Məlumat

14.1: Siqnalların ötürülməsinə giriş - Biologiya

14.1: Siqnalların ötürülməsinə giriş - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Hüceyrələrarası əlaqənin üç əsas rejimi var. Bunlar

  1. iki qonşu hüceyrənin membranlarına bağlanmış siqnal molekulları arasında birbaşa əlaqə;
  2. qısa məsafələrdə yayılan qısa mənzilli həll olunan siqnallar və
  3. bədəndə hər hansı bir yerə daşınmaq üçün dövriyyəyə salınan uzun məsafəli həll olunan siqnallar.

Juxtacrine siqnalizasiya nümunəsi bəzi hüceyrə yapışması və ya ECM zülallarının, məsələn, laminin kimi, hüceyrənin yalnız onların üzərində hərəkət etməsinə imkan vermir, həm də artan hərəkətliliyi təşviq etmək üçün siqnal kimi çıxış edir. Bu, çox güman ki, hərəkət edən hüceyrədə inteqrin reseptorlarının aktivləşməsi ilə baş verir, daha sonra aktivlik dəyişikliyinə nail olmaq üçün hüceyrənin qalan hissəsində dəyişiklikləri başlatır və əlaqələndirir. Başqa bir nümunə, embrion modelləşdirmədə istifadə olunan Delta-Notch yoludur.

Siqnal hüceyrəsindəki transmembran zülalı olan Delta, qəbul edən hüceyrənin reseptoru olan Notch ilə birləşir. Notch onun konformasiyasını dəyişdirir, sitoplazma sahəsinin g-sekretaz tərəfindən kəsilməsinə imkan verir. Sonra sitoplazma sahəsi nüvəyə köçür və burada CSL ilə bağlanaraq aktivləşdirici transkripsiya faktoru kimi çıxış edir. Şəkil (PageIndex{1})B-də təsvir edilən nümunədə, bir hüceyrədə deltanın stoxastik yüksəldilməsi ətrafdakı hüceyrələrdə çentikləri aktivləşdirir və bu da onlar üçün xüsusi fərqlənmə yolunu aktivləşdirir. Beləliklə, mərkəzi hüceyrə saç hüceyrəsi kimi hissiyyatlı neyron ola bilər, onu əhatə edənlər isə glia kimi dəstəkləyici hüceyrələrdir. Bu tip siqnal neyronların (və ya digər hüceyrənin) ifadəsinə bir boşluq nümunəsi qoyur.

Delta-Notch yolu yaxşı xarakterizə olunur və yuxarıdakı paraqrafda təsvir ediləndən bir qədər daha mürəkkəbdir. Notch-in parçalanması iki proteaz və iki sahəni əhatə edir. Notch sitoplazmik domeni CSL-yə bağlandıqdan sonra, CSL-yə bağlı bir sıra korepressorları yerindən qoyur və həmçinin MAM-ı (Mastermind-1) koaktivator kimi işə götürür. MAM, hədəflənmiş genlərin transkripsiyasını daha da artırmaq üçün histon asetilazalarını işə götürür, eyni zamanda ubiquitin vasitəçiliyi ilə məhv edilməsi üçün Notch sitoplazmik domeninin hədəflənməsi prosesini başlatan kinazaları işə götürür. Notch ilə idarə olunan genlərin ifadəsi beləliklə, öz-özünə tənzimlənir və Delta artıq mövcud olmadıqdan dərhal sonra sönür. R.A.-da nəzərdən keçirilmişdir. Kovall, Curr. Rəy. Struktur. Biol. 17: 117-27, 2007.

Yaxın qonşulardan gələn diffuziya məhdud siqnalları deyilir parakrin siqnal verir və bəzən siqnallar birbaşa siqnalı ifraz edən hüceyrənin reseptorlarına təsir edə bilir. avtokrin siqnalizasiya. Parakrin siqnalları yalnız siqnal yolunu aktivləşdirmək üçün kritik konsentrasiyadan yuxarı hüceyrəyə bağlana bildikdə aktivdir. Buna görə də, siqnallar mənbədən uzaqlaşdıqca, bir kəsmə var, ondan kənarda siqnalın konsentrasiyası qəbuledici hüceyrəni aktivləşdirmək üçün kifayət deyil. Böyümə amilləri çox vaxt parakrin siqnallardır. Onlar tez-tez böyüməyi təşviq etsələr də, çox vaxt sağ qalma faktorlarıdır. Bu kontekstdə, Sinir Böyümə Faktoru (NGF) hədəf hüceyrələr tərəfindən ifraz olunur və daha sonra sağ qalmaları üçün NGF təmin edərək düzgün əlaqə quran neyronları mükafatlandırır. Yanlış istiqamətə gedən neyronlar NGF əldə edə bilmirlər və sağ qalmırlar, bu, səmərəliliyi və sinir sistemində daha yaxşı siqnal: səs-küy nisbətini artırır.

Endokrin siqnalizasiya mahiyyətcə bütün bədən siqnalıdır. Hormon istehsal edən vəzi tərəfindən istehsal olunan bir siqnal, bədənin demək olar ki, hər hansı bir hüceyrəsi üçün əlçatan olduğu qan dövranına salınır. Əlbəttə ki, hər hüceyrə hormona cavab verməyəcək: hüceyrələrarası siqnalın hər hansı digər halında olduğu kimi, cavab da tamamilə reseptorlardan asılıdır, buna görə də yalnız siqnalı tanıyan reseptorları olan hüceyrələr reaksiya verəcəkdir. Məsələn, estrogen dövriyyəyə buraxılır, lakin qadınlarda estrogen səviyyələri əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdikdə yalnız bəzi orqanlar əhəmiyyətli təsir göstərir. Əksər toxumalar təsirlənmir. Endokrin siqnallar limfa kimi digər hüceyrədənkənar mayelərdə dövr edə bilər.


12. Siqnalların ötürülməsinə giriş

Siqnalın ötürülməsi • hüceyrə səthi reseptorları vasitəsilə hüceyrə xaricindən molekulyar siqnalların hüceyrəyə ötürülməsi. Siqnal ötürülməsi ya səbəb olur:

  • hüceyrə daxilində hadisələrin və ya biokimyəvi dəyişikliklərin şəlaləsi
    • o biokimyəvi dəyişiklikləri başlatan reseptorlar bunu ya daxili enzimatik fəaliyyətlərlə (reseptorun özündə) və ya hüceyrədaxili messencer molekullarını aktivləşdirməklə həyata keçirirlər.

    Bu niyə vacibdir? Reseptorların aktivləşdirilməsi zamanı baş verən hüceyrə hadisələrinin müəyyən edilməsi siqnalı gücləndirən (artıran) və ya azaldan (azaldan) farmakoloji vasitələrin layihələndirilməsi üçün lazımdır. Məsələn, müəyyən siqnal yolları xərçəng hüceyrələrində həddindən artıq aktivləşir. Bu şişirdilmiş siqnalların yatırılması xərçəngdə hüceyrə proliferasiyasını azaltmağın bir yolu ola bilər.

