Vrste celične komunikacije, pomen, primeri

The Celična komunikacija, Imenovana tudi medcelična komunikacija, sestavljena iz prenosa zunajceličnih molekul signala. Te molekule se začnejo iz celice, ki ustvarja signal, in se vežejo na receptorje belih celic, kar povzroči določen odziv.

Molekula signala je lahko majhna molekula (primer: aminokislina), peptid ali beljakovine. Zato je komunikacija, ki je kemija, značilna za enocelične in večcelične organizme.

Vir: Pixabay.com

Pri bakterijah so signalne molekule bakterijske feromone. Te so potrebne za funkcije, kot so vodoravni prenos genov, bioluminiscenca, tvorba biofilmov in proizvodnja antibiotikov in patogenih dejavnikov.

V večceličnih organizmih lahko poteka celična komunikacija med celicami, ki so sosednje, ali med celicami, ki so ločene. V zadnjem primeru je treba molekule signala razširiti in prevažati na dolge razdalje. Med funkcijami signalov so spremembe v izražanju genov, morfologije in gibanja celic.

Celična komunikacija se lahko izvaja tudi z zunajceličnimi vezikli (ve), imenovano ektosomi in eksosomi. Nekatere funkcije VE so: modulacija limfocitov in makrofagov; Nadzor sinaptične funkcije; v krvnih žilah in srcu, koagulaciji in angiogenezi; in izmenjava RNA.

[TOC]

Vrste (sistemi/mehanizmi)

V bakterijah obstaja vrsta celične komunikacije, ki se imenuje Zaznavanje Quoruma, ki je sestavljena iz vedenja, ki se pojavljajo le, kadar je gostota bakterijske populacije visoka. On Zaznavanje Quoruma To pomeni proizvodnjo, sproščanje in kasnejše odkrivanje visokih koncentracij signalnih molekul, imenovanih selfinductors.

V enoceličnih evkariotih, kot so T. Brucei, Tudi tam je Zaznavanje Quoruma. V kvasovkah se spolno vedenje in diferenciacija celic zgodi kot odziv na komunikacijo s feromoni in spremembami v okolju.

Pri rastlinah in živalih je uporaba zunajceličnih molekul signala, kot so hormoni, nevrotransmiterji, rastni faktorji ali plini, pomembna vrsta komunikacije poseben signal in odziv.

Glede na transport signala molekule pri živalih delovna razdalja molekule določa dve vrsti signalov: 1) avtokrina in parakrina, ki delujejo na isti celici in na bližnjih celicah; in 2) endokrino, ki deluje na oddaljeno belo celico, ki jo prevaža krvni obtok.

Celična komunikacija z zunajceličnimi vezikli je pomembna vrsta celične komunikacije v evkariontskih organizmih in Archaea.

Zaznavanje Quoruma (QS)

Ko raste bakterijska ali enocelična evkariotska populacija, doseže število celic, ali kvorumske celice, kar povzroči koncentracijo induktorja, ki lahko povzroči učinek na celice. To je mehanizem za popis popisa.

Znane so tri vrste sistemov Zaznavanje Quoruma V bakterijah: ena v gram-negativnem; drugi v gram-pozitivnem; in drugo v gramu negativno Vibrio Harveyi.

V gram-negativnih bakterijah je samoinduktor aciled laktonska homoserina. To snov sintetizira encim tipa Luxxi in se pasivno širi skozi membrano, ki se kopiči v zunajceličnem in znotrajceličnem prostoru. Ko dosežemo stimulacijsko koncentracijo, se aktivira transkripcija genov, ki jih uravnava QS.

V gram-negativnih bakterijah se samoinduktorji spreminjajo peptidi, ki se izvažajo v zunajcelični prostor, kjer skupaj z membranskimi beljakovinami komunicirajo. Obstaja fosforilacijski slap, ki aktivira beljakovine, ki se vežejo na DNK in nadzorujejo transkripcijo belih genov.

Vam lahko služi: kaliciformne celice

Vibrio Harveyi proizvaja dva avtoinduktorja, imenovana HAI-1 in A1-2. HAI-1 je astriran laktonski homoserin, vendar njegova sinteza ni odvisna od Luxija. A1-2 je Furanosil Boraato Dieter. Obe snovi delujeta s fosforilacijskim slapom, podobno kot pri drugih gram-negativnih bakterijah. Ta vrsta QS nadzoruje bioluminiscenco.

