Məlumat

Reseptor tirozin kinaz aydınlaşdırılması ilə siqnal yolları

Reseptor tirozin kinaz aydınlaşdırılması ilə siqnal yolları


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.

Bu sual RTK-lar, reseptor tirozin kinaz ilə siqnal yollarına aiddir. Göndərilən şəkildə bir səhv var və mən bunun nə olduğunu anlamalıyam.

İndiyə qədər əldə etdiyim şey, RAF-ı aktivləşdirməyə davam edən göstərilən Ras zülalının ÜDM-ə qoşulmasıdır. Anladığım qədər bu doğru ola bilməz, çünki Rasın qapalı uyğunlaşmasında qalması üçün Rasın GTP-yə bağlı olması lazımdır. Qapalı konformasiya qalan siqnalları aktivləşdirir.

Düşünürəm ki, mən öz fərziyyəmdə doğruyam, yoxsa diaqramda çatışmayan başqa bir şey varmı?


Rasın aktiv forması Raf-ı aktivləşdirmək üçün mütləq GTP-yə bağlanmalıdır. Diaqramda başqa səhv bir şey görmürəm. İstinad üçün, burada Təbiətdən gələn yolun başqa bir faydalı diaqramı var.


Reseptor tirozin kinaz aydınlaşdırılması ilə siqnal yolları - Biologiya

Liqand hüceyrə səthi reseptoruna bağlandıqdan sonra reseptorun hüceyrədaxili komponentlərinin aktivləşməsi siqnal yolu və ya siqnal kaskadı adlanan hadisələr zəncirini yaradır. Bu proses bəzən siqnal ötürülməsi adlanır. Bir siqnal yolu, ikinci xəbərçilər, fermentlər və aktivləşdirilmiş zülallar xüsusi zülallarla qarşılıqlı əlaqədə olur, onlar da öz növbəsində zəncirvari reaksiya ilə aktivləşir və nəticədə hüceyrənin mühitində dəyişikliyə səbəb olur (Şəkil 1). Kaskaddakı hadisələr çayda cərəyan axan cərəyan kimi ardıcıl olaraq baş verir. Müəyyən bir nöqtədən əvvəl baş verən qarşılıqlı təsirlər yuxarı axın hadisələri, bu nöqtədən sonrakı hadisələr isə aşağı axın hadisələri adlanır.

Təcrübə sualı

Şəkil 1. Epidermal böyümə faktoru (EGF) reseptoru (EGFR) hüceyrə böyüməsinin tənzimlənməsində, yaraların sağalmasında və toxuma təmirində iştirak edən reseptor tirozin kinazdır. EGF EGFR ilə bağlandıqda, aşağı axın hadisələrinin şəlaləsi hüceyrənin böyüməsinə və bölünməsinə səbəb olur. EGFR uyğun olmayan vaxtlarda aktivləşərsə, nəzarətsiz hüceyrə böyüməsi (xərçəng) baş verə bilər.

Bəzi xərçənglərdə RAS G-zülalının GTPase fəaliyyəti inhibə edilir. Bu o deməkdir ki, RAS proteini artıq GTP-ni ÜDM-ə hidroliz edə bilməz. Bunun aşağı axınındakı mobil hadisələrə hansı təsiri ola bilər?

Siqnal yolları çox tez mürəkkəbləşə bilər, çünki əksər hüceyrə zülalları hüceyrə daxilindəki şəraitdən asılı olaraq müxtəlif aşağı axın hadisələrinə təsir göstərə bilər. Tək bir yol, iki və ya daha çox siqnal yolu arasındakı qarşılıqlı əlaqə əsasında müxtəlif son nöqtələrə doğru budaqlana bilər və eyni liqandlar tez-tez müxtəlif hüceyrə tiplərində fərqli siqnalları başlatmaq üçün istifadə olunur. Cavabın bu dəyişməsi müxtəlif hüceyrə tiplərində zülal ifadəsindəki fərqlərlə bağlıdır. Başqa bir mürəkkəb elementdir siqnal inteqrasiyası iki və ya daha çox fərqli hüceyrə səthi reseptorlarından gələn siqnalların hüceyrədə eyni reaksiyanı aktivləşdirmək üçün birləşdiyi yolların. Bu proses hüceyrənin müəyyən bir reaksiya verməsindən əvvəl çoxlu xarici tələblərin yerinə yetirilməsini təmin edə bilər.

Hüceyrədənkənar siqnalların təsiri də enzimatik kaskadlarla gücləndirilə bilər. Siqnalın başlanğıcında tək bir liqand tək bir reseptora bağlanır. Bununla belə, reseptorla əlaqəli fermentin aktivləşdirilməsi siqnalı gücləndirən siqnal kaskadının komponentinin bir çox nüsxəsini aktivləşdirə bilər.


Hüceyrə səthi reseptorları

Hüceyrə səthi reseptorları, həmçinin transmembran reseptorları kimi tanınan hüceyrə səthi, xarici ligand molekullarına bağlanan membranla bağlanmış (inteqral) zülallardır. Bu tip reseptor plazma membranını əhatə edir və hüceyrədənkənar siqnalın hüceyrələrarası siqnala çevrildiyi siqnal ötürülməsini həyata keçirir. Hüceyrə səthi reseptorları ilə qarşılıqlı əlaqədə olan ligandlar təsir etdikləri hüceyrəyə daxil olmaq məcburiyyətində deyillər. Hüceyrə səthi reseptorları ayrıca hüceyrə tiplərinə xas olduqları üçün hüceyrə spesifik zülallar və ya markerlər adlanır.

Hər bir hüceyrə səthi reseptorunun üç əsas komponenti var: xarici liqand bağlayan sahə, hidrofobik membranı əhatə edən bölgə və hüceyrə daxilində hüceyrədaxili sahə. Liqand bağlayan sahə də adlanır hüceyrədənkənar domen. Bu domenlərin hər birinin ölçüsü və miqyası reseptorun növündən asılı olaraq geniş şəkildə dəyişir.

Hüceyrə səthinin reseptor zülalları hüceyrənin normal fəaliyyəti üçün əsas olduğundan, bu zülallardan hər hansı birində nasazlığın ağır nəticələrə səbəb ola biləcəyi təəccüblü olmamalıdır. Müəyyən reseptor molekullarının zülal strukturlarındakı səhvlərin hipertoniya (yüksək qan təzyiqi), astma, ürək xəstəlikləri və xərçəngdə rol oynadığı sübut edilmişdir.

Viruslar Hostu necə tanıyır

Canlı hüceyrələrdən fərqli olaraq, bir çox viruslarda plazma membranı və ya həyatı təmin etmək üçün lazım olan hər hansı struktur yoxdur. Bəzi viruslar sadəcə olaraq DNT və ya RNT olan inert protein qabığından ibarətdir. Çoxalmaq üçün viruslar ev sahibi kimi xidmət edən canlı hüceyrəni işğal etməli və sonra ev sahibinin hüceyrə aparatını ələ keçirməlidir. Bəs virus öz sahibini necə tanıyır?

Viruslar tez-tez ev sahibi hüceyrədəki hüceyrə səthi reseptorlarına bağlanır. Məsələn, insan qripinə (qripə) səbəb olan virus xüsusi olaraq tənəffüs sisteminin hüceyrələrinin membranlarında olan reseptorlara bağlanır. Ev sahibləri arasında hüceyrə səthi reseptorlarındakı kimyəvi fərqlər, müəyyən bir növə (məsələn, insanlara) yoluxmuş bir virusun başqa bir növə (məsələn, toyuqlara) yoluxa bilməyəcəyi mənasına gəlir.