    Siqnalın ötürülməsinin məqsədi

    • Siqnal gücləndirilməsi • siqnalın artırılması ki, sinapsda kiçik miqdarda neyrotransmitterlər tərəfindən minimal reseptor işğalı əhəmiyyətli hüceyrə reaksiyaları yaradır.

    • Siqnalın zəifləməsi • fizioloji homeostazı qorumaq üçün anormal yüksək siqnalın azalması. Nümunə olaraq, presinaptik sinir ucundakı reseptorların sinapsdakı yüksək səviyyəli nörotransmitterə daha çox neyrotransmitter buraxılmasını (avtomatik reseptorlar) azaltmaqla necə cavab verməsi göstərilir.
      • Əks əlaqənin qarşısının alınması:
        Siqnal ötürülməsinin çıxışı siqnal prosesinin özünü azaltmaq üçün bir siqnal kimi istifadə olunur (bu adətən hüceyrədaxili mesajlaşmaların istehsalını məhdudlaşdıracaq)

      Siqnalın ötürülməsinin növləri

      • Avtokrin
      • Parakrin
      • Endokrin

      Avtokrin • Hüceyrə kimyəvi xəbərçi və ya hormon ifraz edir, sonra həmin hüceyrədəki reseptorları aktivləşdirir.

      Parakrin • hüceyrə kimyəvi xəbərçi və ya hormon ifraz edir, bu da daha sonra yaxınlıqdakı hüceyrədə hüceyrə səthi reseptorlarını aktivləşdirir.

      • Yaxşı bir nümunə, neyronların neyrotransmitterlər vasitəsilə əlaqə qurduğu sinaptik ötürülmədir.

      Endokrin • Hüceyrə uzaq bir hədəf hüceyrəyə çatmaq üçün qan axını ilə nəql edilməli olan kimyəvi xəbərçi və ya hormon ifraz edir.

      • Neyroendokrin hüceyrələr neyron girişini (sinir hüceyrələri və ya neyrosekretor hüceyrələr tərəfindən buraxılan neyrotransmitterlər) alır və bu girişin nəticəsi olaraq qan dövranına mesaj molekullarını (hormonlar) buraxır.

      Misalinsulin mədəaltı vəzinin beta hüceyrələri tərəfindən sintez edilir və ifraz olunur, qana buraxılır və bütün bədən hüceyrələrinə daşınır. İnsülin daha sonra bu hüceyrələr üzərindəki reseptorlarını stimullaşdırır ki, qlükoza daşıyıcılarının ifadəsinə gətirib çıxaran hadisələr şəlaləsini başlatsın və hüceyrələrin enerjidən istifadə etmək üçün qlükozanı qəbul etməsinə imkan verir.

      Siqnalın ötürülməsi yolları həmişə xətti olmur.

      • Konvergensiya • bir-biri ilə əlaqəsi olmayan müxtəlif reseptorlardan gələn siqnallar mümkün olduqda bir nöqtədə cəmləşmək və ümumi effektorları aktivləşdirin.
      • Divergensiya • tək reseptordan gələn siqnal bir neçə effektoru aktivləşdirə bildikdə.
      • Qarşılaşma • müxtəlif siqnallar digər siqnalların istehsalını artırdıqda və ya azaldıqda

      Effektor • Siqnalın son hədəfi. Məsələn, ürək sinir terminallarından sərbəst buraxılan norepinefrin effektidir.

      Siqnal ötürən messencerlərin növləri

      1. İlk elçilər • agonistlər (yəni hormonlar, neyrotransmitterlər, farmakoloji agonistlər)
      2. İkinci Elçilər • reseptorlarda qəbul edilən siqnalları ötürən molekullar (yəni, cAMP, cGMP, DNT bağlaması, ionlar)
      3. Üçüncü Elçilər • (yəni, ionlar, protein kinazaları)

      Əsas Xüsusiyyətlər

      • Yeni terapevtik müdaxilələrin axtarışı da daxil olmaqla, hüceyrə biologiyasının mərkəzi və biotibb üçün əsas olan mövzuya dair dərin fikir
      • Zəngin fizioloji və patoloji kontekstlərə daxil edilmiş əsas siqnal hadisələri
      • Əsas mövzuların başa düşülməsinə kömək etmək üçün geniş konseptual rəngli sənət əsərləri
      • Molekulyar quruluşun zülal funksiyasını və hüceyrəaltı lokalizasiyanı necə təyin etdiyinə xüsusi diqqət yetirilir
      • Birmənalı protein adlarının (simvollarının) aparıcı protein və gen verilənlər bazası ilə razılaşdırılması, öyrənənə internetdə kəşfiyyatını genişləndirməyə imkan verir.

      T HÜCƏRİYYƏTİNİN ANTİGEN RESEPTORUNUN SİQNALI KEÇİRİLMƏ YOLLARI

      mücərrədT hüceyrə antigen reseptoru (TCR) T limfositlərinin aktivləşməsini və böyüməsini tənzimləyir. TCR tərəfindən tetiklenen ilkin membran proksimal hadisəsi hüceyrə zülallarının nəticədə fosforlaşması ilə protein tirozin kinazlarının aktivləşdirilməsidir. Bu biokimyəvi cavab TCR-ni lipid mübadiləsini tənzimləyən fermentlər, GTP bağlayan zülallar, serin/treonin kinazları və adapter molekulları da daxil olmaqla müxtəlif siqnal ötürülməsi molekulları ilə birləşdirir. Hüceyrədaxili siqnal mexanizmlərinin öyrənilməsinin son məqsədi reseptor funksiyası üçün müəyyən biokimyəvi hadisənin funksional nəticələrini anlamaqdır. Sitokin geninin ekspressiyasına nəzarət TCR-yə immun cavabları idarə etməyə imkan verən mexanizmlərdən biridir. Müvafiq olaraq, bu araşdırmanın bir məqsədi TCR-nin nüvə hədəfləri ilə əlaqələndirilməsində müxtəlif TCR siqnal ötürülməsi yollarının rolunu müzakirə etməkdir: sitokin genlərinin ifadəsini idarə edən transkripsiya amilləri.