Kemična komunikacija

Specifična zveza molekule signala ali ligiranja do sprejemanja proteina povzroči določen celični odziv. Vsaka vrsta celice ima določene vrste receptorjev. Čeprav lahko določeno vrsto sprejemnika najdemo tudi v različnih vrstah celic in povzročajo različne odzive na isto povezavo.

Narava molekule signala določa pot, ki bo uporabljena za vstop v celico. Na primer, hidrofobni hormoni, kot so steroidi, se širijo skozi lipidni dvoplast in se vežejo na receptorje, da tvorijo komplekse, ki uravnavajo izražanje specifičnih genov.

Plini, kot sta dušikov oksid in ogljikov monoksid, se širijo po membrani in običajno aktivirajo ciklični gvanilil, ciklični proizvajalec GMP. Večina signalnih molekul je hidrofilnih.

Njeni receptorji so na celični površini. Receptorji delujejo kot prevajalci signalov, ki spreminjajo vedenje bele celice.

Celični površinski receptorji so razdeljeni na: a) GF beljakovinske receptorje; b) receptorji z encimsko aktivnostjo, kot je navor kinaze; in c) receptorji ionskih kanalov.

Značilnosti sprejemnikov do zaključenih beljakovin G

Receptorji, povezani z beljakovinami, najdemo v vseh evkariotih. Na splošno so prejemniki s sedmimi domenami, ki prečkajo membrano, z N-terminalnim območjem do celičnega zunanjega. Ti receptorji so povezani z G proteinom, ki prevaja signale.

Ko se ligand veže na sprejemnik, se G protein aktivira. Aktivira efektorski encim, ki proizvaja drugi znotrajcelični sel, ki je lahko ciklični monofosfat adenozin (AMPC), arahidonska kislina, diacilglicerol ali inozitol-3-fosfat, ki deluje kot ojačevalnik signala začetnika signala.

Protein g ima tri podenote: alfa, beta in gama. Aktivacija beljakovin G pomeni disociacijo BDP G proteina in zvezo GTP do alfa podenote. V g_alfa-GTP se disociira od beta in gama podenot, ki posebej komunicira z efektorskimi beljakovinami in jih aktivira.

Pot AMPC lahko aktivirajo beta-adrenergični receptorji. AMPC proizvaja adenilska ciklaza. Pot fosfoositola aktivira acetilholin muskarinski receptorji. Aktivirajte fosfolipazo c. Pot arahidonske kisline aktivira histaminski receptor. Aktivirajte fosfolipazo A2.

AMPC pot

Vezava liganda na sprejemnik stimulirajoči protein G (g_s) skupaj z BDP povzroči izmenjavo BDP z GTP in disociacijo alfa podenote G_s podenot beta in gama. Kompleksni g_alfa-GTP je povezan z domeno adenil ciklasa, aktivira encim in proizvaja AMPC iz ATP.

Vam lahko služi: fibroblasti

AMPC se pridruži regulativnim podenotam proteina, ki je odvisen od AMPC. Sprošča katalitične podenote, ki fosforilirajo beljakovine, ki uravnavajo celične odzive. To pot regulirata dve vrsti encimov, in sicer fosfodije in fosfataznimi proteini.

Pot fosfoinitol

Vezava liganda na sprejemnik aktivira protein G (g_q), ki aktivira fosfolipazo C (PLC). Ta encim lomi 1,4,5-bifosfat fosfatidil inozitol (PIP₂) V dveh drugih glasnikih je Inositol 1,4,5-trifosfat (IP₃) in diacilglicerol (DAG).

Ip₃ Razširi v citoplazmi in se pridruži receptorjem endoplazemskega retikuluma, kar povzroči sproščanje CA⁺² od znotraj. DAG ostane v membrani in aktivira beljakovine CINASE C (PKC). Nekatere izoforme PKC potrebujejo CA⁺².

Pot arakidonske kisline

Vezava liganda na sprejemnik povzroči, da beta in gama podenote G proteina aktivira fosfolipazo na₂ (PLA₂). Ta encim hidrolize fosfatidilinozitol (PI) v plazemski membrani, sprošča arahidonsko kislino, ki jo presnavljamo po različnih poteh, kot sta 5 in 12-lipksigenaza in cikloksigenaza.

Značilnosti receptorjev tirozin kinaze

Receptorji tirozina kinaze (RTK) imajo zunajcelične regulativne domene in znotrajcelične katalitične domene. Za razliko od GF -beljakovinskega sprejemnika, polipeptidna veriga receptorjev tirozinske kinaze prečka plazemsko membrano samo enkrat.

Zveza ligand, ki je hormon ali rastni faktor, regulativni domeni povzroči, da sta povezava dve podenoti sprejemnika. To omogoča sprejemni avtofosfat v ostanku tirozina in aktiviranje beljakovinskih fosforilacijskih slapov.