Bununla belə, viruslar insanlarla müqayisədə çox az miqdarda DNT və ya RNT-yə malikdir və nəticədə virusun çoxalması sürətlə baş verə bilər. Viral çoxalma həmişə yeni istehsal olunan viruslarda dəyişikliklərə səbəb ola biləcək səhvlər yaradır, bu dəyişikliklər hüceyrə səthi reseptorları ilə qarşılıqlı əlaqədə olan viral zülalların yeni bir ev sahibinin reseptorlarına bağlana biləcək şəkildə təkamül edə bilməsi deməkdir. Bu cür dəyişikliklər virusun reproduktiv siklində təsadüfi və kifayət qədər tez-tez baş verir, lakin dəyişikliklər yalnız yeni bağlayıcı xüsusiyyətlərə malik virus uyğun hostla təmasda olduqda əhəmiyyətlidir. Qrip halında bu vəziyyət heyvanların və insanların yaxın təmasda olduğu yerlərdə, məsələn, quşçuluq və donuz fermalarında baş verə bilər. Virus yeni bir hosta keçdikdən sonra sürətlə yayıla bilər. Alimlər bu cür monitorinqin qlobal virus epidemiyalarının ehtimalını azalda biləcəyi ümidi ilə yeni yaranan virusları (yenidən yaranan viruslar adlanır) diqqətlə izləyirlər.

Hüceyrə səthi reseptorları çoxhüceyrəli orqanizmlərdə siqnalların əksəriyyətində iştirak edir. Hüceyrə səthi reseptorlarının üç ümumi kateqoriyası var: ion kanalı ilə əlaqəli reseptorlar, G-proteinlə əlaqəli reseptorlar və fermentlə əlaqəli reseptorlar.

Şəkil 2. Qapılı ion kanalları siqnal molekulu bağlandıqda açılan plazma membranı vasitəsilə məsamə əmələ gətirir. Açıq məsamə daha sonra ionların hüceyrəyə daxil və ya ondan çıxmasına imkan verir.

İon kanalı ilə əlaqəli reseptorlar bir ligand bağlayır və xüsusi ionların keçməsinə imkan verən membrandan bir kanal açın. Bir kanal yaratmaq üçün bu tip hüceyrə səthi reseptoru geniş membranı əhatə edən bölgəyə malikdir. Plazma membranının mərkəzini təşkil edən fosfolipid yağ turşusu quyruqları ilə qarşılıqlı əlaqədə olmaq üçün membranı əhatə edən bölgədəki amin turşularının çoxu hidrofobikdir. Əksinə, kanalın içini əhatə edən amin turşuları su və ya ionların keçməsini təmin etmək üçün hidrofilikdir. Liqand kanalın hüceyrədənkənar bölgəsinə bağlandıqda, zülalların strukturunda natrium, kalsium, maqnezium və hidrogen kimi ionların keçməsinə imkan verən konformasiya dəyişikliyi baş verir (Şəkil 2).

G-proteinlə əlaqəli reseptorlar bir liqand bağlayır və G-proteini adlanan membran zülalını aktivləşdirir. Aktivləşdirilmiş G-proteini daha sonra membrandakı ya ion kanalı, ya da fermentlə qarşılıqlı əlaqəyə girir (Şəkil 3). Bütün G-proteinlə əlaqəli reseptorların yeddi transmembran sahəsi var, lakin hər bir reseptorun özünəməxsus hüceyrədənkənar sahəsi və G-proteini bağlayan sahə var.

G-proteinlə əlaqəli reseptorlardan istifadə edərək hüceyrə siqnalı siklik hadisələr silsiləsi kimi baş verir. Liqand bağlanmazdan əvvəl, qeyri-aktiv G-proteini onun bağlanması üçün xüsusi olan reseptorda yeni aşkar edilmiş yerə bağlana bilər. G-proteini reseptora bağlandıqdan sonra, nəticədə forma dəyişikliyi ÜDM-i buraxan və GTP-ni götürən G-proteini aktivləşdirir. G-zülalının alt bölmələri daha sonra bölünür α alt vahid və βγ alt vahid. Bu G-protein fraqmentlərindən biri və ya hər ikisi nəticədə digər zülalları aktivləşdirə bilər. Bir müddət sonra GTP aktivdir α G-zülalının alt bölməsi ÜDM-ə hidrolizə olunur βγ alt bölmə deaktivdir. Subunitlər qeyri-aktiv G-proteini yaratmaq üçün yenidən birləşir və dövr yenidən başlayır.

Şəkil 3. Heterotrimerik G zülallarının üç alt bölməsi var: α, β, və γ. Siqnal molekulu plazma membranındakı G-zülalla əlaqəli reseptora bağlandıqda, GDP molekulu α alt bölmə GTP ilə dəyişdirilir. The βγ alt bölmələr -dən ayrılır α subunitdir və hüceyrə reaksiyası ya tərəfindən tetiklenir α subunit və ya dissosiasiya olunmuş βγ cüt. GTP-nin ÜDM-ə hidrolizi siqnalı dayandırır.

G-proteinlə əlaqəli reseptorlar geniş şəkildə öyrənilmiş və sağlamlığın qorunmasında rolları haqqında çox şey öyrənilmişdir. İnsanlar üçün patogen olan bakteriyalar, G-proteinlə əlaqəli xüsusi reseptor funksiyasını pozan zəhərlər buraxa bilər və bu, göyöskürək, botulizm və vəba kimi xəstəliklərə səbəb ola bilər.

Şəkil 4. Əsasən çirklənmiş içməli su vasitəsilə ötürülən vəba inkişaf etməkdə olan dünyada və təbii fəlakətlərin təmiz suyun mövcudluğunu kəsdiyi ərazilərdə əsas ölüm səbəbidir. (Kredit: Nyu York Şəhər Sanitar Komissiyası)

Vəbada (Şəkil 4), məsələn, su ilə daşınan bakteriya Vibrio vəba nazik bağırsağı əhatə edən hüceyrələrə bağlanan bir toksin, xoleragen istehsal edir. Toksin daha sonra bu bağırsaq hüceyrələrinə daxil olur, burada xlorid kanalının açılmasına nəzarət edən G-proteinini dəyişdirir və onun davamlı olaraq aktiv qalmasına səbəb olur, nəticədə bədəndən böyük miqdarda maye itkisi və nəticədə ölümcül susuzlaşdırma ilə nəticələnir.

Müasir sanitariya 1866-cı ildə Nyu-York şəhərini bürümüş vəba epidemiyası təhlükəsini aradan qaldırır. Həmin dövrə aid bu plakat o dövrdə xəstəliyin necə ötürülməsinin necə başa düşülmədiyini göstərir.

