תאים באורגניזמים רב-תאיים צריכים לקחת תפקידים מיוחדים ועליהם לדעת מתי לבצע פעילויות ספציפיות. תאים מתאמים את פעולותיהם באמצעות סוגים שונים של תקשורת סלולרית, הנקראת גם איתות תאים. אותות תאים אופייניים הם כימיים באופיים וניתן למקד אותם באופן מקומי או לאורגניזם באופן כללי.
תקשורת סלולרית היא תהליך רב-שלבי הכולל את הדברים הבאים:
- שליחת האות הכימי.
- קבלת האות בקולטן הממברנה החיצוני של תא המטרה.
- העברת האות לחלל תא המטרה.
- שינוי התנהגות תא המטרה.
סוגים שונים של תקשורת סלולרית פועלים כולם באותם צעדים אך מבדילים את עצמם במהירות תהליך האיתות ובמרחק בו היא פועלת. תאי עצב מאותתים במהירות אך באופן מקומי בעוד שבלוטות המשחררות הורמונים פועלות לאט יותר אך בכל האורגניזם.
הסוגים השונים של איתות סלולרי התפתחו כדי לקחת בחשבון את דרישות המהירות והמרחק עבור פונקציות תא שונות.
תאים מתקשרים עם ארבעה סוגי אותות
תאים משתמשים בסוגים שונים של איתות, תלוי לאילו תאים אחרים הם רוצים להגיע. ארבעת סוגי התקשורת התאית הם:
-
פרקרין: תא האיתות מפריש כימיקל שמתפזר מקומי לתאי מטרה.
- אוטוקרינית: בדומה לאיתות פרקריני, אך תא המטרה הוא תא האיתות. התא שולח אותות מאזור קרום תא אחד למשנהו.
- אנדוקרינית: איתות אנדוקריני מייצר הורמון שעובר ברחבי האורגניזם דרך מערכת הדם.
- סינפטי: התאים השולחים והמקבלים בנו מבנה סינפטי המביא את קרומי התא שלהם במגע קרוב להחלפת אותות קלה.
תאים משחררים אותות כימיים כדי לאפשר לתאים אחרים לדעת אילו פעולות הם מבצעים, והם מקבלים אותות המודיעים להם על פעילותם של תאי אורגניזם אחרים. פעולות כגון חלוקת תא, גידול תאים, מוות של תאים וייצור חלבונים מתואם באמצעות סוגים שונים של איתות תאים.
אותות פרקרין שומרים על הסדר בשכונת התאים
במהלך איתות פרקרין, תא מפריש כימיקל הגורם בסופו של דבר לשינויים ספציפיים בהתנהגות התאים הסמוכים. התא המקורי מייצר את האות הכימי המתפזר ברחבי הרקמה הסמוכה. הכימיקל אינו יציב ומתדרדר אם עליו לעבור מרחקים ארוכים.
כתוצאה מכך נעשה שימוש באיתות פרקרין תקשורת סלולרית מקומית.
הכימיקל שהתא מייצר מכוון לתאים ספציפיים אחרים. בתאים הממוקדים יש קולטנים על קרומי התא שלהם לחומר הכימי המופרש. לתאים שאינם ממוקדים אין את הקולטנים הנדרשים והם אינם מושפעים. הכימיקל המופרש מתחבר לקולטנים של תאים ממוקדים ומפעיל תגובה בתוך התא. התגובה בתורה משפיעה על התנהגות ממוקדת של תאים.
לדוגמה, תאי עור לגדול בשכבות כאשר השכבה העליונה מורכבת מתאים מתים. תאים של רקמה אחרת מונחים מתחת לשכבה התחתונה של תאי העור. איתות תאים מקומי מבטיח שתאי העור יודעים באיזו שכבה הם נמצאים והאם עליהם להתחלק בכדי להחליף תאים מתים.
איתות פרקרין משמש גם לתקשורת בפנים רקמת שריר. אות כימי פרקריני מתאי העצב בשריר גורם להתכווצות תאי השריר, מה שמאפשר תנועת שרירים באורגניזם הגדול יותר.
איתות אוטוקריני יכול לקדם צמיחה
איתות אוטוקריני דומה לאיתות פרקריני אך פועל על התא שמפריש את האות בתחילה. התא המקורי מייצר אות כימי, אך הקולטנים לאות נמצאים באותו תא. כתוצאה מכך התא מגרה את עצמו לשנות את התנהגותו.
לדוגמא, תא יכול להפריש חומר כימי המקדם את צמיחת התאים. האות מתפזר ברחבי הרקמה המקומית אך נלכד על ידי קולטנים בתא המקור. לאחר מכן מגרים את התא שהפריש את האות לעסוק בצמיחה רבה יותר.
