un autre signal doit se lier au récepteur. Cela influence les récepteurs de canal à ouvrir qui à son tour permet le mouvement des ions.,
Étape 2: Induction
Transduction est la deuxième étape de la signalisation cellulaire et implique la liaison de molécules de signalisation du récepteur, qui à son tour déclenche une série d’événements dans la voie de transduction. Mis à part certains des ligands (par exemple les ions) qui pénètrent réellement dans la cellule à travers la membrane cellulaire, la plupart des ligands ne pénètrent pas dans la cellule car ils sont trop gros, etc.,
pour cette raison, leurs activités n’influencent que les récepteurs auxquels ils se lient, provoquant des changements conformationnels aux récepteurs qui à leur tour influencent une cascade d’événements à travers lesquels l’information est communiquée dans la cellule.
le changement conformationnel des récepteurs (protéines transmembranaires) après qu’ils se lient aux ligands est important étant donné qu’il leur permet de libérer des signaux (signaux chimiques) dans la cellule ou de se lier à d’autres composants dans la cellule.,
par exemple, suite à cette activation (changement de forme), le récepteur peut se lier à des protéines comme la protéine G qui est généralement située sur la surface interne de la membrane. En conséquence, la protéine est activée pour se fixer à une autre protéine attachée à la membrane (par exemple une enzyme), ce qui la fait subir un changement conformationnel.
en conséquence, l’enzyme libère une molécule de signalisation (par exemple l’AMPc) capable de se diffuser dans la cellule où elle peut interagir avec le composant cible pour initier une réponse., Dans ce cas, l’AMPc agit comme le deuxième messager tandis que le ligand (ligand qui s’est d’abord lié au récepteur cellulaire) est le messager principal.
étant donné que le second ou le récepteur secondaire sert à amplifier le message présenté par le ligand, il agit également comme un messager.
il convient également de noter qu’à la suite de la liaison du ligand au récepteur, de nombreux messagers secondaires sont produits dans la cellule (le signal est amplifié dans la cellule)., Pour cette raison, la cellule ne nécessite pas nécessairement une grande quantité de ligands pour initier une réponse. Cela signifie que pour chaque ligand qui se lie au récepteur, de nombreux messagers secondaires sont produites.
pour certaines cellules, la liaison du ligand au récepteur entraîne des changements de conformation du récepteur libérant une molécule de relais dans la cellule (par exemple dans une cascade de phosphorylation). La molécule interagit ensuite avec d’autres protéines intracellulaires dans ce qu’on appelle une cascade de phosphorylation.,
ici, les molécules échangent des groupes phosphates dans une réaction en chaîne permettant finalement au signal d’activer le composant cible et d’initier une réaction cellulaire. Dans une endocytose médiée par les récepteurs, les molécules de signal se fixent d’abord aux récepteurs, puis une invagination de la membrane où les récepteurs et les molécules de signal sont contenus dans une fosse qui forme une vésicule. Cela permet aux molécules d’être transportées dans la cellule où elles sont libérées des vésicules et atteignent le composant cible.,
Contrairement aux molécules de signalisation, les récepteurs sont transportées vers la membrane où le processus peut être répété. Dans un cas où les récepteurs sont soit dans le cytoplasme ou le noyau, des molécules de signal telles que l’oxyde nitrique passent simplement à travers la membrane pour lier ces récepteurs. Ici, cependant, la plupart de ces signaux ne sont susceptibles de passer que s’ils sont de petite taille et non polaires.,
Étape 3: Réponse
La troisième étape de la signalisation cellulaire est concerné avec les réponses cellulaires spécifiques pour les renseignements présentés par la molécule de signalisation. Comme déjà mentionné, la signalisation cellulaire fait référence au processus par lequel une cellule est capable de percevoir des informations et de répondre de manière appropriée.
dans la troisième étape de la signalisation cellulaire, la cellule peut répondre de plusieurs façons en fonction du signal qu’elle a reçu., Alors que la cellule peut simplement répondre en augmentant ou en diminuant le processus métabolique par une augmentation ou une diminution de la consommation de glucose, la réponse peut également impliquer la régulation de l’expression génique lorsque certains gènes sont activés ou désactivés en fonction de certains processus. En fin de compte, cependant, la cellule doit répondre de manière appropriée au signal.,
en utilisant le métabolisme comme exemple, une augmentation de l’adénosine monophosphate cyclique (AMPc) dans la cellule active l’enzyme Kinase A qui est impliquée dans la phosphorylation de deux enzymes (phosphorylase kinase et glycogène synthase).