Fermentlə əlaqəli reseptorlar bir fermentlə əlaqəli hüceyrədaxili domenləri olan hüceyrə səthi reseptorlarıdır. Bəzi hallarda, reseptorun hüceyrədaxili sahəsi bir fermentdir. Digər fermentlə əlaqəli reseptorlar bir fermentlə birbaşa qarşılıqlı əlaqədə olan kiçik hüceyrədaxili sahəyə malikdir. Fermentlə əlaqəli reseptorlar adətən böyük hüceyrədənkənar və hüceyrədaxili sahələrə malikdir, lakin membranı əhatə edən bölgə peptid zəncirinin tək alfa-spiral bölgəsindən ibarətdir. Bir liqand hüceyrədənkənar sahəyə bağlandıqda, fermenti aktivləşdirən bir siqnal membran vasitəsilə ötürülür. Fermentin aktivləşdirilməsi hüceyrə daxilində nəticədə reaksiyaya səbəb olan hadisələr zəncirini işə salır. Bu tip fermentlə əlaqəli reseptorların bir nümunəsi tirozin kinaz reseptorudur (Şəkil 5). Kinaz, fosfat qruplarını ATP-dən başqa bir zülala ötürən bir fermentdir. Tirozin kinaz reseptoru fosfat qruplarını tirozin molekullarına (tirozin qalıqları) köçürür. Birincisi, siqnal molekulları yaxınlıqdakı iki tirozin kinaz reseptorunun hüceyrədənkənar sahəsinə bağlanır. Sonra iki qonşu reseptor bir-birinə bağlanır və ya dimerləşir. Sonra fosfatlar reseptorların hüceyrədaxili sahəsindəki tirozin qalıqlarına əlavə olunur (fosforlaşma). Fosforlanmış qalıqlar daha sonra siqnalı sitoplazma daxilində növbəti xəbərçiyə ötürə bilər.

Təcrübə sualı

Şəkil 5. Reseptor tirozin kinaz tək transmembran bölgəsi və hüceyrədənkənar və hüceyrədaxili domenləri olan fermentlə əlaqəli reseptordur. Bir siqnal molekulunun hüceyrədənkənar sahəyə bağlanması reseptorun dimerləşməsinə səbəb olur. Hüceyrədaxili domendəki tirozin qalıqları daha sonra otofosforilləşərək aşağı axın hüceyrə reaksiyasına səbəb olur. Siqnal, fosfatları fosfotirozin qalıqlarından çıxaran bir fosfataz tərəfindən dayandırılır.

HER2 tirozin kinaz reseptorudur. İnsan döş xərçənginin 30 faizində HER2 daimi olaraq aktivləşir və nəticədə hüceyrənin tənzimlənməmiş bölünməsi baş verir. Döş xərçənginin müalicəsində istifadə edilən Lapatinib dərmanı HER2 reseptorunun tirozin kinaz avtofosforilasiyasını (reseptorun özünə fosfatlar əlavə etməsi prosesi) maneə törədir, beləliklə, şiş böyüməsini 50 faiz azaldır. Avtofosforilasiyadan başqa, Lapatinib aşağıdakı addımlardan hansını inhibə edər?


Diaqnostik-terapevtik birləşmələr

Lapatinib (Tykerb®)

Lapatinib, EGFR və HER-2 tirozin kinazlarının şifahi olaraq mövcud olan kiçik molekullu ikili inhibitorudur (Geyer et al., 2006 Medina və Goodin, 2008). Lapatinib, standart müalicə ilə irəliləmiş HER-2-müsbət metastatik döş xərçənginin müalicəsi üçün kapesitabin ilə birlikdə istifadə üçün 2007-ci ildə FDA tərəfindən təsdiq edilmişdir (Burstein et al., 2008). Lapatinib həm sitotoksik agentlərlə, həm də trastuzumab ilə birlikdə istifadə edilmişdir. Trastuzumabın qan-beyin baryerini keçməyəcəyini nəzərə alsaq, beyinə yayılmış HER-2-müsbət döş xərçənginin müalicəsi üçün lapatinibin potensialına maraq davam edir. Trastuzumab kimi, lapatinib həm köməkçi, həm də neo-adjuvant klinik müalicə parametrlərində əhəmiyyətli effektivlik göstərmişdir (Moy və Qoss, 2006).


Hüceyrə siqnalında mürəkkəbliklər

GPCR və RTK yolları, eləcə də bu kitabda müzakirə olunmayan digər siqnal yolları “çarpaz danışıqdan” keçə bilər, yəni onların hüceyrədaxili siqnal yolları hüceyrə reaksiyalarını yaratmaq üçün birləşir (Şəkil 12-10). Beləliklə, siqnal yolları çox tez mürəkkəbləşə bilər, çünki əksər hüceyrə zülalları hüceyrə daxilindəki şəraitdən asılı olaraq müxtəlif aşağı axın hadisələrinə təsir göstərə bilər. Tək bir yol, iki və ya daha çox siqnal yolu arasındakı qarşılıqlı əlaqə əsasında müxtəlif son nöqtələrə doğru budaqlana bilər və eyni liqandlar tez-tez müxtəlif hüceyrə tiplərində fərqli siqnalları başlatmaq üçün istifadə olunur. Cavabın bu dəyişməsi müxtəlif hüceyrə tiplərində zülal ifadəsindəki fərqlərlə bağlıdır. Digər mürəkkəbləşdirici element, iki və ya daha çox fərqli hüceyrə səthi reseptorlarından gələn siqnalların hüceyrədə eyni cavabı aktivləşdirmək üçün birləşdiyi yolların siqnal inteqrasiyasıdır. Bu proses hüceyrənin müəyyən bir reaksiya verməsindən əvvəl çoxlu xarici tələblərin yerinə yetirilməsini təmin edə bilər.

Şəkil 12-10: Bir-birini birləşdirən siqnal yolları . Tez-tez, GPCR və RTK yolları kimi çoxsaylı siqnal yolları mobil rabitədə birləşir. .


Xərçəngdə hüceyrə siqnalının hüceyrədənkənar hədəflənməsi: MET və RON reseptoru tirozin kinaz yollarına yönəldilmiş strategiyalar

Xərçəngdə Hüceyrə Siqnalının Hüceyrədənkənar Hədəflənməsi xərçəng metastazını müalicə etmək və şişin inkişafının qarşısını almaq üçün yenilikçi terapevtik strategiyaları vurğulayır. Hal-hazırda metastatik xərçəngin müalicəsi və ya qarşısının alınması üçün qeyri-selektiv, toksik kimyaterapiyadan başqa heç bir dərman yoxdur. Bu sahədə beynəlxalq ekspertlər qrupunun töhfələri ilə kitab biokimya, molekulyar biologiya, zülal mühəndisliyi, proteomika, hüceyrə biologiyası, farmakologiya, biofizika, struktur biologiya, dərman kimyası və dərman inkişafının müxtəlif aspektlərini birləşdirir.

Kinaz adlanan zülalların böyük bir sinfi xərçəng hüceyrələrinin böyüməsi, çoxalması və immun sistemi tərəfindən apoptozdan (ölümdən) sağ qalması üçün tələb olunan fermentlərdir. İki mühüm kinaz MET və RON-dur ki, onlar hüceyrədənkənar ligandlara (böyümə amilləri) cavab olaraq hüceyrə səthindən kənarda hüceyrə siqnal yollarını işə salan reseptor tirozin kinazlarıdır (RTK). şiş, ətrafdakı toxumaları işğal edir və metastaz verir. MET və RON həm xərçəng hüceyrələrində, həm də mikromühit adlanan şişi əhatə edən dəstək hüceyrələrində yerləşir. MET və RON onların xüsusi liqandları, müvafiq olaraq HGF və MSP böyümə faktorları tərəfindən aktivləşdirilir. MET və RON kinaz aktivasiyasının və aşağı axın siqnalının bloklanması şiş inkişafının və metastazın qarşısının alınması üçün perspektivli terapevtik strategiyadır. Xərçəng həkimləri və bioloqları, eləcə də həm sənayedə, həm də akademiyada dərman kəşfi və inkişaf etdirmə qrupları üçün yazılmış bu kitab ənənəvi kiçik molekullu kinaz inhibitorlarından başqa MET və RON kinazlarını inhibə etmək üçün yeni yanaşmaları araşdıran ilk kitabdır. Bu yeni strategiyalar proteazlar tərəfindən böyümə faktorunun aktivləşdirilməsi kimi hüceyrənin xaricində əsas şiş törədən prosesləri hədəfləyir. Bu unikal strategiyalar kinaz inhibitorlarına, kemoterapiyaya və ya radiasiya müalicəsinə təkmilləşdirilmiş alternativ kimi perspektivli potensiala malikdir.