תכונה זו שימושית בעוברים שבהם הצמיחה חשובה, והיא גם מקדמת בידול יעיל של תאים, כאשר איתות אוטוקריני מחזק את זהות התא. גירוי עצמי אוטוקריני נדיר ברקמות בריאות של מבוגרים, אך ניתן למצוא אותו בחלק מהסרטן.
איתות אנדוקריני משפיע על האורגניזם השלם
בתמרור האנדוקריני, התא המקורי מפריש הורמון יציב למרחקים ארוכים. ההורמון מתפזר דרך רקמת התא לנימים ועובר במערכת הדם של האורגניזם.
הורמונים אנדוקריניים מתפשטים בגוף ותאי מטרה במיקומים מרוחקים מתא התא. לתאים הממוקדים יש קולטנים להורמון ומשנים את התנהגותם כאשר מפעילים את הקולטנים.
לדוגמא, תאים בבלוטת יותרת הכליה מייצרים את ההורמון אדרנלין, הגורם לגוף להיכנס למצב "להילחם או לברוח". ההורמון מתפשט בכל הגוף בדם וגורם לתגובות בתאים ממוקדים. כלי דם מכווצים להגברת לחץ הדם לשרירים, הלב נשאב מהר יותר וכמה בלוטות זיעה מופעלות. האורגניזם כולו ממוקם במצב של מוכנות למאמץ נוסף.
ההורמון זהה בכל מקום, אך כאשר הוא מפעיל קולטנים בתאים, התאים משנים את התנהגותם בדרכים שונות.
קישור איתות סינפטי שני תאים
כששני תאים נדרשים להחליף איתות נרחב, הגיוני לבנות מבני תקשורת מיוחדים כדי להקל על חילופי אותות כימיים. ה סינפסה הוא הרחבה של תאים המביאה את קרומי התאים החיצוניים של שני תאים לקרבה. האיתות על פני סינפסה תמיד מקשר רק שני תאים, אך לתא יכולים להיות קשרים כה קרובים למספר תאים בו זמנית.
אותות כימיים המשתחררים לתוך פער סינפטי נלקחים מיד על ידי קולטני התא השותפים. עבור חלק מהתאים הפער כל כך קטן שהתאים נוגעים ביעילות. במקרה כזה, אותות כימיים על קרום התא החיצוני של תא אחד יכולים להפעיל ישירות קולטנים על קרום התא השני, והתקשורת מהירה במיוחד.
תקשורת סינפטית אופיינית מתקיימת בין נוירונים במוח. תאי המוח בונים סינפסות כדי ליצור ערוצי תקשורת מועדפים עם כמה תאים שכנים. לאחר מכן התאים יכולים לתקשר טוב במיוחד עם שותפיהם לתקשורת הסינפטית, ולהחליף אותות כימיים במהירות ובתדירות גבוהה.
תהליך קבלת האות דומה לכל סוגי התקשורת הסלולרית
שליחת אות תקשורת סלולרי הינה יחסית קדימה מכיוון שהתא מפריש את הכימיקל והאות מופץ על פי סוגו. קבלת אות מורכבת יותר מכיוון שכימיקל האות נשאר מחוץ לתא המטרה. לפני שהאות יכול לשנות את התנהגות התא, עליו להיכנס לתא ולהפעיל את השינוי.
ראשית, תא המטרה חייב להכיל קולטנים התואמים לאות הכימי. הקולטנים הם כימיקלים על פני התא שיכולים להיקשר לאותות כימיים מסוימים. כאשר קולטן נקשר לאות כימי, הוא משחרר טריגר בחלק הפנימי של קרום התא.
ההדק מפעיל אז תהליך של הולכת אותות שבו הכימיקל המופעל מכוון לחלק מהתא שבו התנהגות התא צריכה להשתנות.
ביטוי גנים הוא מנגנון לשינויים בהתנהגות התאים
תאים גדלים ומתחלקים כתוצאה מאותות מתאים אחרים. אות גדילה כזה נקשר לקולטני תאי היעד ומפעיל התמרה של אות בתוך התא. כימיקת התמרה נכנסת לגרעין התא וגורמת לתאי להתחיל בצמיחה וחלוקה של התא שלאחר מכן.
כימיקלי התמרה מתבצע על ידי השפעה ביטוי גנים. זה מפעיל את הגנים האחראים לייצור חלבוני תאים נוספים שגורמים לתא לגדול ולהתחלק. התא מבטא קבוצה חדשה של גנים ומשנה את התנהגותו בהתאם לאות שהתקבל.
תאים יכולים גם לשנות את התנהגותם בהתאם לאותות התאים על ידי שינוי כמות האנרגיה שהם מייצרים, שינוי כמויות הכימיקלים שהם מפרישים או עיסוק בתאים. אפופטוזיס או מוות של תאים מבוקר. מחזור התקשורת הסלולרי נשאר זהה, כאשר תאים שמקורם באותות, תאי יעד מקבלים אותם ותאי מטרה משנים את התנהגותם בהתאם לאות שהתקבל.