یک سیستم زنده، چه به سادگی یک موجود تک سلولی و چه به پیچیدگی یک انسان، همه ما به ارتباط نیاز داریم و دائماً از محیط اطراف خود آگاه هستیم. هیچ سلولی در انزوا زندگی نمی کند. یک ارگانیسم تک سلولی وجود مواد مغذی، مواد سمی را در اطراف حس می کند. با دیگران ارتباط برقرار کنید، به عنوان مثال برای اهداف پخش. در موجودات چند سلولی، سلول ها باید با هم ارتباط برقرار کنند تا پاسخی هماهنگ ایجاد کنند که به طور کلی به نفع ارگانیسم باشد. ارتباطات سلولی؛ انتقال سیگنال از طریق فرآیندی به نام سیگنالینگ سلولی رخ می دهد، یعنی. با تولید، ارسال و دریافت سیگنال.
سیگنالینگ سلولی / انتقال سیگنال
Transduction – که در لغت به معنای تبدیل از یک شکل به شکل دیگر است (“هدایت یا عبور”). سیگنالینگ سلولی / انتقال سیگنال به تمام فرآیندهای بیوشیمیایی اشاره دارد که توسط آن سلول‌ها سیگنال‌های خارج سلولی را که از فراتر از غشای پلاسمایی منشأ می‌گیرند به تغییراتی که در داخل سلول‌ها رخ می‌دهد و با هم پاسخ‌های سلولی خاصی را ایجاد می‌کنند، ترجمه می‌کنند. انتقال سیگنال شامل مجموعه ای از رویدادهای مولکولی است که سیگنال های خارجی مختلف را برای تولید پاسخ شناسایی، تقویت و ادغام می کند.
اصل سیگنال دهی سلولی
هدایت سیگنال با دریافت سیگنال، پردازش/تقویت آن برای کنترل هدف میانجیگری کنید. آنها سیگنال های خارجی مختلف را شناسایی، تقویت و ادغام می کنند تا پاسخ هایی مانند تغییرات در فعالیت آنزیم، بیان ژن یا فعالیت کانال یونی ایجاد کنند.
بنابراین آنها را می توان به سه مرحله تقسیم کرد. دریافت، انتقال و پاسخ.
1. پذیرایی
انتقال سیگنال با یک سیگنال شیمیایی، فیزیکی یا الکتریکی آغاز می شود. هنگامی که یک مولکول سیگنال دهنده به پروتئین گیرنده متصل می شود، باعث تغییر شکل آن می شود (تغییرات ساختاری/ ساختاری). بنابراین، می تواند با سایر مولکول های درون سلولی تعامل داشته باشد. گیرنده ها می توانند؛
[I] گیرنده های غشایی
غشاء با اتصال مولکول سیگنال دهنده (لیگاند) که به عنوان یک محرک ظاهر می شود، عمل می کند. از آنجایی که بیشتر فرآیندهای بدن با واکنش شیمیایی دریافتی از محیط یا غذا شروع می شود، این سیگنال های شیمیایی نامیده می شوند. لیگاندها. در پاسخ گیرنده های غشایی با لیگاندها، تولید سیگنال دوم رخ می دهد که به عنوان پیام رسان دوم شناخته می شود.
[II] گیرنده های داخل سلولی
آنها در داخل سلول، یا در سیتوپلاسم یا در هسته سلول هدف (سلولی که سیگنال را دریافت می کند) یافت می شوند. پیام رسان های شیمیایی که آبگریز یا بسیار کوچک هستند (مثلاً هورمون های استروئیدی) می توانند از غشای پلاسمایی عبور کرده و به گیرنده های داخل سلولی متصل شوند. پس از اتصال، آنها توسط مولکول سیگنال فعال می شوند. بنابراین، گیرنده فعال شده می تواند پاسخ سلولی را آغاز کند. به عنوان مثال، تغییر در بیان ژن.
2. انتقال
ترانسدوشن به انتقال سیگنال ها اشاره دارد. این توالی سیگنال ها را برای برهمکنش های مولکولی از گیرنده ها کنترل می کند. تقویت سیگنال توسط شبکه آنزیمی انجام می شود. این آنزیم ها به روش های خاصی برای ایجاد یک پاسخ فیزیولوژیکی دقیق عمل می کنند. به طور کلی، یک مسیر سیگنالینگ فسفوریلاسیون چندین پروتئین خاص سلول هدف است که فعالیت آنها و در نتیجه فعالیت سلول را تغییر می دهد. به این ترتیب، گیرنده فعال شده با ماشین سلولی تعامل می کند و سیگنال دوم یا تغییری در فعالیت پروتئین سلولی ایجاد می کند. فعالیت متابولیک سلول هدف دستخوش تغییر می شود.
3. پاسخ دهید
به طور معمول، پاسخ شامل حذف سیگنال است که اغلب پاسخ سلولی را خاتمه می دهد. با این حال، انتقال سیگنال همچنین ممکن است شامل کنترل رفتار پروتئین ها در آبشار باشد که به نوبه خود آنها را تنظیم می کند (روشن یا خاموش شدن مانند یک سوئیچ). بنابراین، مسیرهای سیگنالینگ سیگنال را برای تنظیم سلول از طریق تقسیم سلولی یا آپوپتوز (مرگ برنامه ریزی شده سلولی) تحریک می کنند.