Alors que l’enzyme phosphorylase kinase est impliquée dans la conversion du glycogène en glucose, glycogène synthase agit en empêchant la conversion de glucose en glycogène. L’excès de glucose dans le corps est stocké sous forme de glycogène.,
par conséquent, en convertissant le glycogène en glucose tout en empêchant la conversion du glucose en glycogène, ces enzymes favorisent la dégradation du glucose dans le corps afin de produire plus d’énergie. Ici, alors, la voie de signalisation augmente le taux de métabolisme du glucose lorsque le corps a besoin de plus d’énergie.,
Étape 4: La réinitialisation
Alors que cette étape est omise dans la littérature, c’est l’une des étapes de la signalisation cellulaire. Ici, la cellule est réinitialisée à l’état normal. Au cours de cette dernière étape, la molécule de signal se détache du récepteur cellulaire qui à son tour arrête la série d’événements qui permettent à la cellule de répondre.,
pour cette raison, la machinerie cellulaire impliquée dans la transduction revient à son état d’origine en attendant un autre signal. Par conséquent, il s’agit d’une étape importante de la signalisation cellulaire en ce sens qu’elle permet au cycle de recommencer et de continuer à mesure que la cellule reçoit de nouveaux signaux.
il garantit également que la cellule ne continue pas à répondre lorsqu’elle n’en a pas besoin. Cela régule divers processus cellulaires et empêche les fonctions cellulaires anormales.,
Voies
Alors que la plupart des voies de partager les mêmes étapes de base de la signalisation cellulaire (réception, la transduction, la réponse, réinitialisation), il existe différentes voies.
Certaines de ces voies comprennent:
voie de signalisation Notch – La voie de signalisation notch est l’un des plus commun dans les voies de signalisation cellulaire., C’est une voie importante impliquée dans le développement et l’homéostasie chez les organismes multicellulaires. Bien qu’il soit impliqué dans le développement du réseau artériel ramifié, il est également impliqué dans la mort cellulaire et la suppression des tumeurs.
chez les mammifères, il existe quatre (4) types de récepteurs notch qui comprennent NOTCH1, NOTCH2, NOTCH3 et NOTCH4. Il existe également deux principaux types de ligands qui se lient à ces récepteurs, qui comprennent des membres de la famille des protéines dentelées ainsi que des membres de la famille des protéines de type Delta.,
dans ce type de voie, le ligand (molécule de signalisation) est envoyé par une autre cellule qui se compose de plus de ligands (par exemple plus de protéines de type DLL – Delta) que de récepteurs Notch. Par conséquent, la cellule avec plus de récepteurs recevra les signaux et répondra. Dans ce type de signalisation, il y a deux messagers à savoir, le messager primaire et secondaire.,
alors que les molécules de signal comme les protéines de type Delta agissent comme le messager primaire, le domaine intracellulaire Notch produit après la liaison du Messager primaire agit comme le messager secondaire à l’intérieur de la cellule.
voie de signalisation Akt / PKB – ce type de voie est impliqué dans un certain nombre de processus cellulaires, y compris l’apoptose, l’angiogenèse, le métabolisme et la différenciation, etc. Comme son nom l’indique, la protéine principale impliquée dans cette voie est la protéine Kinase B., Ici, le récepteur principal est RTK (récepteur Tyrosine Kinase).
