Erilaiset solukkoviestinnän tyypit

Monisoluisten organismien soluilla on oltava erikoistuneet roolit ja heidän on tiedettävä, milloin ne suorittavat tiettyjä toimintoja. Solut koordinoivat toimintaansa erityyppisten solukkoviestintöjen kautta, joita kutsutaan myös solujen signalointi. Tyypilliset solusignaalit ovat luonteeltaan kemiallisia ja ne voidaan kohdistaa paikallisesti tai organismille yleensä.

Solukkoviestintä on monivaiheinen prosessi, joka sisältää seuraavat:

• Kemiallisen signaalin lähettäminen.
• Signaalin vastaanottaminen kohdesolun ulkokalvoreseptorissa.
  
• Signaalin välittäminen kohdesolun sisätilaan.
• Kohdesolun käyttäytymisen muuttaminen.

Eri solukkoviestintätyypit seuraavat kaikki samoja vaiheita, mutta eroavat toisistaan ​​signalointiprosessin nopeudella ja etäisyydellä, jolla se toimii. Hermosolut antavat signaalin nopeasti, mutta paikallisesti, kun taas hormoneja vapauttavat rauhaset toimivat hitaammin, mutta koko organismissa.

Erilaiset solukkomerkinantotyypit ovat kehittyneet ottamaan huomioon eri solutoimintojen nopeus- ja etäisyysvaatimukset.

Solut käyttävät erilaisia ​​signalointityyppejä sen mukaan, mihin muihin soluihin he haluavat päästä. Solutietoliikenteen neljä tyyppiä ovat:

• Parakriini: Signaloiva solu erittää kemikaalia, joka diffundoituu paikallisesti kohdesoluihin.
  
• Autokriini: Samanlainen kuin parakriinin signalointi, mutta kohdesolu on signalointisolu. Solu lähettää signaaleja solukalvoalueelta toiselle.
• Umpieritys: Hormonaalinen signalointi tuottaa hormonin, joka kulkee koko organismissa verenkiertoelimistön kautta.
• Synaptinen: Lähettävät ja vastaanottavat solut ovat rakentaneet synaptisen rakenteen, joka tuo solukalvonsa läheiseen kosketukseen signaalien helpon vaihdon helpottamiseksi.

Solut vapauttavat kemiallisia signaaleja, jotta muut solut tietävät, mitä toimintoja he tekevät, ja ne vastaanottavat signaaleja, jotka ilmoittavat heille muiden organismisolujen toiminnasta. Toiminnot, kuten solujen jakautuminen, solukasvu, solukuolema ja proteiinien tuotanto koordinoidaan erityyppisten solusignaloinnin kautta.

Parakriinisen signaloinnin aikana solu erittää kemikaalia, joka lopulta aiheuttaa spesifisiä muutoksia naapurisolujen käyttäytymiseen. Alkuperäinen solu tuottaa kemiallisen signaalin, joka diffundoituu koko lähellä olevassa kudoksessa. Kemikaali ei ole stabiili ja heikkenee, jos sen on kuljettava pitkiä matkoja.

Tämän seurauksena käytetään parakriinin signalointia paikallinen soluyhteys.

Solun tuottama kemikaali on kohdistettu muihin spesifisiin soluihin. Kohdennetuilla soluilla on reseptoreita solukalvoissaan erittyvälle kemikaalille. Kohdistamattomilla soluilla ei ole vaadittuja reseptoreita, eikä niihin vaikuta. Eristetty kemikaali kiinnittyy kohdennettujen solujen reseptoreihin ja laukaisee reaktion solun sisällä. Reaktio puolestaan ​​vaikuttaa kohdistettuun solujen käyttäytymiseen.

Esimerkiksi, ihosolut kasvaa kerroksittain, kun ylin kerros muodostuu kuolleista soluista. Eri kudosten solut ovat ihosolujen pohjakerroksen alla. Paikallinen solusignalointi varmistaa, että ihosolut tietävät missä kerroksessa ne sijaitsevat ja onko niiden jaettava jakaakseen kuolleet solut.

Parakriinin signalointia käytetään myös sisäisessä viestinnässä lihaskudos. Parakriininen kemiallinen signaali lihaksen hermosoluista saa lihassolut supistumaan, mikä mahdollistaa lihasten liikkumisen suuremmassa organismissa.

Autokriininen signalointi on samanlainen kuin parakriinisignalointi, mutta se vaikuttaa soluun, joka aluksi erittää signaalin. Alkuperäinen solu tuottaa kemiallisen signaalin, mutta signaalin reseptorit ovat samassa solussa. Tämän seurauksena solu stimuloi itseään muuttamaan käyttäytymistään.

Esimerkiksi solu voisi erittää kemikaalia, joka edistää solujen kasvua. Signaali diffundoituu koko paikallisessa kudoksessa, mutta alkuperäisen solun reseptorit sieppaavat sen. Signaalia erittävää solua stimuloidaan sitten sitoutumaan enemmän kasvuun.

