Τι είναι η σηματοδότηση κυψέλης;

Βασικές έννοιες

Σε αυτό το σεμινάριο, θα μάθετε τι είναι σηματοδότηση κυψέλης και τη συμμετοχή του σε βιολογικές οδούς. Θα μάθετε επίσης για διαφορετικούς τύπους σηματοδότησης κυψελών και τις διαδικασίες τους.

Θέματα που καλύπτονται σε άλλα άρθρα

• Τι είναι ο νευροδιαβιβαστής;
• Συζευγμένοι υποδοχείς GPCR G Protein G
• Δίπλωμα πρωτεΐνης
• Τριφωσφορική αδενοσίνη

Επισκόπηση της σηματοδότησης κυψέλης

Η κυτταρική σηματοδότηση συσχετίζεται με την κυτταρική επικοινωνία (η διαδικασία της απελευθέρωσης και αποστολής σημάτων των κυττάρων). Είναι το τεράστιο δίκτυο επικοινωνίας μεταξύ και εντός των κυττάρων του σώματός μας. Τα κύτταρα επικοινωνούν χρησιμοποιώντας κυτταρικά σήματα μέσω οδών μεταγωγής σήματος. Τα χημικά σήματα μπορεί να είναι πρωτεΐνες ή άλλα μόρια που παράγονται από αποστολή κυττάρων . Τα σήματα εκκρίνονται από το κύτταρο και στη συνέχεια απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο (χώρος γύρω από τα κύτταρα).

Το κελί που λαμβάνει το "μήνυμα" είναι το κελί-στόχος (ή κελί λήψης). Ωστόσο, δεν μπορεί κάθε κύτταρο να ανιχνεύσει αυτό το συγκεκριμένο «μήνυμα». Ένα γειτονικό κύτταρο πρέπει να έχει έναν υποδοχέα για αυτό το σήμα, όπου μπορεί να συνδεθεί και να αλλάξει το σχήμα ή τη δραστηριότητα του υποδοχέα. Αυτά τα μόρια σηματοδότησης ονομάζονται συχνά συνδέτες (όρος για μόρια που συνδέονται με άλλα μόρια).

Διαδρομή μεταγωγής σήματος

Η μεταγωγή σήματος είναι η διαδικασία με την οποία τα κύτταρα ανταποκρίνονται στους συνδέτες . Τα κύτταρα μπορεί να έχουν ενδοκυτταρικά (εντός του κυττάρου) υποδοχείς που συνδέονται με τους συνδέτες. Ωστόσο, στις περισσότερες περιπτώσεις οι υποδοχείς είναι εξωκυτταρικοί (έξω από το κελί). Αυτοί οι υποδοχείς βρίσκονται στην κυτταρική μεμβράνη και στη συνέχεια το σήμα πρέπει να περάσει μέσα από άλλα μόρια εντός του κυττάρου.

Μια κοινή οδός μεταγωγής σήματος που βρίσκεται σε πολλούς διαφορετικούς οργανισμούς είναι η σηματοδότηση πρωτεΐνης G.

Διαδρομές μεταγωγής ενδοκυτταρικού σήματος είναι οι αλυσίδες των μορίων μέσα στο κύτταρο που βοηθούν στην αναμετάδοση σημάτων από εξωκυτταρικούς υποδοχείς.

Διαδικασία σηματοδότησης κυψέλης

Η κυτταρική σηματοδότηση ποικίλλει ανάλογα με τους τύπους των υποδοχέων και των μορίων σηματοδότησης που χρησιμοποιούνται. Ωστόσο, υπάρχει ένα κοινό μοτίβο που εμφανίζεται.

1. Πρώτον, το κύτταρο απελευθερώνει ένα σήμα ως απόκριση σε ορισμένες συνθήκες (θερμοκρασία, άλλα μόρια σηματοδότησης, κ.λπ.).
2. Το κελί παράγει το σήμα. Ορισμένα μόρια παράγονται ενεργά, ενώ άλλα (νευροδιαβιβαστές) αποθηκεύονται και απελευθερώνονται εύκολα.
3. Αυτά τα σήματα είτε παραμένουν μέσα σε ένα κύτταρο είτε ταξιδεύουν έξω από το κύτταρο για να βρουν τις πρωτεΐνες-στόχους τους.
4. Οι υποδοχείς συνδέονται με το σηματοδοτικό μόριο όπου μεταβιβάζονται το σήμα. Η πρωτεΐνη συνδέεται με τα μόρια σηματοδότησης, αλλάζει το σχήμα της και διεγείρει μια συγκεκριμένη διαδικασία μέσα στο κύτταρο. Η μεταγωγή του μηνύματος εντός του κυττάρου συχνά περιλαμβάνει ATP.
5. Τέλος, το μόριο σηματοδότησης θα αποδεσμευτεί από την πρωτεΐνη του υποδοχέα, θα σταματήσει την οδό μεταγωγής και θα επιτρέψει στην πρωτεΐνη να επιστρέψει στην αρχική της διαμόρφωση.