Müəllif Bios

Dr. James W. Janetka Vaşinqton Universiteti Tibb Məktəbində dosentdir və həm sənayedə, həm də akademik mühitdə 20 ildən çox dərman kimyası və dərman kəşfi təcrübəsinə malikdir. O, 50 resenziyalı əlyazma nəşr etdirib və onkologiya və yoluxucu xəstəliklər üzrə 20 ABŞ patentinə malikdir.

Roseann Benson kimya mühəndisi elmi yazıçı və redaktor oldu. Harvard və Vaşinqton Universiteti Tibb Məktəbləri üçün məsləhətçi kimi o, Wiley, CUP, Nature və Science tərəfindən nəşr olunan əlyazma və kitabları redaktə edib və onlara töhfə verib.


Biologiya 171


Təsəvvür edin ki, siz və ətrafınızdakı insanlar ünsiyyət qura bilməsəydiniz, həyat necə olardı. İstəklərinizi başqalarına ifadə edə bilməyəcəksiniz, nə də yerinizlə bağlı suallar verə bilməyəcəksiniz. İctimai təşkilat, cəmiyyəti təşkil edən fərdlər arasındakı ünsiyyətdən asılıdır ki, ünsiyyət olmasa, cəmiyyət dağılacaq.

İnsanlarda olduğu kimi, fərdi hüceyrələrin də ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqədə olması həyati əhəmiyyət kəsb edir. Bu, həm gölməçədə böyüyən birhüceyrəli orqanizmə, həm də savannada yaşayan iri heyvana aiddir. Xarici stimullara düzgün cavab vermək üçün hüceyrələr mesajı qəbul edə, məlumatı plazma membranı vasitəsilə ötürə və sonra mesaja cavab olaraq hüceyrə daxilində dəyişikliklər yarada bilən mürəkkəb ünsiyyət mexanizmlərini inkişaf etdirdilər.

Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə hüceyrələr uzaqdakı orqanların, toxumaların və hüceyrələrin hərəkətlərini əlaqələndirmək üçün davamlı olaraq kimyəvi mesajlar göndərir və qəbul edir. Mesajları tez və səmərəli şəkildə göndərmək qabiliyyəti hüceyrələrə öz funksiyalarını koordinasiya etməyə və dəqiq tənzimləməyə imkan verir.

Daha böyük orqanizmlərdə hüceyrə rabitəsinin zəruriliyi açıq görünsə də, hətta təkhüceyrəli orqanizmlər də bir-biri ilə əlaqə saxlayır. Maya hüceyrələri çoxalmaq üçün digər maya hüceyrələrini tapmağa kömək etmək üçün bir-birinə siqnal verir. Bəzi bakteriyalar formaları biofilm adlanan böyük komplekslər yaratmaq və ya rəqabət aparan orqanizmləri çıxarmaq üçün toksinlərin istehsalını təşkil etmək üçün öz hərəkətlərini əlaqələndirirlər. Hüceyrələrin kimyəvi siqnallar vasitəsilə əlaqə qurma qabiliyyəti tək hüceyrələrdə yaranıb və çoxhüceyrəli orqanizmlərin təkamülü üçün vacib idi. Rabitə sistemlərinin səmərəli və nisbətən səhvsiz funksiyası bildiyimiz kimi bütün həyat üçün həyati əhəmiyyət kəsb edir.

Öyrənmə Məqsədləri

Bu bölmənin sonunda siz aşağıdakıları edə biləcəksiniz:

  • Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə mövcud olan dörd növ siqnal mexanizmlərini təsvir edin
  • Daxili reseptorları hüceyrə səthi reseptorları ilə müqayisə edin
  • Liqandın quruluşu ilə onun fəaliyyət mexanizmi arasındakı əlaqəni tanıyın

Canlı hüceyrələr aləmində iki növ ünsiyyət mövcuddur. Hüceyrələr arasında əlaqə hüceyrələrarası siqnal, hüceyrədaxili əlaqə isə hüceyrədaxili siqnal adlanır. Fərqi yadda saxlamağın asan yolu prefikslərin Latın mənşəyini anlamaqdır: inter- “arasında” deməkdir (məsələn, kəsişən xətlər bir-birini kəsən xətlərdir) və daxili “daxili” deməkdir (venadaxili kimi).

Kimyəvi siqnallar liqand adlanan kiçik, adətən uçucu və ya həll olunan molekullar şəklində siqnal hüceyrələri tərəfindən buraxılır. Liqand başqa bir xüsusi molekulu bağlayan, bəzi hallarda prosesdə siqnal verən bir molekuldur. Beləliklə, liqandları siqnal molekulları kimi düşünmək olar. Liqandlar kimyəvi siqnallardan təsirlənən hüceyrələr olan hədəf hüceyrələrdəki zülallarla qarşılıqlı əlaqədə olurlar. Bu zülallara reseptorlar da deyilir. Liqandlar və reseptorlar bir neçə növdə mövcuddur, lakin spesifik bir liqandın adətən yalnız həmin liqandı bağlayan xüsusi reseptoru olacaqdır.

Siqnallaşdırma formaları

Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə kimyəvi siqnalın dörd kateqoriyası var: parakrin siqnal, endokrin siqnal, avtokrin siqnal və boşluq qovşaqlarında birbaşa siqnal ((Şəkil)). Siqnalın müxtəlif kateqoriyaları arasındakı əsas fərq, siqnalın hədəf hüceyrəyə çatmaq üçün orqanizmdən keçdiyi məsafədir. Burada qeyd etməliyik ki, bütün hüceyrələr eyni siqnallardan təsirlənmir.


Parakrin siqnalizasiya

Bir-birinə yaxın olan hüceyrələr arasında lokal olaraq fəaliyyət göstərən siqnallara parakrin siqnallar deyilir. Parakrin siqnalları diffuziya yolu ilə hüceyrədənkənar matris vasitəsilə hərəkət edir. Bu tip siqnallar adətən qısa müddətə davam edən sürətli cavablar verir. Cavabın lokallaşdırılması üçün parakrin liqand molekulları adətən fermentlər tərəfindən tez parçalanır və ya qonşu hüceyrələr tərəfindən çıxarılır. Siqnalların çıxarılması siqnal üçün konsentrasiya qradiyentini bərpa edəcək və yenidən buraxıldıqda onların hüceyrədaxili boşluqda sürətlə yayılmasına imkan verəcəkdir.

