Erinevad mobiilsidetüübid

Mitmerakulistes organismides olevad rakud peavad võtma spetsiaalseid rolle ja teadma, millal konkreetseid tegevusi läbi viia. Rakud koordineerivad oma tegevust erinevat tüüpi mobiilside kaudu, mida nimetatakse ka raku signaalimine. Tüüpilised rakusignaalid on oma olemuselt keemilised ja neid saab suunata lokaalselt või organismi jaoks üldiselt.

Mobiilside on mitmeastmeline protsess, mis hõlmab järgmist:

• Keemilise signaali saatmine.
• Signaali vastuvõtmine märklaudraku välismembraani retseptoril.
  
• Signaali edastamine sihtraku sisemusse.
• Sihtraku käitumise muutmine.

Erinevad kärgsidetüübid järgivad kõiki samu samme, kuid eristuvad signaalimisprotsessi kiiruse ja toimimiskauguse järgi. Närvirakud annavad signaali kiiresti, kuid lokaalselt, samal ajal kui hormoone vabastavad näärmed töötavad aeglasemalt, kuid kogu organismis.

Erinevad kärgsignaalide tüübid on välja töötatud, et võtta arvesse kiiruse ja kauguse nõudeid raku erinevate funktsioonide jaoks.

Rakud kasutavad erinevat tüüpi signaalimist sõltuvalt sellest, milliste teiste rakkudeni nad tahavad jõuda. Neli tüüpi rakuside on:

• Parakriin: Signaliseeriv rakk eritab kemikaali, mis difundeerub lokaalselt sihtrakkudesse.
  
• Autokriinne: Sarnaselt parakriinsignaalidega, kuid sihtrakk on signaalrakk. Rakk saadab signaale ühest rakumembraani piirkonnast teise.
• Endokriinsed: Endokriinsed signaalid toodavad hormooni, mis liigub kogu organismis vereringesüsteemi kaudu.
• Sünaptiline: Saatvad ja vastuvõtvad rakud on loonud sünaptilise struktuuri, mis viib nende rakumembraanid tihedaks kontaktiks signaalide hõlpsaks vahetamiseks.

Rakud eraldavad keemilisi signaale, et anda teistele rakkudele teada, milliseid toiminguid nad teevad, ja nad saavad signaale, mis teavitavad neid teiste organismirakkude tegevusest. Sellised toimingud nagu raku pooldumine, rakkude kasvu, rakusurma ja valkude tootmist koordineeritakse rakutüüpide eri tüüpi signaalide kaudu.

Parakriinsignaali ajal sekreteerib rakk kemikaali, mis lõpuks põhjustab naaberrakkude käitumises spetsiifilisi muutusi. Päritolurakk tekitab keemilise signaali, mis hajub kogu läheduses asuvas koes. Kemikaal ei ole stabiilne ja halveneb, kui see peab läbima pikki vahemaid.

Selle tulemusena kasutatakse parakriinsignaali kohaliku raku side.

Raku toodetud kemikaal on suunatud teistele spetsiifilistele rakkudele. Sihitud rakkude rakumembraanides on sekreteeritud kemikaali retseptorid. Mittesihipärastel rakkudel pole nõutavaid retseptoreid ja see ei mõjuta neid. Sekreteeritav kemikaal seob end sihtrakkude retseptoritega ja käivitab raku sees reaktsiooni. Reaktsioon omakorda mõjutab rakkude käitumist.

Näiteks, naharakud kasvavad kihtidena, pealmise kihi moodustavad surnud rakud. Erineva koe rakud asuvad naharakkude alumise kihi all. Rakkude kohalik signaalimine tagab, et naharakud teavad, millises kihis nad asuvad ja kas nad peavad surnud rakkude asendamiseks jagunema.

Parakriinsignaale kasutatakse ka seespidiseks suhtlemiseks lihaskoe. Parakriinne keemiline signaal lihase närvirakkudest põhjustab lihasrakkude kokkutõmbumist, võimaldades lihase liikumist suuremas organismis.

Autokriinsed signaalid on sarnased parakriinsignaalidega, kuid toimivad rakule, mis algul signaali eritab. Algne rakk tekitab keemilise signaali, kuid signaali retseptorid asuvad samal rakul. Selle tulemusena stimuleerib rakk end oma käitumise muutmiseks.

Näiteks võib rakk eritada kemikaali, mis soodustab rakkude kasvu. Signaal hajub kogu kohalikus koes, kuid algse raku retseptorid haaravad selle. Seejärel stimuleeritakse signaali sekreteerinud rakku rohkem kasvama.