Normalement, ce récepteur existe sous forme de monomères et ne forme de dimères que lorsque le ligand se lie (par exemple facteur de croissance). Il en résulte la production d’un messager secondaire à l’intérieur de la cellule qui déclenche finalement la réponse cellulaire. Ici, la cellule peut réagir en se préparant à la division cellulaire des substances productrices qui entraînent la mort cellulaire, etc.,
voie de signalisation du Hérisson – chez différents types d’animaux, la voie de signalisation du hérisson est requise pour une différenciation cellulaire appropriée et donc pour le développement de différentes parties du corps. Comme son nom l’indique, la principale molécule de signalisation de cette voie est connue sous le nom de protéine de Hérisson (HH).,
grâce à une série d’événements, la molécule de signalisation active finalement des gènes donnés dans le noyau, ce qui permet à la cellule de réagir dans divers processus cellulaires tels que la réparation et la croissance des tissus, etc.
voie de signalisation Wnt – Ce type de signalisation implique principalement les différents types de croissance des facteurs de stimulation. En tant que tel, il joue un rôle important dans le développement embryonnaire (en particulier le développement du cœur)., Le ligand (Wnt) est produit par les exosomes et active le récepteur cellulaire (Frizzed) lorsqu’il se lie.
à son tour, cela active (phosphorylate) la molécule LRP qui induit alors la translocation du complexe de destruction. En fin de compte, cela se traduit par l’élévation des niveaux de bêta-caténine qui à son tour active l’expression de la cycline D1 impliquée dans la prolifération cellulaire.,mTOR signaling pathway
Technology
Given that cell signaling involves the detection and binding of signal molecules to cell receptors in order to induce specific cellular responses, researchers have taken advantage of this mechanism to develop drugs and chemicals aimed at influencing given responses.,
dans le développement de médicaments, des molécules sont développées dans le but d’identifier une cible donnée à la surface de la cellule ou à l’intérieur de la cellule dans le but d’influencer des réponses données. Par conséquent, la signalisation est l’un des domaines les plus importants dans la découverte de médicaments.
actuellement, l’accent est mis sur le développement de médicaments qui profiteront de la signalisation cellulaire pour développer des médicaments pour le traitement des maladies cardiovasculaires, des maladies D’Alzheimer ainsi que pour la cicatrisation des plaies.,
outre le développement de médicaments, de nouvelles études tirent parti de la signalisation cellulaire pour la fabrication de différents types de protéines parmi d’autres molécules en biotechnologie. Ici, les cellules sont influencées pour participer à la synthèse des protéines ainsi qu’à d’autres molécules.
essentiellement, cela implique de tirer parti du même mécanisme utilisé in vivo. Cela s’est avéré particulièrement efficace en utilisant différents types de cellules, y compris les bactéries et certains protistes.,
Ici, en savoir plus sur la Division Cellulaire, la Différenciation Cellulaire, la Prolifération Cellulaire et la Voie des pentoses Phosphates
Voir les articles sur la Culture Cellulaire, la Cellule de teinture et de coloration de Gram.
Quelles sont les Différences entre une Cellule Végétale et une Cellule Animale?
consultez les informations sur la théorie cellulaire.
qu’est-Ce que le Métabolisme Cellulaire?,
Molecular Biology of the Cell
Return from Four Steps of Cell Signaling to MicroscopeMaster home
Gerhard Krauss. (2008). Basics of Cell Signaling. Biochemistry of Signal Transduction and Regulation. 4th Edition.,
Jineetkumar Gawad, Bhakti Chavan, Pradeep Bawane, Amol Mhaske et Savita Tauro. (2015). Vue D’Ensemble De La Signalisation Cellulaire Et De La Communication Cellulaire.
Matthias Ehebauer, Penelope Hayward, et Alfonso Martinez-Arias. (2006). Voie De Signalisation Notch.
Shupeng Li, Albert H. C. Wong et Fang Liu. (2014). Ioniques Ligand-dépendants canal d’interaction des protéines et de leur rôle dans la neuroprotection.,
Wendell Lim, Bruce Mayer, and Tony Pawson. (2014). Cell Signaling.
Laisser un commentaire