      OMNAMO BİOLOGİYA KONSEPTLERİ

      Siqnal ötürülməsinə giriş
      Bu gündən başlayaraq və təxminən iki həftə davam edərək, hüceyrələrin ətraf mühitdəki dəyişiklikləri hiss etməsi və onlara reaksiya vermə yollarını müzakirə edəcəyik. Bu mövzuya giriş olaraq, hüceyrələrdə siqnal ötürülməsi və ikinci mesajlaşma sistemləri haqqında nə bildiyinizi soruşum.
      Siqnal ötürülməsinin təfərrüatlarında asanlıqla itirilə bilər, çünki hüceyrələrin siqnallara cavab vermək üçün istifadə etdiyi bir çox fərqli yol var və hər bir yol haqqında öyrənmək üçün bir çox detal var. Beləliklə, spesifikasiyalar qarşısında çaşqın olmaq və yadda saxlamaq lazım olan ən vacib şey olan ümumi prinsipləri gözdən qaçırmaq asandır. Kitab ümumi prinsiplərin tədqiqi ilə başlamağa cəhd edir, lakin mən hiss edirəm ki, bu, yalnız qismən müvəffəq oldu, çünki mən ilkin xüsusiyyətləri əldə edəndə daha yaxşı öyrənirəm, sonra böyük mənzərəni əldə etmək üçün geri addımlayıram. Onlar böyük şəkil çəkməyə çalışdıqda, konkret nümunələr olmadan izləmək mənim üçün çətindir, lakin bəziləriniz bunu faydalı yanaşma hesab edə bilər.
      Hüceyrənin üzləşdiyi problemi nəzərdən keçirərək başlayaq. Bir çox hüceyrə çoxhüceyrəli orqanizmin hissələridir. Orqanizmlərin yaşaya bilməsi üçün hüceyrələr bir vahid kimi fəaliyyət göstərməlidir, yəni digər hüceyrələrin etdiyi şeylərə reaksiya verməli və uyğunlaşa bilməlidir. Məsələn, yemək yeyirsinizsə, qanınızdakı insulinin səviyyəsi yüksəlir, bu da glikogen və digər enerji saxlama molekullarının sintez sürətini artırır. Bunun funksional dəyəri aydındır - əgər yeyirsinizsə, qida müvəqqəti olaraq bol olur və hüceyrələrin enerji üçün onu parçalamalı olduqları zaman yeməklər arasında götürüb saxlamaları məna kəsb edir. Bəs insulin ifraz edən hüceyrələr qanda şəkərin səviyyəsinin dəyişməsini necə tanıyır və reaksiya verir? Qaraciyər kimi saxlama hüceyrələri insulinin varlığını necə tanıyır və maddələr mübadiləsini saxlama istiqamətinə çevirir? Hüceyrələrin bədəndə və ya onun ətrafında dəyişən şərtlərə cavab verməsi lazım olan digər nümunələri düşünə bilərsinizmi? Ümumi nöqtə aydındır ki, mürəkkəb bir orqanizmdə hüceyrələrin bir-biri ilə bəzən yerli, bəzən də uzaq məsafələrdə əlaqə saxlaması lazımdır. Hətta bəzi sərbəst yaşayan, maya və ya bakteriya kimi təkhüceyrəli orqanizmlər bəzən qarşılıqlı əlaqəyə girməli və fəaliyyətlərini koordinasiya etməlidirlər, buna görə də onların ətraf mühiti aşkar etmək və reaksiya vermək üçün sistemlərə ehtiyacı var. Bu hüceyrə-hüceyrə əlaqəsi prosesləri yerli olaraq, məsələn, sinir sistemində və ya çox uzun məsafələrdə baş verə bilər, lakin onların işləmə prinsipləri bütün hallarda çox oxşardır (bax. Şəkil 20-1 Lodish et al. Hüceyrə-hüceyrə siqnalının siniflərinə ümumi baxış.)
      Əlbəttə ki, bu prosesi idarə etməkdə hüceyrələr üçün problem var. Budur. Hüceyrənin iş hissəsi olan fermentlər və genlər onun daxilindədir, hüceyrənin cavab verməli olduğu şərtlər onun xaricindədir və aralarında keçməsinə imkan verən çox yüksək seçiciliyə malik plazma membranı var. Bəs məlumat hüceyrənin xaricindən içəriyə necə daxil olur?
      Ümumiyyətlə, hüceyrədən kənarda “Məlumat” dedikdə, demək istədiyim şey hüceyrədənkənar mayedə bir və ya bir neçə kimyəvi maddənin konsentrasiyasıdır. Daha əvvəl qeyd etdiyim misalda anbar hüceyrələrini əhatə edən qanda əvvəlkindən daha çox yeməkdən sonra insulin konsentrasiyası var. Hüceyrə insulin konsentrasiyasındakı bu dəyişikliyi necə aşkarlaya və reaksiya verə bilər?
      Prinsipcə, hüceyrədən kənar konsentrasiyanın dəyişməsinin hüceyrənin içərisinə təsir göstərə biləcəyi iki yol var - hər ikisi hüceyrə daxilində bir və ya daha çox molekulun konsentrasiyasının dəyişməsini əhatə edir. Yəni bu siqnal və cavab prosesinin mahiyyəti ondan ibarətdir ki, hüceyrədən kənarda hansısa molekulun konsentrasiyası dəyişdikdə, hüceyrə daxilində hansısa molekulun konsentrasiyası da dəyişir. Hüceyrə daxilində konsentrasiyası dəyişən molekul hüceyrədən kənarda olan molekulla ya eyni, ya da ondan fərqli ola bilər.
      Bunun işləməsinin ən asan yolu konsentrasiyanın hüceyrədən kənarda yüksəlməsi və ya düşməsi və molekulun membranı keçərək içəridəki konsentrasiyasının xaricdəki konsentrasiyası ilə mütənasib olmasıdır. Məsələn, hüceyrə xaricində insulin konsentrasiyası artarsa, o, membranı keçərək hüceyrə daxilində insulinin konsentrasiyasını artıra bilər. Bununla belə, bildiyiniz kimi, bununla bağlı problem var. Əsasən qan və ya şirə olan suda həll olunan molekullar hidrofobik membranı keçməkdə yaxşı deyil. Beləliklə, insulin kimi orta ölçülü bir protein membrandan asanlıqla yayıla bilməyəcək, nə də başqa bir protein və ya qütb molekulu. Beləliklə, membranların kimyəvi xassələri hüceyrədənkənar xəbərçi molekulun diffuziya yolu ilə hüceyrəyə daxil ola biləcəyini ehtimal etmir. Ancaq bu qaydanın bir istisnası var, o da hidrofobik olan xəbərçilərin hüceyrə membranını keçərək hüceyrəyə daxil ola bilməsidir. Və yəqin ki, bildiyiniz kimi, steroid hormonlar adlanan müəyyən bir hormon sinfi kifayət qədər hidrofobikdir və onlar membranı nisbətən asanlıqla keçə bilirlər. Kimyəvi cəhətdən bu hormonlar, bildiyiniz kimi, heyvan hüceyrə membranlarının ümumi tərkib hissəsi olan xolesterolun bütün törəmələridir, buna görə də membranı nisbətən asanlıqla keçirə bilirlər (Şəkil 20-2.). Bu sinifdə olan hormonlara cinsi hormonlar - estrogen və testosteron, vitamin D, A vitamini, kortikosteron, aldosteron və s. daxildir. Bundan əlavə, bu yaxınlarda müəyyən edilmişdir ki, NO və CO kimi müəyyən qazlar hüceyrə hüceyrəsi kimi fəaliyyət göstərə bilər. siqnal molekulları bu membranlar vasitəsilə kifayət qədər asanlıqla yayılır. Beləliklə, bu nisbətən nadir hallarda hüceyrədaxili siqnal hüceyrədənkənar siqnal ilə eynidir. Yəni eyni molekul membranın hər iki tərəfində məlumat daşıyır və qanda hormonun səviyyəsinin artması birbaşa hüceyrə daxilində artıma gətirib çıxarır.
      Əksər hormonlar isə hidrofilik və ya böyük və ya hər ikisidir, buna görə də onlar plazma membranından yaxşı keçmirlər. Ancaq müəyyən mənada onların işləmə üsulu steroid hormonları ilə eynidir, onların hüceyrə xaricində olması hüceyrə daxilində (başqa) molekulun səviyyəsinin artmasına səbəb olur. Bu halda isə dəyişiklik birbaşa deyil, dolayı yolla həyata keçirilir. Yəni, xəbərçi molekul, nə olursa olsun, əvvəlcə ayrılmaz membran zülalı olan reseptor zülalına bağlanmalıdır. Bunlara messencer-hormonun, neyrotransmitterin, böyümə faktorunun və s hüceyrə səthinin reseptoru--reseptor zülalının konformasiyasının dəyişməsinə səbəb olur ki, bu da öz növbəsində membranın sitoplazmatik üzü ilə əlaqəli fermenti aktivləşdirir. Aktivləşdirildikdən sonra bu ferment öz reaksiyasının məhsulunun hüceyrədaxili konsentrasiyasını yüksəldən reaksiyanı kataliz edə bilər və bu məhsul hüceyrədənkənar xəbərçi molekul tərəfindən hüceyrəyə çatdırılan məlumatın daxili formasını əks etdirir. Buna görə də bu daxili molekul bəzən "ikinci elçi" adlanır.
