Definitie
Celulă de semnalizare se referă la capacitatea unei celule de a percepe informații din mediul extracelular și de a răspunde în mod corespunzător. Acest lucru este foarte important, având în vedere că modul în care celula răspunde are un impact direct asupra diferitelor procese celulare.,
folosind unele organisme unicelulare ca exemplu, ele trebuie să poată simți substanțe nutritive sau materiale toxice etc. în mediul lor pentru a răspunde eficient. Când simt prezența nutrienților, se pot deplasa în direcția nutrienților, deoarece metabolismul este important pentru creștere și reproducere.
de asemenea, detectarea materialelor toxice le permite să se distanțeze de ele sau să dezvolte mecanisme de coping care să le permită să supraviețuiască.,
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., Această secțiune se va concentra pe patru (4) etape principale/etape care sunt prezente în diferite căi de semnalizare celulară.,ows:
un – ligand este detectat și se leagă de celula receptor de pe suprafața celulelor
b – ligand cauze modificare conformațională a receptorului și rezultate în producția de releu molecule
c – releu molecule, care acționează ca mesageri secundari, transporta informații de la site-ul țintă și să influențeze răspunsul celular (de exemplu.,g. expresia genelor pentru a produce date proteine etc)
Pasul 1: Recepție
recepția Semnalului este primul pas de celulă de semnalizare și implică detectarea de molecule de semnalizare provenite din mediul extracelular. Aici, moleculele (liganzii) sunt detectate atunci când se leagă de receptorii celulari.,
În respectivele medii, diferite tipuri de celule (organisme unicelulare, celule de organisme multicelulare, etc) care vin în contact cu diferite tipuri de semnale dintre care cele mai multe sunt de natură chimică. Pentru ca semnalul să fie transdus în calea de semnalizare intracelulară, atunci trebuie să aibă loc recepția moleculei/ligandului de semnalizare.
în general, există două mecanisme prin care acest lucru poate fi realizat., Unul dintre aceste mecanisme implică legarea moleculelor / liganzilor la receptorii localizați pe suprafața celulei.
datorită diferitelor funcții celulare, în special în organismele multicelulare, receptorii lor sunt specifici pentru moleculele date care influențează răspunsurile lor. în timp ce receptorii de dopamină localizați pe unele celule ale sistemului nervos leagă în mod specific dopamina, receptorii de insulină găsiți pe suprafața multor celule din organism leagă insulina., Aici, receptorii cuplați cu proteina G (GPC) și receptorii legați de enzime sunt două dintre cele mai frecvente tipuri de receptori care se leagă de diferite tipuri de liganzi chimici.
în Afară de legarea la receptorii celulari, unele dintre liganzi trece sau difuza prin membrana celulară, care le permite să intre în celulă și se leagă de receptorii localizați în nucleu sau citoplasmă. Aici, liganzii intră în celulă prin canale cu ligand, cunoscute și sub denumirea de receptori ionotropici.,
după cum sugerează și numele, aceste canale permit ionilor ca ionii de calciu, sodiu și potasiu să treacă prin. Aceste tipuri de receptori pot fi găsite în celulele nervoase și s-au dovedit a lucra împreună cu alte tipuri de receptori și semnale.
pentru ca canalele să se deschidă (de exemplu la joncțiunea neuromusculară), un alt semnal trebuie să se lege de receptor. Acest lucru influențează deschiderea receptorilor canalului care, la rândul său, permite mișcarea ionilor.,
Pasul 2: Inducerea
Transducția este cel de-al doilea pas de celulă de semnalizare și implică legarea de molecule de semnalizare a receptorului care, la rândul său inițiază o serie de evenimente în calea transducției. În afară de unii liganzi (de exemplu, ioni) care intră efectiv în celulă prin membrana celulară, majoritatea liganzilor nu intră în celulă deoarece sunt prea mari etc.,
Pentru acest motiv, activitățile lor numai influența receptorilor de care se leagă, provocând modificări conformaționale la receptorii care, la rândul său, influențează o cascadă de evenimente prin care se comunică informații în celulă.
schimbarea conformațională a receptorilor (proteine transmembranare) după ce se leagă de liganzi este importantă, având în vedere că le permite fie să elibereze semnale (semnale chimice) în celulă, fie să se lege de alte componente din celulă.,
de exemplu, în urma acestei activări (schimbarea formei), receptorul se poate lega de proteine precum proteina G, care este localizată de obicei pe suprafața interioară a membranei. Ca rezultat, proteina este activată pentru a se atașa la o altă proteină atașată la membrană (de exemplu, o enzimă), determinând-o să sufere o schimbare conformațională.