[Source of Figure 1: Alberts, Bruce, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walter. Molecular Biology of the Cell]
انواع مسیرهای انتقال سیگنال
مکانیسم های جهانی تنظیم سلولی توسط زیست شناسان کشف شده است که شامل همان مجموعه کوچکی از مکانیسم های سیگنال دهی سلولی است. این شواهد بیشتری برای ایجاد رابطه تکاملی همه زندگی فراهم می کند. بسته به مسافتی که مولکول سیگنالینگ باید طی کند، انواع مختلفی از سیگنال دهی وجود دارد. داخل سلولی و خارج سلولی.
با این حال، سلول‌ها مستقیماً با یکدیگر تعامل دارند و نیاز به تماس سلول-سلول یا غیرمستقیم از طریق مولکول‌های ترشح شده توسط یک سلول واحد دارند که سپس به سلول‌های هدف منتقل می‌شوند. جزئیات چندین سیستم انتقال سیگنال نماینده طبقه بندی شده بر اساس نوع گیرنده. اگرچه تحریک و پاسخ به هر سیگنال متفاوت است، مکانیسم های کلی یا ویژگی کلی انتقال سیگنال برای همه مشترک است. برای نشان دادن این ویژگی های کلی سیستم های سیگنالینگ، شش نوع گیرنده اصلی.
1. گیرنده های جفت شده با پروتئین G
گیرنده های جفت شده با پروتئین G به طور غیر مستقیم آنزیم هایی را فعال می کنند که پیام رسان های دوم درون سلولی را تولید می کنند. آنها از طریق پروتئین های متصل شونده به GTP یا پروتئین های G برای انجام این کار ترکیب می شوند. به عنوان مثال – سیستم گیرنده آدرنرژیک که اپی نفرین (آدرنالین) را تشخیص می دهد.
2. گیرنده های تیروزین کیناز
تیروزین کینازها گیرنده های غشای پلاسمایی هستند که آنزیم نیز هستند. آنها توسط لیگاند خارج سلولی آن فعال می شوند به طوری که فسفوریلاسیون چندین پروتئین سیتوزولی یا غشای پلاسما را کاتالیز می کند. مثلا؛ گیرنده مبتنی بر انسولین – گیرنده فاکتور رشد اپیدرمی (EGFR) دیگری است.
3. گوانیلیل گیرنده های سیکلاز
گیرنده های گوانیلیل سیکلاز نیز گیرنده های غشای پلاسمایی هستند که دامنه سیتوپلاسمی آنزیمی دارند. آنها با واسطه دوم درون سلولی گوانوزین مونوفسفات حلقوی (cGMP) ترکیب می شوند. cGMP یک پروتئین کیناز سیتوزولی است که پروتئین های سلولی را فسفریله کرده و در نتیجه فعالیت آنها را تغییر می دهد.
4. کانال های یونی دروازه ای
سیگنالینگ کانال یونی: بررسی مختصر
پس از اتصال لیگاندهای شیمیایی یا تغییر در پتانسیل گذر غشا، کانال های یونی دریچه ای غشای پلاسمایی باز و بسته شدن را کنترل می کنند، بنابراین می توان آنها را به عنوان کانال های دروازه ای نامید. اینها ساده ترین مبدل های سیگنال هستند. به عنوان مثال، کانال یونی گیرنده استیل کولین در انتقال عصبی.
5. گیرنده های چسبندگی (اینتگرین)
اینتگرین سیگنالینگ: مروری کوتاه
گیرنده های چسبندگی، به عنوان مثال، با اجزای ماکرومولکولی ماتریکس خارج سلولی تعامل دارند. کلاژن و دستورالعمل هایی به سیستم اسکلتی سلولی می دهد. در نتیجه مهاجرت سلولی یا چسبندگی به ماتریکس اتفاق می افتد.
6. گیرنده های هسته ای که به لیگاندهای خاص (مانند هورمون استروژن) متصل می شوند و سرعت رونویسی و ترجمه ژن های خاص به پروتئین های سلولی را تغییر می دهند.
[Source of Figure 2: Lehninger, Albert L., Cox, Michael M. Nelson, David L. Lehninger Principles of Biochemistry]
منابع
- JM، Tymoczko JL، Stryer L. بیوشیمی. ویرایش پنجم. نیویورک: WH Freeman; 2002. فصل 15، مسیرهای انتقال سیگنال: مقدمه ای بر متابولیسم اطلاعات.
- Lehninger, Albert L., Cox, Michael M. Nelson, David L. Lehninger Principles of Biochemistry. نیویورک: WH Freeman، 2008 pp433-484
- آلبرتز، بروس، الکساندر جانسون، جولیان لوئیس، مارتین راف، کیت رابرتز و پیتر والتر. زیست شناسی مولکولی سلول. نیویورک: علوم گارلند، 2002. صفحات 813-831
- لودیش، هاروی اف. زیست شناسی سلولی مولکولی. نیویورک: WH Freeman and Co، 5هفتم نسخه 533-540 ص
- https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Ancillary_Materials/Worksheets/Biology_Tutorials/Signal_Transduction
- https://www.tocris.com/cell-biology/signal-transduction#:~:text=Signal%20transduction%20 (همچنین%20known%20as,initiated%20by%20cell%2Dsurface%20receptors.
- https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/signal-transduction
- https://biologydictionary.net/signal-transduction/
