신호 변환: 정의, 기능, 예

거의 모든 것과 같은 단세포 유기체 원핵 생물 (박테리아와 고세균)는 자연이 풍부합니다. 진핵 생물 그러나 유기체는 수십억 개의 세포를 포함 할 수 있습니다.

너무나 많은 작은 독립 체가 하나와 고립되어 일하는 것은 유기체가 다른 하나는 셀이 서로 통신하는 수단을 가져야합니다. 즉, 송수신 모두 신호. 라디오, 텔레비전 및 인터넷이 부족하여 세포가 신호 변환, 구식 화학 물질을 사용합니다.

페이지에 글씨를 쓰거나 단어를 쓰는 것은 이러한 문자와 개체가 단어를 형성하지 않는 한 도움이되지 않는 것처럼 문장과 일관되고 모호하지 않은 메시지, 화학 신호는 특정 명령.

이러한 이유로 세포는 세대를위한 모든 종류의 영리한 메커니즘을 갖추고 있습니다. 변환 (즉, 물리적 매체를 통한 전송) 생화학 적 메시지. 세포 신호 전달의 궁극적 인 목표는 RNA를 통해 DNA에 코딩 된 정보에 따라 유전자 산물 또는 세포의 리보솜에서 만들어진 단백질의 생성 또는 변형에 영향을 미치는 것입니다.

택시 회사의 수십 명의 운전자 중 한 명이라면 자동차를 운전하고 도시 또는 마을의 거리를 탐색하는 기술이 필요합니다. 승객을 제 시간에 정시에 만나고 원하는 시간에 목적지로 데려 가기 위해 지식이 풍부하고 능숙하게 그곳에. 그러나 회사가 최대 효율성으로 운영하기를 희망한다면 이것만으로는 충분하지 않습니다.

다른 택시에있는 운전자는 서로 통신해야하며 중앙 운영자와 통신해야합니다. 특정 차량이 꽉 차거나 주문을받을 수 없을 때 교통 체증에 갇힌 승객을 태워야합니다. 등등.

전화 나 온라인 앱을 통해 잠재적 승객 이외의 다른 사람과 의사 소통 할 수없는 경우 비즈니스는 혼란 스러울 것입니다.

같은 정신으로 생물학적 세포는 주변 세포와 완전히 독립적으로 작동 할 수 없습니다. 종종 지역 세포 클러스터 또는 전체 조직은 다음과 같은 활동을 조정해야합니다. 근육 수축 또는 상처 후 치유. 따라서 세포는 유기체 전체의 요구에 맞춰 활동을 유지하기 위해 서로 통신해야합니다. 이 능력이 없으면 세포는 성장, 움직임 및 기타 기능을 제대로 관리 할 수 ​​없습니다.

이 영역의 적자는 암과 같은 질병을 포함하여 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 세포가 자신을 조절하지 못하기 때문에 주어진 조직에서 본질적으로 확인되지 않은 세포 복제 자신의 성장. 따라서 세포 신호 전달 및 신호 전달은 영향을받은 세포뿐만 아니라 유기체 전체의 건강에 중요합니다.

세포 신호 전달은 세 가지 기본 단계로 나눌 수 있습니다.

1. 수신: 세포 표면의 특수 구조는 신호 분자의 존재를 감지합니다. 리간드.
2. 변환 : 리간드와 수용체의 결합은 세포 내부에서 신호 또는 연속적인 일련의 신호를 시작합니다.
3. 응답: 리간드와 단백질 및 영향을받는 기타 요소에 의해 신호가 전달되는 메시지는 다음을 통해 해석되고 처리됩니다. 유전자 발현 또는 규제.

유기체 자체와 마찬가지로 세포 신호 전달 경로는 매우 간단하거나 비교적 복잡 할 수 있습니다. 하나의 입력 또는 신호 만 포함하는 일부 시나리오 또는 일련의 순차적이고 조정 된 단계를 수반하는 다른 시나리오.

예를 들어, 박테리아는 안전 위협의 본질을 고려할 능력이 부족합니다. 모든 원핵 세포가 사용하는 물질 인 포도당의 존재를 감지 할 수 있습니다. 음식.

더 복잡한 유기체는 성장 인자, 호르몬, 신경 전달 물질 및 세포 간 매트릭스의 구성 요소. 이러한 물질은 혈액 및 기타 채널을 통해 이동하여 근처 세포 또는 원거리에서 작용할 수 있습니다. 신경 전달 물질 같은 도파민 과 세로토닌 인접한 신경 세포 (뉴런) 사이의 작은 공간을 가로 지르거나 뉴런 및 근육 세포 또는 표적 땀샘.