      Siqnal verən molekullar (müxtəlif adlarla "hormonlar", "neyrotransmitterlər", "sitokinlər", "böyümə faktorları" və s.) digər hüceyrələr üzərində hərəkət etmək üçün onları istehsal edən hüceyrələrdən necə çıxırlar? Yaxşı, əsasən onlar artıq müzakirə etdiyimiz vezikulyar sərbəst buraxılma yolları vasitəsilə ifraz olunurlar. Yəni, ifrazat vezikülləri plazma membranı ilə birləşərək, məzmunlarını hüceyrənin xarici hissəsinə buraxırlar və bu məzmunlara siqnal molekulları daxildir. Bəzi siqnal molekulları asetilkolin, qlutamat, norepinefrin və s. kimi kiçik üzvi birləşmələrdir ki, onlar sitozolda hazırlanır və sonra vezikül membranındakı zülallar tərəfindən aktiv daşınma yolu ilə ifrazat veziküllərinə aparılır. Digər siqnal molekulları ya zülallar, ya da peptidlər adlanan əlaqəli amin turşularının qısa hissələridir. Bunlar əsasən kobud ER-də ribosomlarda hazırlanır və Golgi aparatında ifrazat veziküllərinə qablaşdırılır. Çox vaxt bu zülallar onları ifrazat veziküllərinin içərisində daha kiçik, daha aktiv molekullara parçalayan proteazlarla birlikdə qablaşdırılır. Bu, məsələn, insulin (Şəkil 17-42), eləcə də adrenokortikotropin (ACTH) kimi bir çox digər siqnal molekulları ilə baş verir. Onlar daha böyük bir zülalın bir hissəsi edilir, sonra bu prekursor zülal aktiv hormon istehsal etmək üçün proteazlar tərəfindən qismən parçalanır. Bu siqnal molekullarının ifrazı ola bilər konstitutiv (yəni, davamlı), lakin çox vaxt olur tənzimlənir. Yəni, insulin, neyrotransmitterlər və s. kimi əksər hormonlar üçün olduğu kimi, hüceyrə ifraz olunan siqnal molekulunu ehtiva edən vezikülün sərbəst buraxılması üçün stimullaşdırılmalıdır.
      Siqnalın qəbuledici ucunda olan hüceyrələri nəzərdən keçirməyə qayıtsaq, ümumi sxem ondan ibarətdir ki, başqa bir hüceyrə tərəfindən buraxılan xarici xəbərçi maddə cavab verən hüceyrə daxilində bəzi molekulun hüceyrədaxili konsentrasiyasını artırmaq üçün fəaliyyət göstərir. Nə olsun? Yəni bunun artması necədir daxili molekul hüceyrəyə təsir edir? Bunu iki yoldan birində edir. Ya hüceyrədə mövcud olan spesifik zülalların sayını dəyişir, ya da mövcud zülalların (və bəzən hər ikisinin) fəaliyyətini dəyişir. Mövcud zülalların fəaliyyətini dəyişdirmək üçün molekul ya birbaşa mövcud zülala bağlanır və allosterik effektor, ya da aktivliyini dəyişən mövcud zülalın kovalent modifikasiyasına səbəb olur. Xüsusilə, bütün məlum hüceyrə səthi reseptorları hüceyrə daxilində zülallara fosfat qrupları əlavə edən fermentlər sinfini birbaşa və ya dolayı yolla aktivləşdirir. "protein kinazları" hüceyrədaxili zülalların formasını və fəaliyyətini dəyişdirir və bununla da hüceyrədə baş verən prosesləri dəyişir.
      Hüceyrədəki zülalların miqdarını dəyişdirmək üçün xəbərçi molekul zülalların əmələ gəlmə sürətinə təsir etməlidir. Yəni, zülal üçün genin RNT-yə kopyalanma sürətini və ya RNT-nin zülala və ya hər ikisinə kopyalanma sürətini dəyişdirməlidir. Bu effektor molekulların əksəriyyəti gen ifadəsi səviyyəsində fəaliyyət göstərir, yəni transkripsiya sürətini dəyişdirirlər.
      Nümunə olaraq steroid hormonlarının nümunəsinə qayıdaq, məsələn, transkripsiya səviyyəsində öz təsirini göstərən hormonlar.. Steroid hormonların demək olar ki, hamısı hüceyrədə bəzi zülalların sintez sürətini dəyişdirərək fəaliyyət göstərir. Bunun baş verməsi belədir. Qandakı steroidlər daşıyıcı zülallara (onları qandakı sulu mühitdən qoruyan) bağlıdır. Bir şəkildə hormonlar daşıyıcı zülaldan ayrıla və plazma membranı vasitəsilə yayıla bilər (Şəkil 20-2a). Hüceyrənin içərisində olduqda, hormon reseptoru adlanan xüsusi bir zülala bağlanırlar. Bədənin yalnız bəzi hüceyrələri bu reseptoru yaradacaq və buna görə də yalnız onlar hormona cavab verəcəklər - məsələn, testosteron reseptorları bəzi hüceyrələrdə mövcuddur, lakin hamısında deyil və yalnız reseptoru olan hüceyrələr testosterona cavab verə bilər. .
      Steroid hormon reseptorları normal olaraq sitoplazmada olur, lakin hüceyrədə reseptoru bağlayan liqand olduqda, reseptor molekulları ligandı bağlayır və tez-tez başqa reseptor molekulunu bağlayır, dimer əmələ gətirir və sonra nüvəyə köçürülür (şək. 10). -67). Hormon-reseptor kompleksi nüvəyə daxil olduqda, həmişə müəyyən genlərin tənzimləyici bölgəsi ilə əlaqəli olan DNT-də müəyyən ardıcıllıqla bağlana bilər. Bu ardıcıllıqlar müəyyən bir reseptor tərəfindən aktivləşdirilmiş bütün genlər üçün nisbətən sabitdir və onlara steroid hormon cavab elementləri deyilir. Reseptorun hormon bağlayan sahəsi nüvəyə bu translokasiya üçün zəruridir (şək. 10-66), çünki hüceyrələrə steroid əlavə edildikdə onun sitozolik zülala bağlanması nüvə lokalizasiyasına səbəb ola bilər.
      Mövcud mənzərə ondan ibarətdir ki, hormonun genin cavab elementinə bağlanması RNT polimerazasının genin promotor bölgəsinə yaxınlığını əhəmiyyətli dərəcədə artırır və buna görə də genin transkripsiya sürətini xeyli artırır ki, bu da son nəticədə çoxlu miqdarlara səbəb olur. genlər tərəfindən kodlanan protein molekullarının daha çox sayı (model üçün Şəkil 10-61-ə baxın). Beləliklə, steroid hormonlar və onların reseptorları üçün (təxminən 30-u aşkar edilmişdir) onların "hədəf" (müəyyən edən) hüceyrələrinə təsirinin əsas üsulu xüsusi genlərin transkripsiyasını aktivləşdirmək və müvafiq zülalların səviyyəsini artırmaqdır. hüceyrənin metabolizmasını dəyişdirir. Göründüyü kimi, steroid hormon reseptor zülal ailəsi ümumi quruluşa görə olduqca oxşardır - hər birində üç fərqli bölgə və ya domen var (Şəkil 10-63). C terminal domenində xüsusi olaraq bu steroid hormonların birinə və ya digərinə bağlanan bir bölgə var ki, bu bölgə reseptordan reseptora qədər fərqlənir. Molekulun ortasında DNT-də müəyyən bir əsas ardıcıllığına bağlanan bir domen var, reseptorlar tərəfindən tanınan DNT ardıcıllığı müxtəlif hormon reseptorları üçün bir qədər fərqlidir (Şəkil 10-65), buna görə də bu DNT-ni bağlayan bölgə də bir qədər fərqlidir. müxtəlif reseptorlar. Və N terminal domeni RNT polimeraza və ya digər transkripsiyanı aktivləşdirən amillərə bağlanan hissədir. Beləliklə, bu reseptorlar bir növ modul qarışıq və uyğun zülallardır, burada gen mühəndisliyi ilə müxtəlif domenlər ətrafında qarışdıra bilərsiniz, zülalın hansı hormonu bağladığı, hansı DNT ardıcıllığını bağladığı, hansı transkripsiya faktorunu bağladığı müxtəlif xüsusiyyətlər verə bilərsiniz.
      Mən indi hormonların və ya digər siqnal molekullarının membranı keçə bilməyən hüceyrələrə necə təsir edə biləcəyini nəzərdən keçirmək istəyirəm. Bu siqnal molekulları ikinci xəbərçi sistemləri aktivləşdirir və onların hədəf hüceyrəyə təsiri steroidlərə nisbətən daha mürəkkəbdir, çünki onlar həm mövcud fermentlərin fəaliyyətini dəyişir, həm də yeni ferment molekullarının istehsalına səbəb olur. Beləliklə, həm protein səviyyəsində, həm də gen səviyyəsində hərəkət edirlər
      Bunun üçün əvvəlcə hüceyrə səthi reseptoruna bağlanmalıdırlar. Bu cür qarşılıqlı əlaqə zülallar və hüceyrə daxilindəki digər molekullar arasındakı qarşılıqlı təsir kimi eyni termodinamik qaydalarla idarə olunur. Reseptoru bağlayan siqnal molekulu "liqand" adlanır və liqandla reseptor arasındakı qarşılıqlı əlaqə kovalent olmayan bağlardan ibarətdir. Beləliklə, bağlanma geri çevrilir və tarazlıq sabitinə malikdir. Liqandın (L) reseptor (R) ilə bağlanması üçün tarazlıq sadəcə L + R LR, dissosiasiya tarazlığı sabiti isə K-dir.D, [L][R]/[LR]-dir (Lodiş dilində tənlik 20-1). [L]-nin tipik konsentrasiyası bir çox siqnal molekulları üçün qanda 10-9 M aralığındadır və K-nin dəyərləriD adətən eyni diapazonda olurlar. Yəni, liqand reseptora çox yaxşı yapışır və qanda liqand konsentrasiyasında kiçik dəyişikliklər (sap, hemolimfa və s.) hüceyrə reaksiyasında böyük dəyişikliklərə səbəb ola bilər (bax. Şəkil 20-8).