Parakrin siqnalının bir nümunəsi sinir hüceyrələri arasında sinapslar arasında siqnalların ötürülməsidir. Sinir hüceyrəsi hüceyrə gövdəsindən, stimulları qəbul edən dendrit adlanan bir neçə qısa, budaqlanmış uzantılardan və siqnalları digər sinir hüceyrələrinə və ya əzələ hüceyrələrinə ötürən akson adlanan uzun uzantıdan ibarətdir. Siqnal ötürülməsinin baş verdiyi sinir hüceyrələri arasındakı birləşmə sinaps adlanır. Sinaptik siqnal sinir hüceyrələri arasında hərəkət edən kimyəvi bir siqnaldır. Sinir hüceyrələrindəki siqnallar sürətlə hərəkət edən elektrik impulsları ilə yayılır. Bu impulslar aksonun sonuna çatdıqda, presinaptik hüceyrədən (siqnal yayan hüceyrə) neyrotransmitter adlanan kimyəvi liqandların buraxılması ilə siqnal növbəti hüceyrənin dendritinə doğru davam edir. Neyrotransmitterlər kimyəvi sinapslar adlanan sinir hüceyrələri arasında çox kiçik məsafələrdə (20-40 nanometr) daşınır ((Şəkil)). Sinir hüceyrələri arasındakı kiçik məsafə siqnalın sürətlə yayılmasına imkan verir, bu da dərhal cavab verməyə imkan verir, məsələn, “Əlinizi sobadan götürün!”

Neyrotransmitter postsinaptik hüceyrənin səthindəki reseptoru bağladıqda, hədəf hüceyrənin elektrokimyəvi potensialı dəyişir və növbəti elektrik impulsu işə salınır. Kimyəvi sinapsa buraxılan nörotransmitterlər tez parçalanır və ya presinaptik hüceyrə tərəfindən reabsorbsiya olunur ki, alıcı sinir hüceyrəsi tez bərpa olunsun və növbəti sinaptik siqnala sürətlə cavab verməyə hazır olsun.


Endokrin siqnalizasiya

Uzaq hüceyrələrdən gələn siqnallara endokrin siqnallar deyilir və onlar endokrin hüceyrələrdən qaynaqlanır. (Orqanizmdə bir çox endokrin hüceyrələr qalxanabənzər vəz, hipotalamus və hipofiz vəzi kimi endokrin vəzilərdə yerləşir.) Bu tip siqnallar adətən daha yavaş reaksiya verir, lakin daha uzunmüddətli təsir göstərir. Endokrin siqnalda sərbəst buraxılan ligandlara hormonlar deyilir, bədənin bir hissəsində istehsal olunan, lakin bir qədər uzaqda olan digər bədən bölgələrinə təsir edən siqnal molekulları.

Hormonlar qan axını ilə endokrin hüceyrələr və onların hədəf hüceyrələri arasında böyük məsafələri qət edir ki, bu da bədən boyunca nisbətən yavaş hərəkət edir. Nəqliyyat formasına görə hormonlar sulandırılır və hədəf hüceyrələrinə təsir etdikdə aşağı konsentrasiyalarda olurlar. Bu, liqandların yerli konsentrasiyalarının çox yüksək ola biləcəyi parakrin siqnaldan fərqlidir.

Avtokrin siqnalizasiya

Avtokrin siqnallar, buraxılan liqandla da bağlana bilən siqnal hüceyrələri tərəfindən istehsal olunur. Bu o deməkdir ki, siqnal hüceyrəsi və hədəf hüceyrə eyni və ya oxşar hüceyrə ola bilər (prefiks avtomatik özünü bildirir, siqnal hüceyrəsinin özünə siqnal göndərdiyini xatırladır). Hüceyrələrin düzgün toxumalara çevrilməsini və lazımi funksiyanı yerinə yetirməsini təmin etmək üçün bu növ siqnal tez-tez orqanizmin erkən inkişafı zamanı baş verir. Otokrin siqnalı həmçinin ağrı hissi və iltihab reaksiyalarını tənzimləyir. Bundan əlavə, əgər hüceyrə virusa yoluxmuşsa, hüceyrə proqramlaşdırılmış hüceyrə ölümünə məruz qalması üçün siqnal verə bilər və bu proses zamanı virusu öldürür. Bəzi hallarda eyni tipli qonşu hüceyrələr də sərbəst buraxılan liqanddan təsirlənir. Embrioloji inkişafda, bir qrup qonşu hüceyrənin stimullaşdırılması prosesi eyni hüceyrələrin eyni hüceyrə tipinə diferensiasiyasını yönəltməyə kömək edə bilər və bununla da düzgün inkişaf nəticəsini təmin edə bilər.

Boşluq qovşaqları boyunca birbaşa siqnal

Heyvanlarda boşluq qovşaqları və plasmodesmata bitkilərdə qonşu hüceyrələrin plazma membranları arasında əlaqə var. Bu maye ilə dolu kanallar hüceyrədaxili vasitəçilər adlanan kiçik siqnal molekullarının iki hüceyrə arasında yayılmasına imkan verir. Kalsium ionları (Ca 2+) kimi kiçik molekullar hüceyrələr arasında hərəkət edə bilir, lakin zülallar və DNT kimi böyük molekullar kanallardan keçə bilmir. Kanalların spesifikliyi hüceyrələrin müstəqil qalmasını təmin edir, lakin siqnalları tez və asanlıqla ötürə bilir. Siqnal molekullarının ötürülməsi birbaşa hədəf hüceyrənin yanında olan hüceyrənin cari vəziyyətini bildirir, bu, bir qrup hüceyrəyə onlardan yalnız birinin qəbul edə biləcəyi bir siqnala cavablarını əlaqələndirməyə imkan verir. Bitkilərdə, plasmodesmata hər yerdə mövcuddur və bütün zavodu nəhəng rabitə şəbəkəsinə çevirir.

Reseptorların növləri

Reseptorlar hədəf hüceyrədə və ya onun səthində liqand bağlayan zülal molekullarıdır. İki növ reseptor var, daxili reseptorlar və hüceyrə səthi reseptorları.

Daxili reseptorlar

Hüceyrədaxili və ya sitoplazmik reseptorlar kimi də tanınan daxili reseptorlar hüceyrənin sitoplazmasında yerləşir və plazma membranından keçə bilən hidrofobik ligand molekullarına cavab verir. Hüceyrəyə daxil olduqdan sonra bu molekulların çoxu gen ifadəsinə vasitəçilik etmək üçün mRNT sintezinin (transkripsiya) tənzimləyicisi kimi çıxış edən zülallara bağlanır. Gen ifadəsi hüceyrənin DNT-sindəki məlumatın amin turşuları ardıcıllığına çevrilməsinin hüceyrə prosesidir və nəticədə zülal meydana gətirir. Liqand daxili reseptorla bağlandıqda, zülalda DNT-ni bağlayan yeri ifşa edən konformasiya dəyişikliyi baş verir. Liqand-reseptor kompleksi nüvəyə doğru hərəkət edir, sonra xromosom DNT-nin xüsusi tənzimləyici bölgələrinə bağlanır və transkripsiyanın başlanmasına kömək edir ((Şəkil)). Transkripsiya hüceyrənin DNT-sindəki məlumatın xüsusi amin turşularını əlaqələndirmək üçün mRNT-də (sitoplazmaya hərəkət edən və ribosomlarla əlaqəli olan) məlumatdan istifadə edən xəbərçi RNT (mRNA) adlı RNT-nin xüsusi formasına kopyalanması prosesidir. düzgün ardıcıllıqla, bir protein istehsal edir. Daxili reseptorlar siqnalı digər reseptorlara və ya messencerlərə ötürmədən birbaşa gen ifadəsinə təsir göstərə bilər.