Ca urmare, enzime eliberează o moleculă de semnalizare (de exemplu, cAMP) capabil de difuzare în celulă unde se poate interacționa cu componenta țintă pentru a iniția un răspuns., În acest caz, tabăra acționează ca al doilea mesager, în timp ce ligandul (ligand care se leagă mai întâi de receptorul celular) este mesagerul principal.
având în vedere că al doilea sau receptorul secundar servește la amplificarea mesajului prezentat de ligand, acesta acționează și ca mesager.
de asemenea, merită remarcat faptul că, în urma legării ligandului la receptor, mulți mesageri secundari sunt produși în interiorul celulei (semnalul este amplificat în celulă)., Din acest motiv, celula nu necesită neapărat o cantitate mare de liganzi pentru a iniția un răspuns. Aceasta înseamnă că pentru fiecare ligand care se leagă de receptor, se produc mulți mesageri secundari.
pentru unele celule, legarea ligandului de receptor are ca rezultat modificări de conformație ale receptorului care eliberează o moleculă de releu în celulă (de exemplu, într-o cascadă de fosforilare). Molecula continuă apoi să interacționeze cu alte proteine intracelulare în ceea ce este cunoscut sub numele de cascadă de fosforilare.,
aici, moleculele schimbă grupările fosfatice într-o reacție în lanț, permițând în cele din urmă semnalului să activeze componenta țintă și să inițieze o reacție celulară. Într-o endocitoză mediată de receptor, moleculele de semnal se atașează mai întâi la receptori, urmată de invaginarea membranei unde receptorii și moleculele de semnal sunt conținute într-o groapă care formează o veziculă. Acest lucru permite moleculelor să fie transportate în celulă unde sunt eliberate din vezicule și ajung la componenta țintă.,
spre deosebire de moleculele de semnalizare, receptorii sunt transportați înapoi în membrană unde procesul poate fi repetat. Într-un caz în care receptorii sunt fie în citoplasmă, fie în nucleu, astfel de molecule de semnal ca oxidul nitric trec pur și simplu prin membrană pentru a lega acești receptori. Aici, însă, majoritatea acestor semnale sunt susceptibile să treacă doar dacă sunt de dimensiuni mici și nepolare.,
Pasul 3: Răspuns
Cea de-a treia etapa de celulă de semnalizare este în cauză cu anumite răspunsuri celulare la informațiile prezentate de către moleculă de semnalizare. După cum sa menționat deja, semnalizarea celulară se referă la procesul prin care o celulă este capabilă să perceapă informații și să răspundă în mod corespunzător.
în a treia etapă a semnalizării celulare, celula poate răspunde în mai multe moduri, în funcție de semnalul primit., În timp ce celula poate răspunde pur și simplu prin creșterea sau scăderea procesului metabolic prin creșterea sau scăderea aportului de glucoză, răspunsul poate implica, de asemenea, reglarea expresiei genelor în cazul în care anumite gene sunt activate sau dezactivate în funcție de anumite procese. În cele din urmă, cu toate acestea, celula trebuie să răspundă în mod corespunzător la semnal.,
Utilizarea metabolismului ca un exemplu, o creștere în adenozin monofosfat ciclic (cAMP) în celulă activează enzima Kinaza a, care este implicată în procesul de fosforilare a două enzime (phosphorylase kinazei și glicogen-sintetazei).
în Timp ce enzima phosphorylase kinazei este implicată în conversia glicogenului in glucoza, glicogen-sintetazei acționează prin prevenirea transformarea glucozei în glicogen. Excesul de glucoză din organism este depozitat sub formă de glicogen.,
prin urmare, prin transformarea glicogenului în glucoză, prevenind în același timp conversia glucozei în glicogen, aceste enzime promovează descompunerea glucozei în organism pentru a produce mai multă energie. Aici, calea de semnalizare crește rata metabolismului glucozei atunci când organismul necesită mai multă energie.,
Pasul 4: Resetarea
în Timp ce acest pas este omis în unele literatura de specialitate, este unul dintre pașii de asemenea, celulă de semnalizare. Aici, celula este resetată înapoi la starea normală. În timpul acestei etape finale, molecula de semnal se detașează de receptorul celular care, la rândul său, oprește seria de evenimente care permit celulei să răspundă.,
din acest motiv, mecanismul celular implicat în transducție revine la starea inițială în timp ce așteaptă un alt semnal. Prin urmare, acesta este un pas important al semnalizării celulare prin faptul că permite ciclului să înceapă și să continue pe măsură ce celula primește semnale noi.
de asemenea, se asigură că celula nu continuă să răspundă atunci când nu este nevoie. Aceasta reglează diferite procese celulare și previne funcțiile anormale ale celulelor.,
Căi
în Timp ce cele mai multe căi împărtășesc aceleași etape de bază de celulă de semnalizare (recepție, transducția, răspuns, resetarea), există diferite căi.
Unele dintre aceste căi include:
Notch semnalizare cale – canelura De semnalizare cale este una dintre cele mai comune căi în celulă de semnalizare., Este o cale importantă implicată în dezvoltarea și homeostazia în organismele multicelulare. În timp ce este implicat în dezvoltarea rețelei arteriale ramificate, este, de asemenea, implicat în moartea celulelor și suprimarea tumorii.