      Bu ikinci messencer sistemlərinin xüsusiyyətlərini müzakirə etməyə başlamazdan əvvəl bir vacib məqamı qeyd etmək istəyirəm ki, siqnal sistemlərinin effektiv işləməsi üçün siqnalın işə salındığı qədər tez söndürülməsinin bir yolu olmalıdır. Sadə bir misaldan istifadə etmək üçün, yəqin ki, bilirsiniz ki, əzələ daralması motor sinir uclarından asetilkolin (ACh) ifrazı ilə başlayır. ACh əzələlərdəki reseptor zülalına bağlanır, fəaliyyət potensialına səbəb olur, bu da öz növbəsində əzələ hüceyrəsində Ca 2+ səviyyəsini yüksəldir, büzülməyə səbəb olur. Orqanizmin sürətlə hərəkət etməsi üçün əzələ hüceyrəsi yenidən tez rahatlamalıdır və bunun baş verməsi üçün onun reseptorundan təkcə ACh deyil, həm də ACh-nin Ca 2-nin artması kimi təsirləri də aradan qaldırılmalıdır. + , tez geri çevrilməlidir. Beləliklə, hüceyrələrdə təkcə hüceyrədənkənar siqnallara cavab olaraq hüceyrələrdəki xəbərçi molekulların səviyyəsini sürətlə artıran mükəmməl sistemlər deyil, həm də hüceyrədənkənar siqnal getdiyi zaman prosesi geri qaytarmaq üçün hazırlanmış sistemlər mövcuddur. (Necə düşünürsünüz ki, steroid hormonlara reaksiya sönür?)


      Siqnalın ötürülməsinə giriş—Bölmə 17.1

      Hüceyrələr tez-tez hüceyrə membranından başlayan mürəkkəb və bir-birindən asılı olan siqnal ötürülməsi yolları vasitəsilə ətraf mühitə cavab verirlər. Bir çox hüceyrə reseptorları ligandları seçici şəkildə bağlayan hüceyrədənkənar domenləri olan transmembran zülallardır. Liqand bağlanmasına cavab olaraq, reseptorun sitoplazmatik sahəsi konformasiyanı dəyişdirə və siqnalı membrandan ötürə bilər və ya fərdi reseptorlar cavab yaratmaq üçün digər membran zülalları ilə birləşə və qarşılıqlı təsir göstərə bilər. Transmembran siqnalları hüceyrədaxili Ca 2+ səviyyələrində, fermentativ aktivlikdə və gen ifadəsində dəyişiklikləri əhatə edə bilən hadisələrin şəlaləsini tetikler.Şəkil 17.1.1).