Hüceyrə səthi reseptorları

Hüceyrə səthi reseptorları, həmçinin transmembran reseptorları olaraq da bilinir, xarici ligand molekullarına bağlanan hüceyrə səthi, membrana bağlanmış (inteqral) zülallardır. Bu tip reseptor plazma membranını əhatə edir və siqnal ötürülməsini həyata keçirir, bunun vasitəsilə hüceyrədənkənar siqnal hüceyrədaxili siqnala çevrilir. Hüceyrə səthi reseptorları ilə qarşılıqlı əlaqədə olan ligandlar təsir etdikləri hüceyrəyə daxil olmaq məcburiyyətində deyillər. Hüceyrə səthinin reseptorları ayrıca hüceyrələrə xas zülallar və ya markerlər adlanır, çünki onlar fərdi hüceyrə tiplərinə xasdır.

Hüceyrə səthinin reseptor zülalları hüceyrənin normal fəaliyyəti üçün əsas olduğundan, bu zülallardan hər hansı birində nasazlığın ağır nəticələrə səbəb ola biləcəyi təəccüblü olmamalıdır. Müəyyən reseptor molekullarının zülal strukturlarındakı səhvlərin hipertoniya (yüksək qan təzyiqi), astma, ürək xəstəlikləri və xərçəngdə rol oynadığı sübut edilmişdir.

Hər bir hüceyrə səthi reseptorunun üç əsas komponenti var: xarici liqand bağlayan domen, transmembran adlanan hidrofobik membranı əhatə edən bölgə və hüceyrə daxilində hüceyrədaxili sahə. Liqand bağlayan sahəyə hüceyrədənkənar domen də deyilir. Bu domenlərin hər birinin ölçüsü və miqyası reseptorun növündən asılı olaraq geniş şəkildə dəyişir.

Viruslar ev sahibini necə tanıyır Canlı hüceyrələrdən fərqli olaraq, bir çox viruslarda plazma membranı və ya metabolik həyatı təmin etmək üçün lazım olan hər hansı struktur yoxdur. Bəzi viruslar sadəcə olaraq DNT və ya RNT-ni əhatə edən inert protein qabığından ibarətdir. Çoxalmaq üçün viruslar ev sahibi kimi xidmət edən canlı hüceyrəni işğal etməli və sonra ev sahibinin hüceyrə aparatını ələ keçirməlidir. Bəs virus öz sahibini necə tanıyır?

Viruslar tez-tez ev sahibi hüceyrədəki hüceyrə səthi reseptorlarına bağlanır. Məsələn, insan qripinə (qripə) səbəb olan virus xüsusi olaraq tənəffüs sisteminin hüceyrələrinin membranlarında olan reseptorlara bağlanır. Hüceyrə səthi reseptorlarının sahibləri arasında kimyəvi fərqlər o deməkdir ki, müəyyən bir növü (məsələn, insanlar) yoluxduran bir virus çox vaxt başqa bir növü (məsələn, toyuqlar) yoluxdura bilməz.

Bununla belə, viruslar insanlarla müqayisədə çox az miqdarda DNT və ya RNT-yə malikdir və nəticədə virusun çoxalması sürətlə baş verə bilər. Viral çoxalma həmişə yeni istehsal olunan viruslarda dəyişikliklərə səbəb ola biləcək səhvlər yaradır, bu dəyişikliklər hüceyrə səthi reseptorları ilə qarşılıqlı əlaqədə olan viral zülalların yeni bir ev sahibinin reseptorlarına bağlana biləcək şəkildə təkamül edə bilməsi deməkdir. Bu cür dəyişikliklər virusun reproduktiv siklində təsadüfi və kifayət qədər tez-tez baş verir, lakin dəyişikliklər yalnız yeni bağlayıcı xüsusiyyətlərə malik virus uyğun hostla təmasda olduqda əhəmiyyətlidir. Qrip halında bu vəziyyət heyvanların və insanların yaxın təmasda olduğu yerlərdə, məsələn, quşçuluq və donuz fermalarında baş verə bilər. 1 Virus əvvəlki “növ baryerini” keçərək yeni hosta keçdikdə, o, sürətlə yayıla bilər. Alimlər bu cür monitorinqin qlobal virus epidemiyalarının ehtimalını azalda biləcəyi ümidi ilə yeni yaranan virusları (yenidən yaranan viruslar adlanır) diqqətlə izləyirlər.

Hüceyrə səthi reseptorları çoxhüceyrəli orqanizmlərdə siqnalların əksəriyyətində iştirak edir. Hüceyrə səthi reseptorlarının üç ümumi kateqoriyası var: ion kanalı ilə əlaqəli reseptorlar, G-proteinlə əlaqəli reseptorlar və fermentlə əlaqəli reseptorlar.

İon kanalı ilə əlaqəli reseptorlar bir ligand bağlayır və xüsusi ionların keçməsinə imkan verən membrandan bir kanal açır. Bir kanal yaratmaq üçün bu tip hüceyrə səthi reseptoru geniş membranı əhatə edən bölgəyə malikdir. Plazma membranının mərkəzini təşkil edən ikiqat fosfolipid yağ turşusu quyruqları ilə qarşılıqlı əlaqə yaratmaq üçün membranı əhatə edən bölgədəki amin turşularının çoxu hidrofobikdir. Əksinə, kanalın içini əhatə edən amin turşuları su və ya ionların keçməsini təmin etmək üçün hidrofilikdir. Liqand kanalın hüceyrədənkənar bölgəsinə bağlandıqda, zülalın strukturunda natrium, kalsium, maqnezium və hidrogen kimi ionların keçməsinə imkan verən konformasiya dəyişikliyi baş verir ((Şəkil)).


G-proteinlə əlaqəli reseptorlar bir liqand bağlayır və G-proteini adlanan membran zülalını aktivləşdirir. Aktivləşdirilmiş G-proteini daha sonra ya ion kanalı, ya da membrandakı fermentlə qarşılıqlı əlaqəyə girir ((Şəkil)). Bütün G-proteinlə əlaqəli reseptorların yeddi transmembran sahəsi var, lakin hər bir reseptorun özünəməxsus hüceyrədənkənar domeni və G-proteini bağlayan sahə var.

G-proteinlə əlaqəli reseptorlardan istifadə edərək hüceyrə siqnalı siklik hadisələr silsiləsi kimi baş verir. Liqand bağlanmazdan əvvəl, qeyri-aktiv G-proteini onun bağlanması üçün xüsusi olan reseptorda yeni aşkar edilmiş yerə bağlana bilər. G-proteini reseptorla bağlandıqdan sonra, formada meydana gələn dəyişiklik guanozin diposfat (GDP) buraxan və guanozin 3-fosfat (GTP) götürən G-proteini aktivləşdirir. G-zülalının alt bölmələri daha sonra bölünür α alt vahid və βγ alt vahid. Bu G-protein fraqmentlərindən biri və ya hər ikisi nəticədə digər zülalları aktivləşdirə bilər. Bir müddət sonra GTP aktivdir α G-zülalının alt bölməsi ÜDM-ə hidrolizə olunur βγ alt bölmə deaktivdir. Alt birliklər qeyri-aktiv G-proteini yaratmaq üçün yenidən birləşir və dövr yenidən başlayır.


