Ulike typer mobilkommunikasjon

Celler i flercellede organismer må påta seg spesialiserte roller og må vite når de skal utføre spesifikke aktiviteter. Celler koordinerer sine handlinger gjennom forskjellige typer mobilkommunikasjon, også kalt celle signalering. Typiske cellesignaler er kjemiske og kan målrettes lokalt eller for organismen generelt.

Mobilkommunikasjon er en trinnvis prosess som inkluderer følgende:

• Sender det kjemiske signalet.
• Motta signalet på målcellens ytre membranreseptor.
  
• Videresende signalet inn i målcelleens indre.
• Endre oppførselen til målcellen.

De forskjellige typene mobilkommunikasjon følger de samme trinnene, men skiller seg ut ved hastigheten på signalprosessen og avstanden den virker på. Nerveceller signaliserer raskt, men lokalt mens kjertler som frigjør hormoner, fungerer saktere, men i hele organismen.

De forskjellige typene av cellulær signalering har utviklet seg for å ta hensyn til hastighet og avstandskrav for forskjellige cellefunksjoner.

Celler bruker forskjellige typer signalering, avhengig av hvilke andre celler de vil nå. De fire typene cellekommunikasjon er:

• Parakrin: Signalcellen utskiller et kjemikalie som diffunderer lokalt til målcellene.
  
• Autokrin: I likhet med parakrin signalisering, men målcellen er signalcellen. Cellen sender signaler fra et cellemembranområde til et annet.
• Endokrine: Endokrin signalering produserer et hormon som beveger seg gjennom organismen via sirkulasjonssystemet.
• Synaptisk: Sende- og mottakscellene har bygget en synaptisk struktur som bringer cellemembranene i tett kontakt for enkel utveksling av signaler.

Celler frigjør kjemiske signaler for å la andre celler vite hvilke handlinger de tar, og de mottar signaler som informerer dem om aktivitetene til andre organisme-celler. Handlinger som celledelingcellevekst, celledød og produksjon av proteiner koordineres gjennom de forskjellige cellesignalene.

Under parakrin signalisering skiller en celle ut et kjemikalie som til slutt forårsaker spesifikke endringer i oppførselen til nabocellene. Den opprinnelige cellen produserer det kjemiske signalet som diffunderer gjennom vevet i nærheten. Kjemikaliet er ikke stabilt og forringes hvis det må reise lange avstander.

Som et resultat brukes parakrin signalering til lokal cellekommunikasjon.

Kjemikaliet som cellen produserer er rettet mot andre spesifikke celler. De målrettede cellene har reseptorer på cellemembranene for det utskilte kjemikaliet. Ikke-målrettede celler har ikke de nødvendige reseptorene og påvirkes ikke. Det utskilte kjemikaliet fester seg til reseptorene til målceller og utløser en reaksjon inne i cellen. Reaksjonen påvirker i sin tur målrettet celleoppførsel.

For eksempel, hudceller vokse i lag med det øverste laget som består av døde celler. Celler av et annet vev ligger under det nederste laget av hudceller. Lokal cellesignalering sørger for at hudcellene vet i hvilket lag de befinner seg og om de må dele seg for å erstatte døde celler.

Parakrin signalering brukes også til å kommunisere inne muskelvev. Et parakrin kjemisk signal fra nervecellene i muskelen får muskelcellene til å trekke seg sammen, noe som muliggjør muskelbevegelse i den større organismen.

Autokrin signalisering ligner parakrin signal, men virker på cellen som i utgangspunktet utskiller signalet. Den opprinnelige cellen produserer et kjemisk signal, men reseptorene for signalet er på samme celle. Som et resultat stimulerer cellen seg selv til å endre atferd.

For eksempel kan en celle skille ut et kjemikalie som fremmer cellevekst. Signalet diffunderer gjennom det lokale vevet, men fanges opp av reseptorer på den opprinnelige cellen. Cellen som utskilt signalet blir deretter stimulert til å delta i mer vekst.