      Biz siqnal ötürülməsi mexanizmlərini öyrənmək üçün bir neçə vacib reagent təklif edirik, o cümlədən Ca 2+ tənzimlənməsi və ikinci mesajlaşma fəaliyyətləri. Bu fəsildə əsas diqqət reseptor-liqand qarşılıqlı təsirindən aşağı axınında baş verən hadisələr üçün zondlara yönəldilir. Bu məhsullar Endositoz, Reseptorlar və İon Kanalları üçün Zondlar - Fəsil 16-da reseptorlar və ion kanalları üçün zondları, eləcə də Ca2+, Mg2+, Zn2+ və Digər Metal İonları üçün Göstəricilər - Fəsil 19, pH Göstəriciləri-də müzakirə edilən bir çox ion göstəricilərini tamamlayır. 20-ci fəsil və Na+, K+, Cl- və müxtəlif ionlar üçün göstəricilər—Fəsil 21. Azot oksidi daxil olmaqla, reaktiv oksigen növləri üçün zondlar — 18-ci fəsildə azot oksidinin tədqiqi, o cümlədən, azot oksidi donorları, nitrik oksidin donorları və nitrik oksidin inhibitorları üçün zond seçimimizi təsvir edir. nitritin aşkarlanması üçün reagentlər, eləcə də digər reaktiv oksigen növləri üçün.


      Mühazirə 02 Siqnalların ötürülməsi yollarının icmalı BIOL

      Giriş 1. Molekulyar siqnal yolları • Elektrik siqnalı • Kimyəvi siqnalizasiya 2. Kimyəvi siqnalizasiya • Hüceyrədənkənar siqnalizasiya • Hüceyrədaxili siqnalizasiya 3. Molekulyar siqnal yollarının hüceyrə inteqrasiyası

      Hüceyrə rabitəsi 1. Elektrik siqnalı adətən boşluqlar vasitəsilə birbaşa təmasda olan hüceyrələri əhatə edə bilər. 2. Yaranan elektrik siqnalları kiçik molekullar, o cümlədən metabolitlər və elektrolitlər vasitəsilə hüceyrələrarası əlaqəni idarə edə bilər. 3. Adətən həyəcanlı membran sistemləri ilə əlaqələndirilir, e. g. məməlilərin beyni və ürəyi, eyni zamanda digər birhüceyrəli və çoxhüceyrəli orqanizmlərdə transmembran alverinin bir hissəsi ola bilər Hüceyrə Siqnal Biologiyası - Michael J. Berridge - www. hüceyrə siqnallaşdırma biologiyası. org - 2012

      Hüceyrə Əlaqəsi 1. Ümumiyyətlə, çoxhüceyrəli orqanizmlərdə və ya bəzən birhüceyrəli orqanizmlərin aqreqatlarında hüceyrələr arasında əlaqə kimyəvi siqnallardan istifadə etməklə əlaqəni əhatə edir. 2. Belə kimyəvi əlaqə adətən bir hüceyrədə istehsal olunan və məsafədə işləyən və ikinci hüceyrədə cavab verən kimyəvi maddələri əhatə edir. Bu hormonun tərifidir. 3. Hormonun tərifinə uyğun gələn və ya uyğun gəlməyən digər amillər də yerli olaraq istehsal oluna və yerli, bəzən eyni hüceyrə daxilində fəaliyyət göstərə bilər. 4. Siqnalizasiyada iştirak edən daha böyük (adətən peptid/protein) molekullar plazma membranını asanlıqla keçmirlər və hüceyrə səthindəki reseptorlar vasitəsilə işləyirlər. Kiçik molekullar ya hüceyrədənkənar, ya da xarakterindən asılı olaraq hərəkət edə bilsələr də, hüceyrəyə daxil olub hüceyrədaxili fəaliyyət göstərə bilərlər. Hüceyrə Siqnal Biologiyası - Michael J. Berridge - www. hüceyrə siqnallaşdırma biologiyası. org - 2012

      Hüceyrə Siqnal Mexanizmləri • • Hüceyrə Siqnallaşdırma Biologiyası - Michael J. Berridge - www. hüceyrə siqnallaşdırma biologiyası. org - 2012 Tipik, molekulyar siqnal yolları aktivləşdirici siqnalın mövcudluğunu qəbul edən reseptorlar vasitəsilə işə salınır. Siqnal bir sıra hüceyrədaxili çeviricilərdən və ikinci xəbərçilərdən keçir ki, bu da siqnalın gücləndirilməsinə səbəb ola bilər və ya olmaya bilər. Nəhayət, ikinci messencer sensorları aktivləşdirilir, hüceyrə reaksiyalarına səbəb olan effektor molekulları modullaşdırır. Hüceyrə siqnalının mürəkkəbliyi çoxsaylı siqnal yolları və hər bir hüceyrə növü daxilində yolların xüsusi hüceyrədaxili aspektləri arasında "çarpaz söhbət" nəticəsində yaranır.

      Hüceyrədənkənar reseptorlar 1. 2. 3. 4. 5. G-zülalla əlaqəli reseptorlar Tirozin və histidin kinaz tipli reseptorlar İnteqrin reseptorları Toll-qapı reseptorları Liqanda qapalı ion kanalları

      Modul 1: Cell Signaling Biology - Michael J. Berridge - www. hüceyrə siqnallaşdırma biologiyası. org - 2012

      Modul 1: Ins üçün Şəkil stimulları. P 3/DAG siqnalizasiya Cell Signaling Biology - Michael J. Berridge - www. hüceyrə siqnallaşdırma biologiyası. org - 2012

      Modul 1: Fermentlə əlaqəli reseptorlar üçün Şəkil stimulları Hüceyrə Siqnal Biologiyası - Michael J. Berridge - www. hüceyrə siqnallaşdırma biologiyası. org - 2012

      Modul 1: Şəkil tirozin kinaz ilə əlaqəli reseptorlar Hüceyrə Siqnal Biologiyası - Michael J. Berridge - www. hüceyrə siqnallaşdırma biologiyası. org - 2012

      Modul 1: Şəkil PDGFR aktivləşdirilməsi Hüceyrə Siqnal Biologiyası - Michael J. Berridge - www. hüceyrə siqnallaşdırma biologiyası. org - 2012

      Integrin Siqnalına Baxış

      Hüceyrədaxili reseptorlar 1. 2. 3. 4. Nüvə reseptorları Sitoplazmatik reseptorlar Steroid hormonlar Digər lipofil horomonlar, e. g. vitaminlər

      Modul 1: Şəkil steroid stimulları Cell Signaling Biology - Michael J. Berridge - www. hüceyrə siqnallaşdırma biologiyası. org - 2012


      Biologiya 444: Sensor Biologiya

      Sensor Biologiya orqanizmlərin ətraf mühitdən məlumatı necə çıxardığını başa düşməyə çalışdığımız bir fəndir.  Həyatın əsas xüsusiyyətlərindən biri ətraf mühitin stimullarına cavab vermək bacarığıdır.  Orqanizmlər qarşılıqlı əlaqə qurmağı bacarmalıdır. qıcıqla, məlumatı sinir siqnalına çevirin, neyron girişini şərh edin və stimula uyğun davranış reaksiyalarına başlayın.  Bu kurs hər bir sensor modallıq üçün bu prosesin hər bir aspektinə diqqət yetirəcəkdir.  Müzakirə. Hiss sisteminin fəaliyyəti stimulun fiziki mahiyyətindən başlayacaq (hissi sistemlər kimyəvi, mexaniki hissiyyat və elektromaqnit hisslərə bölünəcək). focuson the physics of stimulus detection.  Then the transduction and neuralencoding of the stimulus will be discussed, followed by discussions on central projections, behavio ral outputs (psychophysics), and artificial sensory systems.  Thus the course will encompass a broad spectrum of biological disciplines (biophysics, anatomy, neuroscience, psychophysics, and artificial intelligence) using sensory systems as a unifying theme.  In addition, the class will engage in discussions on the ecological and evolutionary constraints on sensory system design.