호르몬은 종종 뇌에서 분비되는 호르몬 분자가 생식선, 부신 및 기타 "먼"조직에 영향을 미치면서 특히 먼 거리에서 작용합니다.

그냥 효소, 세포 생화학 반응의 촉매는 특정 기질 분자에 특이 적이며 세포 표면의 수용체는 특정 신호 분자에 특이 적입니다. 특이성의 수준은 다양 할 수 있으며 일부 분자는 다른 분자가 강하게 활성화 할 수있는 수용체를 약하게 활성화 할 수 있습니다.

예를 들어, 오피오이드 진통제는 천연 물질이 호출하는 신체의 특정 수용체를 활성화합니다. 엔돌핀도 유발하지만 이러한 약물은 일반적으로 약리학 적으로 훨씬 더 강력한 효과를 나타냅니다. 양복점 경영.

수용체는 단백질이며 수신은 표면에서 발생합니다. 수용체를 세포 초인종이라고 생각하면 초인종과 같습니다. 초인종은 집 밖에 있으며이를 활성화하면 집에있는 사람들이 문에 응답하게됩니다. 그러나 초인종이 작동하려면 누군가 손가락으로 벨을 눌러야합니다.

리간드는 손가락과 유사합니다. 초인종과 같은 수용체에 결합하면 내부의 과정을 시작합니다. 초인종이 집안의 사람들을 움직이고 응답하도록하는 것과 같은 작동 / 신호 변환 문.

리간드 결합 (및 초인종을 누르는 손가락)이 프로세스에 필수적이지만 시작일뿐입니다. 세포 수용체에 결합하는 리간드는 신호를 수정해야하는 과정의 시작일뿐입니다. 세포와 유기체에 도움이되기위한 힘, 방향 및 궁극적 인 효과 상주합니다.

세포막 수용체에는 세 가지 주요 유형이 있습니다.

1. G- 단백질 결합 수용체
2. 효소 결합 수용체
3. 이온 채널 수용체

모든 경우에 수용체의 활성화는 외부에서 신호를 보내는 화학적 캐스케이드를 시작합니다. 세포, 또는 세포 내의 막에있는 핵으로, 이것은 세포의 사실상 "뇌"이며 이것의 유전 물질 (DNA 또는 데 옥시 리보 핵산).

신호는 어떤 식 으로든 유전자 발현에 영향을 미치기 때문에 핵으로 이동합니다. 유전자에 포함 된 코드를 단백질 산물로 변환하는 것입니다. 유전자 코드.

신호가 핵 근처에 도달하기 전에 신호는 수용체의 기원 부위 근처에서 해석되고 수정됩니다. 이 수정에는 다음을 통한 증폭이 포함될 수 있습니다. 두 번째 메신저또는 상황에 따라 신호 강도가 약간 감소하는 것을 의미 할 수 있습니다.

G 단백질은 polypedtides 독특한 아미노산 서열로. 그들이 참여하는 세포 신호 전달 경로에서 그들은 일반적으로 수용체 자체를 수용체와 관련된 지시를 수행하는 효소에 연결합니다.

두 번째 메신저를 사용합니다.이 경우 사이 클릭 아데노신 모노 포스페이트 (순환 AMP 또는 cAMP) 신호를 증폭하고 지시합니다. 다른 일반적인 두 번째 메신저로는 산화 질소 (NO)와 칼슘 이온 (Ca2 +)이 있습니다.

예를 들어 분자 수용체는 에피네프린자극제 유형의 분자 인 아드레날린으로 더 쉽게 인식 할 수있는, 에피네프린이 활성화 할 때 세포막의 리간드-수용체 복합체에 인접한 G- 단백질 수용체.

이것은 차례로 G- 단백질이 효소를 촉발하게합니다. 아데 닐릴 시클 라제, 이것은 cAMP 생산으로 이어집니다. 그런 다음 cAMP는 세포의 탄수화물 저장 형태 인 글리코겐을 포도당으로 분해하는 효소의 증가를 "명령"합니다.