G-proteinlə əlaqəli reseptorlar geniş şəkildə öyrənilmiş və sağlamlığın qorunmasında rolları haqqında çox şey öyrənilmişdir. İnsanlar üçün patogen olan bakteriyalar, G-proteinlə əlaqəli xüsusi reseptor funksiyasını pozan zəhərlər buraxa bilər və bu, göyöskürək, botulizm və vəba kimi xəstəliklərə səbəb ola bilər. Vəbada ((Şəkil)), məsələn, su ilə daşınan bakteriya Vibrio vəba nazik bağırsağı əhatə edən hüceyrələrə bağlanan bir toksin, xoleragen istehsal edir. Toksin daha sonra bu bağırsaq hüceyrələrinə daxil olur, burada xlorid kanalının açılmasına nəzarət edən və onun davamlı olaraq aktiv qalmasına səbəb olan G-proteinini dəyişdirir, nəticədə bədəndən böyük maye itkiləri və nəticədə ölümcül susuzlaşdırma ilə nəticələnir.


Fermentlə əlaqəli reseptorlar bir fermentlə əlaqəli hüceyrədaxili domenləri olan hüceyrə səthi reseptorlarıdır. Bəzi hallarda, reseptorun hüceyrədaxili sahəsi bir fermentdir. Digər fermentlə əlaqəli reseptorlar bir fermentlə birbaşa qarşılıqlı əlaqədə olan kiçik hüceyrədaxili sahəyə malikdir. Fermentlə əlaqəli reseptorlar adətən böyük hüceyrədənkənar və hüceyrədaxili sahələrə malikdir, lakin membranı əhatə edən bölgə peptid zəncirinin tək alfa-spiral bölgəsindən ibarətdir. Bir liqand hüceyrədənkənar sahəyə bağlandıqda, fermenti aktivləşdirən bir siqnal membran vasitəsilə ötürülür. Fermentin aktivləşdirilməsi hüceyrə daxilində nəticədə reaksiyaya səbəb olan hadisələr zəncirini işə salır. Bu tip fermentlə əlaqəli reseptorların bir nümunəsi tirozin kinaz reseptorudur ((Şəkil)). Kinaz, fosfat qruplarını ATP-dən başqa bir zülala ötürən bir fermentdir. Tirozin kinaz reseptoru fosfat qruplarını tirozin molekullarına (tirozin qalıqları) köçürür. Birincisi, siqnal molekulları yaxınlıqdakı iki tirozin kinaz reseptorunun hüceyrədənkənar sahəsinə bağlanır. Sonra iki qonşu reseptor bir-birinə bağlanır və ya dimerləşir. Sonra fosfatlar reseptorların hüceyrədaxili sahəsindəki tirozin qalıqlarına əlavə olunur (fosforlaşma). Fosforlanmış qalıqlar daha sonra siqnalı sitoplazma daxilində növbəti xəbərçiyə ötürə bilər.


HER2 tirozin kinaz reseptorudur. İnsan döş xərçənginin 30 faizində HER2 daimi olaraq aktivləşir ki, bu da tənzimlənməmiş hüceyrə bölünməsi ilə nəticələnir. Döş xərçənginin müalicəsində istifadə edilən Lapatinib dərmanı HER2 reseptorunun tirozin kinaz avtofosforilasiyasını (reseptorun özünə fosfatlar əlavə etməsi prosesi) maneə törədir, beləliklə, şiş böyüməsini 50 faiz azaldır. Avtofosforlaşmadan başqa, Lapatinib aşağıdakı addımlardan hansını inhibə edər?

  1. Siqnal molekulunun bağlanması, dimerləşmə və aşağı axın hüceyrə reaksiyası
  2. Dimerləşmə və aşağı axın hüceyrə reaksiyası
  3. Aşağı axın hüceyrə reaksiyası
  4. Fosfataz fəaliyyəti, dimerləşmə və aşağı buxar hüceyrə reaksiyası

Siqnal Molekulları

Siqnal hüceyrələri və sonradan hədəf hüceyrələrdəki reseptorlara bağlanaraq istehsal olunan liqandlar cavabları koordinasiya etmək üçün hədəf hüceyrələrə gedən kimyəvi siqnallar kimi çıxış edir. Liqandlar kimi xidmət edən molekulların növləri inanılmaz dərəcədə müxtəlifdir və kiçik zülallardan kalsium (Ca 2+) kimi kiçik ionlara qədər dəyişir.

Kiçik hidrofobik ligandlar

Kiçik hidrofobik liqandlar birbaşa plazma membranı vasitəsilə yayıla və daxili reseptorlarla qarşılıqlı əlaqədə ola bilər. Bu sinif ligandların mühüm üzvləri steroid hormonlardır. Steroidlər dörd əridilmiş halqa ilə bir karbohidrogen skeleti olan lipidlərdir, fərqli steroidlər karbon skeletinə bağlı müxtəlif funksional qruplara malikdir. Steroid hormonlara qadın cinsi hormonu, estrogenin bir növü olan estradiol, kişi cinsi hormonu, testosteron və bioloji membranların mühüm struktur komponenti və steroid hormonlarının xəbərçisi olan xolesterin daxildir ((Şəkil)). Digər hidrofobik hormonlara tiroid hormonları və D vitamini daxildir. Qanda həll olmaq üçün hidrofobik liqandlar qan dövranı ilə daşınarkən daşıyıcı zülallara bağlanmalıdır.


Suda həll olunan ligandlar

Suda həll olunan liqandlar qütblüdür və buna görə də bəzən köməksiz plazma membranından keçə bilmirlər, ümumiyyətlə membrandan keçmək üçün çox böyükdürlər. Bunun əvəzinə, suda həll olunan ligandların əksəriyyəti hüceyrə səthi reseptorlarının hüceyrədənkənar sahəsinə bağlanır. This group of ligands is quite diverse and includes small molecules, peptides, and proteins.

Other Ligands

Nitric oxide (NO) is a gas that also acts as a ligand. It is able to diffuse directly across the plasma membrane, and one of its roles is to interact with receptors in smooth muscle and induce relaxation of the tissue. NO has a very short half-life and, therefore, only functions over short distances. Nitroglycerin, a treatment for heart disease, acts by triggering the release of NO, which causes blood vessels to dilate (expand), thus restoring blood flow to the heart. NO has become better known recently because the pathway that it affects is targeted by prescription medications for erectile dysfunction, such as Viagra (erection involves dilated blood vessels).

Bölmənin xülasəsi

Cells communicate by both inter- and intracellular signaling. Signaling cells secrete ligands that bind to target cells and initiate a chain of events within the target cell. The four categories of signaling in multicellular organisms are paracrine signaling, endocrine signaling, autocrine signaling, and direct signaling across gap junctions. Paracrine signaling takes place over short distances. Endocrine signals are carried long distances through the bloodstream by hormones, and autocrine signals are received by the same cell that sent the signal or other nearby cells of the same kind. Gap junctions allow small molecules, including signaling molecules, to flow between neighboring cells.