Tämä ominaisuus on hyödyllinen alkioissa, joissa kasvu on tärkeää, ja se edistää myös solujen tehokasta erilaistumista, kun autokriininen signalointi vahvistaa solun identiteettiä. Autokriininen itsestimulaatio on harvinaista aikuisen terveessä kudoksessa, mutta se löytyy joistakin syöpistä.

Hormonaalisessa signaloinnissa alkusolu erittää hormonia, joka on stabiili pitkillä etäisyyksillä. Hormoni diffundoituu solukudoksen läpi kapillaareihin ja kulkee organismin verenkiertoelimen läpi.

Hormonaaliset hormonit leviävät koko kehoon ja kohdesoluihin paikoissa, jotka ovat kaukana signalointisolusta. Kohdennetuilla soluilla on hormonin reseptorit ja muuttavat käyttäytymistään, kun reseptorit aktivoituvat.

Esimerkiksi lisämunuaisen solut tuottavat hormonia adrenaliinia, mikä saa kehon siirtymään taistelu- tai pakotilaan. Hormoni leviää koko kehossa veressä ja aiheuttaa reaktioita kohdesoluissa. Verisuonet supistuvat nostaakseen lihasten verenpainetta, sydän pumppaa nopeammin ja jotkut hikirauhaset aktivoituvat. Koko organismi asetetaan valmiuteen ylimääräiseen rasitukseen.

Hormoni on sama kaikkialla, mutta kun se laukaisee reseptorit soluissa, solut muuttavat käyttäytymistään eri tavoin.

Kun kahden solun on jatkuvasti vaihdettava laajaa signalointia, on järkevää rakentaa erityisiä viestintärakenteita kemiallisten signaalien vaihdon helpottamiseksi. synapsi on solupidennys, joka tuo kahden solun ulommat solukalvot lähelle. Synapsin kautta kulkeva signalointi yhdistää aina vain kaksi solua, mutta solulla voi olla niin läheiset yhteydet useisiin soluihin samanaikaisesti.

Kemialliset signaalit, jotka vapautuvat synaptinen aukko välittömästi sitoutuvat kumppanisolureseptoreihin. Joillekin soluille rako on niin pieni, että solut koskettavat tehokkaasti. Siinä tapauksessa kemialliset signaalit yhden solun ulommassa solukalvossa voivat tarttua suoraan toisen solun kalvon reseptoreihin, ja viestintä on erityisen nopeaa.

Tyypillinen synaptinen viestintä tapahtuu neuronit aivoissa. Aivosolut rakentavat synapseja muodostaakseen ensisijaiset viestintäkanavat joidenkin naapurisolujen kanssa. Solut voivat sitten kommunikoida erityisen hyvin synaptisten viestintäkumppaneidensa kanssa, vaihtaa kemiallisia signaaleja nopeasti ja usein.

Solukkoviestintäsignaalin lähettäminen on suhteellisen suoraviivaista, kun solu erittää kemikaalia ja signaali jakautuu tyypin mukaan. Signaalin vastaanottaminen on monimutkaisempaa, koska signaalikemikaali pysyy kohdesolun ulkopuolella. Ennen kuin signaali voi muuttaa solukäyttäytymistä, sen on päästävä soluun ja käynnistettävä muutos.

Ensinnäkin kohdesolulla on oltava kemiallista signaalia vastaavat reseptorit. Reseptorit ovat solun pinnalla olevia kemikaaleja, jotka voivat sitoutua tiettyihin kemiallisiin signaaleihin. Kun reseptori sitoutuu kemialliseen signaaliin, se vapauttaa laukaisimen solukalvon sisäpuolelta.

Liipaisin kytkee sitten prosessin signaalinsiirto jossa laukaistu kemikaali kohdistaa osan soluun, jossa solun käyttäytymisen tulisi muuttua.

Solut kasvavat ja jakautuvat muista soluista tulevan signaloinnin seurauksena. Tällainen kasvusignaali sitoutuu kohdesolun reseptoreihin ja laukaisee signaalinsiirron solun sisällä. Transduktiokemikaali tulee solun ytimeen ja saa solun aloittamaan kasvun ja sen jälkeisen solujen jakautumisen.

Transduktiokemikaali saavuttaa tämän vaikuttamalla geenien ilmentyminen. Se aktivoi geenit, jotka ovat vastuussa ylimääräisten soluproteiinien tuotannosta, jotka saavat solun kasvamaan ja jakautumaan. Solu ilmentää uutta geenijoukkoa ja muuttaa käyttäytymistään vastaanotetun signaalin mukaan.

Solut voivat myös muuttaa käyttäytymistään solusignaalien mukaan muuttamalla tuottamansa energian määrää, muuttamalla erittyvien kemikaalien määrää tai sitoutumalla soluun apoptoosi tai hallittu solukuolema. Solukkoviestintäsykli pysyy samana, kun solut alkavat signaaleja, kohdesolut vastaanottavat ne ja kohdesolut muuttavat käyttäytymistään vastaanotetun signaalin mukaan.