See funktsioon on kasulik embrüodes, kus kasv on oluline, ja soodustab ka rakkude tõhusat diferentseerumist, kui autokriinsed signaalid tugevdavad raku identiteeti. Autokriinne enesestimulatsioon on täiskasvanud tervetes kudedes haruldane, kuid seda võib leida mõne vähi korral.

Endokriinses signalisatsioonis sekreteerib päritolurakk hormooni, mis on pikkadel vahemaadel stabiilne. Hormoon difundeerub läbi rakukoe kapillaaridesse ja liigub läbi organismi vereringesüsteemi.

Endokriinsed hormoonid levivad kogu kehas ja sihtrakkudes signaalrakust kaugel asuvates kohtades. Sihtmärkidega rakkudel on hormooni retseptorid ja nende käitumine muutub, kui retseptorid on aktiveeritud.

Näiteks neerupealise rakud toodavad hormooni adrenaliini, mis põhjustab organismi režiimi "võitle või põgene". Hormoon levib kogu kehas veres ja põhjustab suunatud rakkudes reaktsioone. Veresooned lihaste vererõhu tõstmiseks aheneb, süda pumpab kiiremini ja mõned higi näärmed aktiveeruvad. Kogu organism viiakse valmisolekusse lisapingutusteks.

Hormoon on igal pool sama, kuid rakkude retseptorite käivitamisel muudavad rakud oma käitumist erineval viisil.

Kui kaks rakku peavad pidevalt ulatuslikku signaalimist vahetama, on mõistlik ehitada spetsiaalsed kommunikatsioonistruktuurid, et hõlbustada keemiliste signaalide vahetamist. The sünaps on rakulaiend, mis viib kahe raku välised rakumembraanid lähedale. Sünapsisisene signaalimine seob alati ainult kaks lahtrit, kuid rakul võib olla nii lähedane seos korraga mitme lahtriga.

Keemilised signaalid, mis levivad sünaptiline lõhe võetakse kohe rakuretseptorite poolt. Mõne raku jaoks on vahe nii väike, et rakud puudutavad tõhusalt. Sellisel juhul võivad ühe raku välisel rakumembraanil olevad keemilised signaalid otseselt haarata teise raku membraani retseptoreid ja side on eriti kiire.

Tüüpiline sünaptiline suhtlus toimub nende vahel neuronid ajus. Ajurakud konstrueerivad sünapsid, et luua eelistatud sidekanalid mõne naaberrakuga. Rakud saavad seejärel eriti hästi suhelda oma sünaptiliste suhtluspartneritega, vahetades keemilisi signaale kiiresti ja sageli.

Mobiilsidesignaali saatmine on suhteliselt sirge, kuna rakk sekreteerib kemikaali ja signaal jaotub vastavalt tüübile. Signaali vastuvõtmine on keerulisem, kuna signaalkemikaal jääb märklaudrakust väljapoole. Enne kui signaal saab raku käitumist muuta, peab see sisenema lahtrisse ja muutuse käivitama.

Esiteks peavad märklaudrakul olema keemilisele signaalile vastavad retseptorid. Retseptorid on raku pinnal olevad kemikaalid, mis võivad seonduda teatud keemiliste signaalidega. Kui retseptor seondub keemilise signaaliga, vabastab see rakumembraani sisemuses päästiku.

Seejärel käivitab päästik protsessi signaali ülekanne milles vallandunud kemikaal sihib raku osa, kus raku käitumine peaks muutuma.

Rakud kasvavad ja jagunevad teistest rakkudest signaalimise tulemusel. Selline kasvusignaal seondub märklaudrakkude retseptoritega ja käivitab signaaliülekande raku sees. Transduktsioonikemikaal siseneb rakutuuma ja põhjustab rakul kasvu ja järgneva rakujagunemise.

Transduktsioonikemikaal saavutab selle mõjutades geeniekspressioon. See aktiveerib geenid, mis vastutavad raku täiendavate valkude tootmise eest, mis panevad raku kasvama ja jagunema. Rakk väljendab uut geenikomplekti ja muudab oma käitumist vastavalt vastuvõetud signaalile.

Rakud võivad oma käitumist muuta ka vastavalt rakusignaalidele, muutes nende toodetud energia hulka, muutes nende eritatavate kemikaalide kogust või rakus osaledes apoptoos või kontrollitud rakusurm. Mobiilside tsükkel jääb samaks - rakud lähtuvad signaalidest, sihtrakud neid vastu võtavad ja sihtrakud muudavad seejärel oma käitumist vastavalt saadud signaalile.