      To simplify the scope of the course, material will center on the sensory biology of terrestrial vertebrates, with occasional comparisons to systems found in aquatic animals (when relevant).

      Upon completion of this course,students will be expected to:

      o Enumerate and characterize the four basic aspects of stimuli: quality, intensity, spatial distribution, and temporal properties, and how they differ across stimulus modalities.
      o Describe the wave properties of matter and their relevance for mechanosensory and electromagnetic senses.
      o Demonstrate an understanding of how each sensory stimulus interacts with biological structures of the different sensory modalities.
      o Describe the process of sensory transduction for each major sense.
      o Discuss how aspects of stimuli are represented in a neural code.
      o Discuss how specific psychophysical phenomena arise as a result ofstimulus transmission, reception, and/or central processing.
      o Outline the basic principles behind designing artificial sensoryorgans.
      o Discuss the ecological and evolutionary constraints on sensory systemdesign

      İlkin şərtlər:
      Students will require a basicknowledge of biology and physics and would thus need Biology 141, 142, and 245, and Physics 120 and 121 (or concurrent enrollment with Physics 121).  Students with background in other physics courses may takethe course with the permission of the instructor.

      1 Course introduction and introduction to signal detection theory
      2 Aspects of sensory stimuli: quality, intensity, spatial, and temporalproperties
      3 Introduction to cell signal transduction properties of chemical stimuli
      4 Olfaction: peripheral mechanisms and transduction, and centra projections
      5 Olfaction: psychophysics and chemical communication artificial noses
      6 Vomeronasal system and pheromones
      7 Trigeminal chemoreception and cutaneous chemical detection
      8 Taste: peripheral mechanisms, transduction, central projections, andbehavior
        ***** EXAM I *****
      9 Wave theory and stimulus transmission
      10 Sound waves: generation, propagation, and sound frequencies
      11 The Cochlea and hair cells
      12 Central projections and sound-mediated behavior
      13Vestibular system, balance, and proprioception
      14 Tactile system
      15 Touch in other systems: lateral lines, mechanosensory hairsartificial sensors
        ***** EXAM II *****
      16 Properties of light: the electromagnetic spectrum, color, polarization
      17 Properties of light II: lenses and optics, and the optical properties of eyes
      18 The vertebrate retina and the physiology of photoreceptor cells
      19 Processing in the outer and inner plexiform layers of the retina
      20 Central processing of visual stimuli
      21 Visual mediated behaviors and capabilities disorders related tovision
      22 Electric and Magnetic senses
        ***** EXAM III *****
      23 & 24  Integration of Sensory Biology principles
      FINAL EXAM


      CONVERSING AT THE CELLULAR LEVEL: AN INTRODUCTION TO SIGNAL TRANSDUCTION

      Conversation in the biological world is quite natural. Even on the level of the cell, a busy broadcast of communications is occurring a fact which has caught the attention of biologists. Today, one of the hottest areas in cell biology research is the study of ‘signal transduction’.

      Signal transduction is the study of how a cell communicates [1]. Every cell is able to communicate through having evolved the ability to produce, recognize, interpret and respond to signals in its environment. The word ‘signals’ in this context refers to nothing more than chemical molecules that are floating around. Cells have learned to detect many of these chemicals. Their molecular detection components—produced by the genes they contain— allow the cells to converse in this chemical “language of the cell.”

      When you come right down to it, this ability to communicate has allowed cells to evolve. If a cell could not receive or respond to signals from its environment, for example sensing food or predators, it would be unable to adapt its behavior, and over time, would be out competed by those that could communicate. Therefore, it does form a vital part of a cell.

      Scientists studying how a cell communicates have learned some astonishing things about biology—one of the most important being that foul—ups in the process of signal transduction can result in disease [2]. Quite rightly, this observation has medical researchers determined to figure out why this happens? Research in this field is turning out information at a remarkable pace. Research findings are relevant to numerous diseases and the drugs used to treat them. As a result, medical science is intensely focusing its eye on the concepts and insights that this research is producing with the hope that it will improve our health. What is signal transduction? And why does it have scientists so excited?

      Where did the term “Signal Transduction” Originate?

      The term signal transduction is an umbrella term in biology. It is used to refer to a broad area of cellular biology research involving topics such as the chemical signals used by cells, how these signals are received, how a cell interprets them, and the ways in which cellular machinery can be used to respond [1].

      “Signal transduction,” as a term, is quite instructive once its purpose and function are made clear. Essentially signal transduction ensures that a message can be converted from one form to another during its travels and still retain its original content. Let’s look at human communication as an illustration. Consider how a message is sent over the telephone: one person speaks into a receiver that converts the sound into an electrical signal, which can then be transmitted over great distances before being converted back into sound at its destination (see Figure 1). This process retains the original content of the message and is called siqnal ötürülməsi.



      Figure 1. Signal Transduction

      The signals sent by cells are far simpler than the highly complex messages used by humans. One cell—termed the signaling cell—produces a particular chemical molecule that is detected by another cell—the receiving cell—using a receptor protein that recognizes the molecule and responds specifically to it. The protein, acting as the receptor, is the first step in which the chemical signal present on the outside of the cell will be converted (transduced) to different signals inside the cell. These signals will subsequently direct cell behavior (see Figure 1). It is this conversion, a biologically evolved form of signal transduction, that is the essential element that allows a cell to communicate. Early scientists discovering this concept clearly understood its importance to cell survival and began using the term to refer to their research. Over time, it stuck.

      The Components of Cellular communication

      There are three basic components involved in how a cell communicates:

      • The signals that are sent are a variety of inorganic and organic chemical molecules that are present in the environment in which a cell lives.
      • Recognition of these signals is carried out by the second component—termed a receptor. This is usually located on the outside of the cell, receptors have an affinity for the chemical signals and bind to them specifically.
      • Once bound, the third component, internal signaling molecules, transduce the original signal into cellular behavior.

      Lets take a closer look at each of the three components that comprise the “language of the cell [3].”

      1. What types of signals do cells send?

      Cellular signals are inorganic or organic chemical molecules that are simply floating through the environment. The list of signals that have been discovered numbers in the hundreds and grows longer every day. Some examples include proteins, peptides, amino acids, nucleotides, steroids, and gases [3].