La mamifere, există patru (4) tipuri de notch receptori care includ NOTCH1, NOTCH2, NOTCH3, și NOTCH4. Există, de asemenea, două tipuri principale de liganzi care se leagă de acești receptori, care includ membri ai familiei de proteine zimțate, precum și membri ai familiei de proteine asemănătoare Delta.,
În acest tip de cale, ligand (moleculă de semnalizare) este trimis de către o altă celulă care constă din mai multe liganzi (de exemplu, mai multe DLL – Delta-cum ar fi proteine) decât Notch receptori. Prin urmare, celula cu mai mulți receptori va primi semnalele și va răspunde. În acest tip de semnalizare, există doi mesageri și anume, mesagerul primar și secundar.,
în timp ce moleculele de semnal precum proteinele asemănătoare Delta acționează ca mesager primar, domeniul intracelular de crestătură produs în urma legării mesagerului primar acționează ca mesager secundar în interiorul celulei.
Akt/PKB cale de semnalizare – Acest tip de cale este implicat într-o serie de procese de celule, inclusiv apoptoza, angiogeneza, metabolismul, și de diferențiere, etc. După cum sugerează și numele, principala proteină implicată în această cale este Protein kinaza B., Aici, principalul receptor este RTK (receptor tirozin kinază).
în mod normal, acest receptor există ca monomeri și formează dimeri numai atunci când ligandul se leagă (de exemplu, factorul de creștere). Aceasta are ca rezultat producerea unui mesager secundar în interiorul celulei care declanșează în cele din urmă răspunsul celular. Aici, celula poate răspunde pregătindu-se pentru diviziunea celulară a substanțelor care produc moartea celulelor etc.,
căi de semnalizare Hedgehog – În diferite tipuri de animale, căi de semnalizare Hedgehog este necesar pentru buna diferențiere celulară și, astfel, pentru dezvoltarea de diferite părți ale corpului. După cum sugerează și numele, principala moleculă de semnalizare din această cale este cunoscută sub numele de proteina Hedgehog (Hh).,
printr-o serie de evenimente, molecula de semnalizare activează în cele din urmă genele date în nucleu, care la rândul său permite celulei să răspundă în diferite procese celulare, cum ar fi repararea și creșterea țesuturilor etc.
Wnt de semnalizare cale – Acest tip de semnalizare implică în primul rând diferite tipuri de stimulatoare de creștere factori. Ca atare, joacă un rol important în dezvoltarea embrionară (în special dezvoltarea inimii)., Ligandul (Wnt) este produs de exosomi și activează receptorul celular (Frizzed) atunci când se leagă.
la rândul său, aceasta activează (fosforilați) molecula LRP care apoi induce translocarea complexului de distrugere. În cele din urmă, aceasta are ca rezultat creșterea nivelurilor beta-cateninei, care la rândul său activează expresia ciclinei D1 implicată în proliferarea celulară.,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.,
în dezvoltarea medicamentului, moleculele sunt dezvoltate cu scopul de a identifica o țintă dată pe suprafața celulei sau în interiorul celulei cu scopul de a influența răspunsurile date. Prin urmare, semnalizarea este unul dintre cele mai importante domenii în descoperirea de droguri.
în prezent, s-a pus mai mult accent pe dezvoltarea de medicamente care vor profita de semnalizarea celulară pentru a dezvolta medicamente pentru tratamentul bolilor cardiovasculare, bolilor Alzheimer, precum și pentru vindecarea rănilor.,
în afară de dezvoltarea medicamentelor, noi studii profită de semnalizarea celulară pentru fabricarea diferitelor tipuri de proteine printre alte molecule din biotehnologie. Aici, celulele sunt influențate să participe la sinteza proteinelor, precum și la alte molecule.
în esență, aceasta implică utilizarea aceluiași mecanism utilizat in vivo. Acest lucru sa dovedit a fi deosebit de eficient folosind diferite tipuri de celule, inclusiv bacterii și unele protiste.,
Aici, afla mai multe despre Diviziunea Celulară, Diferențierea Celulară, Proliferarea Celulară și Fosfat Pentoză
Vezi articole pe Culturi de Celule, Celule de Colorare și colorație Gram.
care sunt diferențele dintre o celulă vegetală și o celulă animală?
verificați informații despre teoria celulelor.
ce este metabolismul celular?,
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 și Savita Tauro. (2015). Prezentare Generală A Semnalizării Celulare Și A Comunicării Celulare.
Matthias Ehebauer, Penelope Hayward, și Alfonso Martinez-Arias. (2006). Calea De Semnalizare Notch.
Shupeng Li, Albert H. C. Wong și Liu Fang. (2014). Proteinele care interacționează cu canale ionice cu Ligand și rolul lor în neuroprotecție.,
Wendell Lim, Bruce Mayer, and Tony Pawson. (2014). Cell Signaling.
Lasă un răspuns