Internal receptors are found in the cell cytoplasm. Here, they bind ligand molecules that cross the plasma membrane these receptor-ligand complexes move to the nucleus and interact directly with cellular DNA. Cell-surface receptors transmit a signal from outside the cell to the cytoplasm. Ion channel-linked receptors, when bound to their ligands, form a pore through the plasma membrane through which certain ions can pass. G-protein-linked receptors interact with a G-protein on the cytoplasmic side of the plasma membrane, promoting the exchange of bound GDP for GTP and interacting with other enzymes or ion channels to transmit a signal. Enzyme-linked receptors transmit a signal from outside the cell to an intracellular domain of a membrane-bound enzyme. Ligand binding causes activation of the enzyme. Small hydrophobic ligands (like steroids) are able to penetrate the plasma membrane and bind to internal receptors. Water-soluble hydrophilic ligands are unable to pass through the membrane instead, they bind to cell-surface receptors, which transmit the signal to the inside of the cell.

İncəsənət Əlaqələri

(Figure) HER2 is a receptor tyrosine kinase. In 30 percent of human breast cancers, HER2 is permanently activated, resulting in unregulated cell division. Lapatinib, a drug used to treat breast cancer, inhibits HER2 receptor tyrosine kinase autophosphorylation (the process by which the receptor adds phosphates onto itself), thus reducing tumor growth by 50 percent. Besides autophosphorylation, which of the following steps would be inhibited by Lapatinib?

  1. Signaling molecule binding, dimerization, and the downstream cellular response.
  2. Dimerization, and the downstream cellular response.
  3. The downstream cellular response.
  4. Phosphatase activity, dimerization, and the downsteam cellular response.

(Figure) C. The downstream cellular response would be inhibited.

Pulsuz Cavab

What is the difference between intracellular signaling and intercellular signaling?

Intracellular signaling occurs within a cell, and intercellular signaling occurs between cells.

How are the effects of paracrine signaling limited to an area near the signaling cells?

The secreted ligands are quickly removed by degradation or reabsorption into the cell so that they cannot travel far.

What are the differences between internal receptors and cell-surface receptors?

Internal receptors are located inside the cell, and their ligands enter the cell to bind the receptor. The complex formed by the internal receptor and the ligand then enters the nucleus and directly affects protein production by binding to the chromosomal DNA and initiating the making of mRNA that codes for proteins. Cell-surface receptors, however, are embedded in the plasma membrane, and their ligands do not enter the cell. Binding of the ligand to the cell-surface receptor initiates a cell signaling cascade and does not directly influence the making of proteins however, it may involve the activation of intracellular proteins.

Cells grown in the laboratory are mixed with a dye molecule that is unable to pass through the plasma membrane. If a ligand is added to the cells, observations show that the dye enters the cells. What type of receptor did the ligand bind to on the cell surface?

An ion channel receptor opened up a pore in the membrane, which allowed the ionic dye to move into the cell.

Insulin is a hormone that regulates blood sugar by binding to its receptor, insulin receptor tyrosine kinase. How does insulin’s behavior differ from steroid hormone signaling, and what can you infer about its structure?

Insulin’s receptor is an enzyme-linked transmembrane receptor, as can be determined from the “tyrosine kinase” in its name. This receptor is embedded in the plasma membrane, and insulin binds to its extracellular (outer) surface to initiate intracellular signaling cascades.

Normally, steroid hormones cross the plasma membrane to bind with intracellular receptors. These intracellular hormone-receptor complexes then interact directly with DNA to regulate transcription. This limits steroid hormones to be small, non-polar molecules so they can cross the plasma membrane. However, since insulin does not have to cross into the cell it could be large or polar (it is a small, polar molecule).

Haşiyələr

    A. B. Sigalov, The School of Nature. IV. Learning from Viruses, Self/Nonself 1, yox. 4 (2010): 282-298. Y. Cao, X. Koh, L. Dong, X. Du, A. Wu, X. Ding, H. Deng, Y. Shu, J. Chen, T. Jiang, Rapid Estimation of Binding Activity of Influenza Virus Hemagglutinin to Human and Avian Receptors, PLoS One 6, yox. 4 (2011): e18664.

Lüğət


Signaling pathways with Receptor Tyrosine Kinase clarification - Biology

Clinical pain is a serious public health issue. Treatment of pain-related suffering requires knowledge of how pain signals are initially interpreted and subsequently transmitted and perpetuated. This review article is one of three reviews in this issue of Neyron that address our understanding of the pain process and possible solutions to the problem from both cellular- and systems-level viewpoints.

The electrophysiological properties of peripheral neurons activated by noxious stimuli, the primary afferent nociceptors, have been investigated intensively, and our knowledge about the molecular basis of transducers for noxious stimuli has increased greatly. In contrast, understanding of the intracellular signaling mechanisms regulating nociceptor sensitization downstream of ligand binding to the receptors is still at a relatively nascent stage. After outlining the initiated signaling cascades, we discuss the emerging plasticity within these cascades and the importance of subcellular compartmentalization. In addition, the recently realized importance of functional interactions with the extracellular matrix, cytoskeleton, intracellular organelles such as mitochondria, and sex hormones will be introduced. This burgeoning literature establishes new cellular features crucial for the function of nociceptive neurons and argues that additional focus should be placed on understanding the complex integration of cellular events that make up the “cell biology of pain.”


Oxidants in Receptor Tyrosine Kinase Signal Transduction Pathways

The accumulation of oxygen in the atmosphere created an evolutionary stress for organisms to survive because oxygen, while the by-product of photosynthesis and an important substrate in oxidative metabolism, can also be partially reduced to form toxic products. These forms of oxygen, reduced by one electron or two electrons, yield superoxide anion (O2 •- ) and hydrogen peroxide (H2O2), müvafiq olaraq. Recent studies suggest that reactive oxygen species (ROS) such as O2 •- and H2O2 function as mitogenic mediators of activated growth-factor receptor signaling. Reported data imply that growth factor-stimulated ROS generation can mediate intracellular signaling pathways by activating protein tyrosine kinases, inhibiting protein tyrosine phosphatase, and regulating redox-sensitive gene expression. This review examines the mechanisms of growth factor-induced generation of ROS and their roles in specific receptor tyrosine kinase signaling pathways.


Biologiya fəsil 11

A) A G protein-coupled receptor bound to GTP is in its active state.

B) A G protein bound to GTP is in its active state.

C) A G protein bound to GDP is in its active state.

A) It acts as a signal receptor that activates tyrosine kinases.

B) It binds with a receptor protein that enters the nucleus and activates expression of specific genes.

C) It acts as a steroid signal receptor that activates ion channel proteins in the plasma membrane.

A) G protein-coupled receptors

B) ligand-gated ion channels

A) The cytoplasmic levels of cAMP would decrease.

B) The transcription of certain genes would decrease.

C) The cytosolic calcium concentration would increase.

C) along the exterior margin

A) receptor tyrosine kinase

B) G protein-coupled receptor

C) ligand-gated ion channel

A) The receptor molecules are themselves lipids or glycolipids.

B) The receptor may be inside the nucleus of a target cell.

C) The unbound steroid receptors are quickly recycled by lysosomes.

A) binding of G proteins to G protein-coupled receptors

B) ligand-gated ion channel signaling pathways

C) adenylyl cyclase activity

A) activation of receptor tyrosine kinases

B) activation of steroid hormone receptors

C) activation of G protein-coupled receptors

A) It modifies a G protein involved in regulating salt and water secretion.

B) It modifies adenylyl cyclase and triggers excess formation of cAMP.

C) It signals IP3to act as a second messenger for the release of calcium.