      Some of these signaling molecules (such as gases) are naturally present in the environment. The nitrogen gas used by some bacteria is an example of a naturally occuring signaling molecule. Other signaling molecules are basic constituents of living matter (i.e. amino acids) or biologically produced by the cells themselves (i.e. proteins). Even with the large variety of available signals, communication between cells in multicellular organisms can be grouped into just a few general types [4] (see Figure 2):

      • Endokrin signals are signals that are broadcasted over the entire organism, usually accomplished by secreting the signal into the bloodstream of an animal or the sap of a plant. Signal molecules used in this manner are called hormones, which are produced by endocrine cells in animals.
      • If a signal is secreted but only diffuses locally, remaining in the neighborhood of the secreting cell, it constitutes a second type of communication termed paracrine signals. Since these signals do not travel far from their source, they are referred to as local mediators. Many of these local mediators are responsible for regulating inflammation at sites of infection.
      • Neuronal signals are a third method and are exemplified by the neurons in our brains, which send signals over private channels to individual cells. This type of signaling is performed by elongated structures called axons. The axon extends close to the target cell that the neuron will communicate with. A neuron can send electrical signals along its axon, stimulating the release of signals called neurotransmitters, which will be received by the target cell.
      • The final type of communication is physical contact, in which contact-dependent signaling molecules (which are attached to the cell surface) contact each other to send a signal.

      These four groups of signaling molecules form a gigantic repertoire of possible messages in order to facilitate communication.


      Figure 2. Types of signals.
      (Click here to enlarge)

      2. Communication is Funneled Through Receptors

      How does a cell respond to a particular signal? Its ability to do this relies on the fact that a cell will only react to a signal if it has a receptor that recognizes that specific signal. Thus, a cell producing a limited number of receptors (based on its function) will restrict its responses to only those it needs.

      The receptors that a cell does produce are normally displayed on its surface [4]. While displayed there, they are free to bind to a signal that they recognize [4]. This can be thought of as occurring in a fashion similar to a key (the signal) fitting into a lock (the receptor) [3]. Once this has occurred, the cell is considered to have received the signal, which will subsequently be transduced inside the cell into changes in behavior (see Figure 3).


      Figure 3. Signaling cascades.

      Even with a limited set of receptors, quite complex behavior can be produced by the reception of a signal. When a single message (one signaling molecule binding to one receptor) is received by a cell many things can change—the cell could begin crawling, change direction, switch from a flat shape to a round ball, begin using up its resources, or begin creating new cell machinery. A cell possessing even a limited number of receptors is still simultaneously sensitive to all the signals that it is able to receive. Multiple signals may act together to produce responses that a single one would not generate. Animal cells rely on multiple signals to direct their behavior. This is demonstrated by the large number of signals required just for a cell to survive, The removal of these signaling molecules will cause a cell to undergo a genetic program causing its death (a process called apoptosis). Extra signals are then required on top of survival signals to produce any additional desired behaviors in the cells (for example dividing or differentiating). The large number of signals provides an animal cell with complex and subtle behavior patterns.

      3. Changing a Signal into Behavior

      Signal transduction is often thought of more specifically as the intracellular signaling molecules that translate a signal into changes in cell behavior.

      The processes involving these molecules begin when a signal outside the cell binds to a receptor on the surface of the cell (see above). The receptor is almost always a protein that triggers steps to generate a new signal inside the cell (potentially involving many additional components) [1-4]. Intracellular signaling molecules participate in passing the new internal signal along, a process referred to as an intracellular signaling cascade (see Figure 3). This beautifully evolved mechanism involves a sequential cascade. One protein, acting as a key, will fit into the lock of a second, thereby causing the second protein to act as a key for third protein. This pattern continues until the last key turns on some internal cellular machinery that creates a response. By this method, the signaling cascade physically transfers the signal from the surface of the cell to internal machinery in other parts of the cell. During the entire process the cascade is transducing the signal into a form that is capable of interacting with this cell machinery. The entire method allows a signal located outside the cell to be interpreted internally.

      In the end, it is these three components (a signal, a receptor, and a signaling cascade) that comprise the cellular nervous system, which is responsible for controlling the behavior of cells.

      Additional Reading and Texts Consulted

      1. Alberts et al, ed. 2002. Molecular Biology of the Cell. New York/London: Garland Publishing. 1616p.

      2. Pollard TD, Earnshaw C. 2002. Cell Biology. Philadelphia: Saunders. 805p.

      3. Gutkind JS. 2000. Signaling Networks and Cell Cycle Control: The Molecular basis of Cancer and Other Diseases. Totowa, NJ: Humana Press. 578p.

      1. Gomperts et al, eds. 2002. Signal Transduction. San Diego, Calif: Academic Press. 424p.

      2. Corbin JD, Francis SH, eds. 1997. Signal Transduction in Health and Disease. Philadelphia: Lippincott-Raven. 306p.

      3. Frank DA, ed. 2003. Signal Transduction in Cancer. Boston: Kluwer Academic Publishers. 354p.

      4. Spiegel AM, ed. 1998. G proteins, receptors and disease. Totowa, NJ: Humana Press. 324p.


      Introduction to Signal Transduction—Section 17.1

      Cells respond to their environment through a complex and interdependent series of signal transduction pathways that frequently begin at the cell membrane. Many cellular receptors are transmembrane proteins with extracellular domains that selectively bind ligands. In response to ligand binding, the receptor's cytoplasmic domain may change conformation and transmit the signal across the membrane, or individual receptors may aggregate and interact with other membrane proteins in order to generate a response. Transmembrane signals trigger a cascade of events in the cell, which can include changes in intracellular Ca 2+ levels, enzymatic activity and gene expression (Figure 17.1.1).

      We offer several important reagents for studying signal transduction mechanisms, including Ca 2+ regulation and second messenger activities. This chapter focuses on probes for events occurring downstream from the receptor–ligand interaction. These products complement the probes for receptors and ion channels in Probes for Endocytosis, Receptors and Ion Channels—Chapter 16, as well as the many ion indicators discussed in Indicators for Ca2+, Mg2+, Zn2+ and Other Metal Ions—Chapter 19, pH Indicators—Chapter 20 and Indicators for Na+, K+, Cl– and Miscellaneous Ions—Chapter 21. Probes for Reactive Oxygen Species, Including Nitric Oxide—Chapter 18 describes our selection of probes for nitric oxide research—including nitric oxide donors, nitric oxide synthase inhibitors and reagents for nitrite detection—as well as for other reactive oxygen species.



Şərhlər:

  1. Byram

    By what a remarkable topic

  2. Dane

    Maraqlandığınız mövzu ilə bağlı çoxlu məlumatı olan sayta baş çəkməyinizi tövsiyə edirik.

  3. Sharg

    Öldürmək olub-olmaması, bilmirəm.

  4. Eduard

    Məncə siz haqlı deyilsiniz. Müzakirə edəcəyik daxil olun.

  5. Beorht

    Is the fair information



Mesaj yazmaq