Denne funksjonen er nyttig i embryoer der vekst er viktig, og den fremmer også effektiv celledifferensiering, når autokrin signalering forsterker en celles identitet. Autokrin selvstimulering er sjelden i sunt vev hos voksne, men kan finnes i noen kreftformer.

Ved endokrin signalisering skiller den opprinnelige cellen ut et hormon som er stabilt over lange avstander. Hormonet diffunderer gjennom cellevevet til kapillærer og beveger seg gjennom sirkulasjonssystemet i organismen.

Endokrine hormoner spres over hele kroppen og målceller på steder som er fjernt fra signalcellen. De målrettede cellene har reseptorer for hormonet og endrer oppførselen når reseptorene aktiveres.

For eksempel produserer celler i binyrene hormonet adrenalin, som får kroppen til å gå inn i "fight or flight" -modus. Hormonet sprer seg gjennom kroppen i blodet og forårsaker reaksjoner i målrettede celler. Blodårer sammentrekning for å øke blodtrykket for musklene, pumper hjertet raskere og noen svettekjertler aktiveres. Hele organismen er plassert i en tilstand av beredskap for ekstra anstrengelse.

Hormonet er det samme overalt, men når det utløser reseptorer på celler, endrer cellene deres oppførsel på forskjellige måter.

Når to celler kontinuerlig må utveksle omfattende signalering, er det fornuftig å bygge spesielle kommunikasjonsstrukturer for å lette utvekslingen av kjemiske signaler. De synaps er en celleforlengelse som bringer de ytre cellemembranene til to celler i umiddelbar nærhet. Signaleringen over en synaps knytter alltid bare to celler, men en celle kan ha så tette assosiasjoner med flere celler samtidig.

Kjemiske signaler frigjort i synaptisk gap blir umiddelbart tatt opp av partnercelle reseptorene. For noen celler er gapet så lite at cellene effektivt berører. I så fall kan kjemiske signaler på den ytre cellemembranen til en celle direkte engasjere reseptorer på membranen til den andre cellen, og kommunikasjonen er spesielt rask.

Typisk synaptisk kommunikasjon foregår mellom kl nevroner i hjernen. Hjernecellene konstruerer synapser for å etablere foretrukne kommunikasjonskanaler med noen nærliggende celler. Cellene kan da kommunisere spesielt godt med sine synaptiske kommunikasjonspartnere, og utveksler kjemiske signaler raskt og ofte.

Å sende et mobilkommunikasjonssignal er relativt rett frem ettersom cellen utskiller kjemikaliet og signalet distribueres i henhold til sin type. Motta et signal er mer komplisert fordi signalkjemikaliet holder seg utenfor målcellen. Før signalet kan endre celleoppførsel, må det gå inn i cellen og utløse endringen.

Først må målcellen ha reseptorer som tilsvarer det kjemiske signalet. Reseptorene er kjemikalier på overflaten av cellen som kan binde seg til visse kjemiske signaler. Når en reseptor binder seg til et kjemisk signal, frigjør den en trigger på innsiden av cellemembranen.

Utløseren engasjerer deretter en prosess med signaltransduksjon der det utløste kjemikaliet retter seg mot en del av cellen der cellens oppførsel skal endres.

Celler vokser og deler seg som et resultat av signalisering fra andre celler. Et slikt vekstsignal binder seg til målcellereseptorene og utløser en signaltransduksjon inne i cellen. Transduksjonskjemikaliet kommer inn i cellekjernen og får cellen til å starte vekst og påfølgende celledeling.

Transduksjonskjemikaliet oppnår dette ved å påvirke genuttrykk. Det aktiverer genene som er ansvarlige for produksjonen av ytterligere celleproteiner som får cellen til å vokse og dele seg. Cellen uttrykker et nytt sett med gener og endrer oppførselen i henhold til signalet som ble mottatt.

Celler kan også endre atferd i henhold til cellesignaler ved å endre mengden energi de produserer, endre mengden kjemikalier de skiller ut eller engasjerer seg i celle apoptose eller kontrollert celledød. Den cellulære kommunikasjonssyklusen forblir den samme, med celler som stammer fra signaler, målceller mottar dem og målceller endrer deretter oppførselen i henhold til signalet som mottas.