Τύποι σηματοδότησης κυψέλης

Η πιο κοινή σηματοδότηση κυττάρων είναι αυτή μεταξύ κυψελών που βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο. Ωστόσο, δεν αποστέλλονται όλοι και λήψη τα κύτταρα είναι το ένα από το άλλο. Οι τέσσερις βασικές κατηγορίες σηματοδότησης για πολυκύτταρους οργανισμούς παρατίθενται παρακάτω.

• Σηματοδότηση παρακρινής
• Αυτόκριτη σηματοδότηση
• Ενδοκρινική σηματοδότηση
• Σηματοδότηση μέσω άμεσης επαφής

Παρακρινή σηματοδότηση

Σηματοδότηση παρακρινής εμφανίζεται όταν τα κύτταρα πρέπει να επικοινωνούν σε μικρές αποστάσεις. Αυτό συμβαίνει όταν τα κύτταρα απελευθερώνουν χημικούς αγγελιοφόρους (οι οποίοι μπορούν να διαχέονται μέσω του εξωκυτταρικού χώρου) σε άλλα κύτταρα.

Η παρακρινική σηματοδότηση επιτρέπει στα κύτταρα που βρίσκονται σε κοντινή απόσταση να συντονίζουν τις δραστηριότητές τους με τους γείτονες. Παρόλο που αυτά τα σήματα είναι σημαντικά σε πολλούς διαφορετικούς ιστούς και διαδικασίες, είναι πολύ σημαντικά κατά την ανάπτυξη. Αυτό συμβαίνει επειδή επιτρέπουν στα κελιά να λένε στους γείτονές τους ποια ταυτότητα να πάρουν.

Αυτόκριτη σηματοδότηση

Αυτόκριτη σηματοδότηση είναι όταν ένα κύτταρο σηματοδοτεί τον εαυτό του. Το κύτταρο απελευθερώνει έναν συνδέτη που δεσμεύεται στην επιφάνεια του κυττάρου του.

Αυτή η σηματοδότηση είναι σημαντική στην ανάπτυξη καθώς βοηθά τα κύτταρα να αποκτήσουν τις συγκεκριμένες ταυτότητές τους. Είναι εξαιρετικά σημαντικό στον καρκίνο και παίζει ρόλο στη μετάσταση (εξάπλωση του καρκίνου από το ένα μέρος του σώματος στο άλλο).

Ενδοκρινική σηματοδότηση

Ενδοκρινική σηματοδότηση χρησιμοποιείται στη μετάδοση σήματος μεγάλων αποστάσεων. Τα σήματα προέρχονται από εξειδικευμένα κύτταρα που απελευθερώνονται στην κυκλοφορία του αίματος, αυτό μεταφέρει το σήμα στα κύτταρα-στόχους σε διάφορα μέρη του σώματος. Επίσης, αυτά τα σήματα είναι ορμόνες που απελευθερώνονται από τουςενδοκρινείς αδένες .

Αυτοί οι ενδοκρινείς αδένες βρίσκονται στον θυρεοειδή, τον υποθάλαμο, την υπόφυση, το πάγκρεας και τις γονάδες (αναπαραγωγικά όργανα). Ως αποτέλεσμα, αυτοί οι αδένες μπορούν να απελευθερώσουν έναν ή περισσότερους τύπους ορμονών, που συνήθως ρυθμίζουν την ανάπτυξη και τη φυσιολογία.

Σηματοδότηση επαφών από κύτταρο σε κύτταρο

Υπάρχουν διασταυρώσεις κενού (ζωικά κύτταρα) ή πλασμοδέσματα (φυτικά κύτταρα) που είναι μικροσκοπικά κανάλια που συνδέουν γειτονικά κύτταρα. Τα μικρά μόρια σηματοδότησης και τα ιόντα μπορούν να κινηθούν μέσω αυτών των καναλιών, ενώ τα μεγάλα μόρια δεν μπορούν.

Ως αποτέλεσμα, τα μόρια σηματοδότησης είναι σε θέση να μεταδώσουν την κατάσταση ενός κυττάρου στον γείτονά του. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει σε μια ομάδα κυψελών να έχει συντονισμένες αποκρίσεις σε ένα σήμα που λαμβάνει ένα κελί.

Μια άλλη μορφή άμεσης σηματοδότησης από κύτταρο σε κύτταρο περιλαμβάνει τη σύνδεση δύο κυττάρων μεταξύ τους, λόγω των συμπληρωματικών πρωτεϊνών που βρίσκονται στις επιφάνειές τους. Αυτή η αλληλεπίδραση προκαλεί το σχήμα μιας ή και των δύο πρωτεϊνών να αλλάξει για να μεταδώσει ένα σήμα. Αυτή η διαδικασία εξυπηρετεί σημαντικές λειτουργίες στο ανοσοποιητικό σύστημα.

Περαιτέρω ανάγνωση

• Προθέματα χημείας
• Νόμος Beer-Lambert
• Κανόνες ασφάλειας εργαστηρίου