두 번째 메신저는 종종 독특하지만 일관된 신호를 세포 DNA의 다른 유전자에 보냅니다. cAMP가 글리코겐 분해를 요구할 때, 동시에 다른 효소를 통한 글리코겐 생산의 롤백 신호를 보내 무익한 순환의 가능성 (풀의 한쪽 끝으로 흐르는 물과 다른 쪽 끝을 배수하는 것과 같은 반대되는 프로세스의 동시 전개) 종료).

키나아제 복용하는 효소입니다 인산화 분자. 그들은 ATP (Adenosine triphosphate, AMP와 동등한 분자, AMP에 이미 두 개의 인산염이 추가 된 분자)에서 다른 분자로 포스페이트 그룹을 이동하여이를 수행합니다. 인산 분해 효소 유사하지만, 이 효소들은 ATP에서 가져 오기보다는 유리 인산염을 선택합니다.

세포 신호 생리학에서 RTK는 G- 단백질과 달리 효소 특성도 보유한 수용체입니다. 요컨대, 분자의 수용체 말단은 막 외부를 향하고 아미노산 티로신으로 만들어진 꼬리 말단은 세포 내부의 분자를 인산화하는 능력을 가지고 있습니다.

이것은 세포핵의 DNA가 단백질 생성물 또는 생성물의 생산을 상향 조절 (증가) 또는 하향 조절 (감소)하도록 지시하는 일련의 반응으로 이어진다. 아마도 가장 잘 연구 된 이러한 일련의 반응은 MAP (mitogen-activated protein) 키나제 캐스케이드 일 것입니다.

PTK의 돌연변이는 특정 형태의 암의 발생을 담당하는 것으로 여겨집니다. 또한 인산화는 특정 상황에 따라 표적 분자를 활성화 할뿐만 아니라 비활성화 할 수도 있습니다.

이러한 채널은 "수성 기공"으로 구성됩니다. 세포막 막에 박힌 단백질로 만들어집니다. 일반적인 신경 전달 물질의 수용체 아세틸 콜린 이러한 수용체의 예입니다.

아세틸 콜린의 수용체에 결합하는 아세틸 콜린은 세포 내에서 그 자체로 계단식 신호를 생성하는 대신 복합체의 기공을 넓혀서 이온 (하전 된 입자) 세포로 흘러 들어가 단백질 합성에 대한 다운 스트림 효과를 발휘합니다.

세포 수용체 신호 전달의 일부로 발생하는 행동은 일반적으로 "켜짐 / 꺼짐"현상이 아님을 인식하는 것이 중요합니다. 즉, 인산화 또는 분자의 탈 인산화는 분자 자체에서 또는 하류 신호의 관점에서 가능한 반응의 범위를 결정하지 않습니다.

예를 들어, 일부 분자는 둘 이상의 위치에서 인산화 될 수 있습니다. 이것은 진공 청소기 또는 진공 청소기와 같은 일반적인 방식으로 분자의 작용을보다 엄격하게 조절합니다. 여러 설정이있는 블렌더를 사용하면 바이너리 "켜기 / 끄기"보다 더 정확한 청소 또는 스무디 만들기가 가능합니다. 스위치.

또한 모든 세포에는 각 유형의 여러 수용체가 있으며, 각각의 반응은 반응의 전체 크기를 결정하기 위해 핵 또는 핵 앞에 통합되어야합니다. 일반적으로 수용체 활성화는 반응에 비례합니다. 즉, 수용체에 결합하는 리간드가 많을수록 세포 내의 변화가 더 두드러 질 수 있습니다.

이것이 고용량의 약물을 복용 할 때 일반적으로 적은 용량보다 더 강한 효과를 발휘하는 이유입니다. 더 많은 수용체가 활성화되고 더 많은 cAMP 또는 인산화 된 세포 내 단백질이 생성되며 핵에서 요구되는 모든 일이 발생합니다 (그리고 종종 더 빠르게 발생합니다. 범위).

단백질은 DNA가 메신저 RNA의 형태로 이미 암호화 된 정보의 암호화 된 사본을 만든 후에 만들어집니다. 핵 외부에서 리보솜으로, 단백질은 제공된 지침에 따라 실제로 아미노산으로 만들어집니다. 으로 mRNA.

DNA 템플릿에서 mRNA를 만드는 과정을 전사. 라는 단백질 전사 인자 다양한 독립적 또는 동시 변환 신호의 입력 결과로 상향 조절되거나 하향 조절 될 수 있습니다. 그 결과 유전자 서열 (DNA 길이)이 암호화하는 다른 양의 단백질이 합성됩니다.