Fosforilirani ostanki tirozina receptorja navora (RTK) medsebojno delujejo z adapterskimi proteini, ki povezujejo receptor, aktivirani s komponentami poti pretvorbe signala. Adaping beljakovine služijo za oblikovanje večprotejskih signalnih kompleksov.

RTK se pridružuje različnim peptidom, kot je: epidermalni faktor rasti; Faktorji rasti fibroblastov; Dejavniki rasti možganov; faktor rasti živcev; in insulin.

Splošne značilnosti sprejemnikov

Aktivacija površinskih receptorjev povzroči spremembe v fosforilaciji beljakovin z aktiviranjem dveh vrst kinaznih beljakovin: vrvež in serum in treoninskih kinaz .

Serinske in treninske kinaze so: kinazni protein, odvisen od AMPC; GMPC -odvisni kinazni protein; Kinazni protein C; in beljakovina, odvisna od CA⁺²/Kalmodulin. V teh kinaznih beljakovinah je katalitična in regulacijska domena, razen AMPC -odvisne kinaze, v isti polipeptidni verigi.

Drugi glasnik se pridruži tem serinskim in treoninskim kinazam in jih aktivira.

Značilnosti receptorjev, ki so ionski kanali

Ionski receptorji imajo naslednje značilnosti: a) izvajajo ione; b) prepoznati in izbrati določene ione; c) Odprejo se in zaprejo kot odgovor na kemične, električne ali mehanske signale.

Receptorji ionskih kanalov so lahko monomer ali so heteroligomeri ali homoligomeri, katerih območja polipeptidne verige prečkajo plazemsko membrano. Obstajajo tri družine ionskih kanalov: a) kanale Puerta del ligando; b) kanali vrzeli; in c) Na -odvisni napetostni kanali⁺.

Nekaj ​​primerov receptorjev ionskih kanalov so acetilholinski receptorji nevromuskularnega stičišča in ionotropni receptorji glutamata, NMDA in NO NMDA v centralnem živčnem sistemu.

Vam lahko služi: miofibrili: značilnosti, struktura, sestava, funkcije

Komunikacija skozi zunajcelične vezikle

Zunajcelični vezikli (VE) so mešanica ektosomov in eksosomov, ki so odgovorni za prenos bioloških informacij (RNA, encimi, reaktivni kisikovi vrste itd.) Med celico in celico. Izvor obeh veziklov je drugačen.

Ektosomi so vezikli, ki jih proizvajajo plazemski membranski kalčki, sledita njegova ločitev in sproščanje proti zunajceličnemu prostoru.

Najprej se zgodi združevanje membranskih beljakovin v diskretnih domenah. Nato beljakovinska lipidna sidra kopičijo citosolne beljakovine in RNA v lumen, tako da izbruh raste.

Eksosomi so vezikli, ki so oblikovani iz multivestičnih teles (MVB) in se sproščajo z eksocitozo v zunajcelični prostor. MVB so pozni endosomi, znotraj katerih obstajajo intraluminalni vezikli (ILV). MVB lahko zlije lizosome in nadaljuje z razgradnjo ali sprošča ISS kot eksosome z eksocitozo.

Z belo celico jih medsebojno komunicirajo na različne načine: 1) dezicija membrane VE in sproščanje aktivnih dejavnikov njene notranjosti; 2) vzpostavijo stik s površino bele celice, ki se zlijejo in sproščajo njihovo vsebino v citosolu; in 3) ve v celoti ujeti z makropinocitozo in fagocitozo.

Pomembnost

Velika raznolikost medceličnih komunikacijskih funkcij kaže na njen pomen sam po sebi. V nekaterih primerih je prikazan pomen različnih vrst celične komunikacije.

- Pomen Zaznavanje Quoruma. QS uravnava različne procese, kot so virulenca znotraj vrste ali mikroorganizmi različnih vrst ali rodov. Na primer sev zlati stafilokok Uporabite signalno molekulo v Zaznavanje Quoruma Okužiti gostitelja in zavira druge seve S. aureus Narediti.

- Pomen kemične komunikacije. Kemična navedba je potrebna za preživetje in reproduktivni uspeh večceličnih organizmov.

Na primer, programirana celična smrt, ki uravnava večcelični razvoj, odpravlja popolne strukture in omogoča razvoj specifičnih tkiv. Vse to posredujejo trofični dejavniki.

- Pomen vidikov. Imajo pomembno vlogo pri diabetesu, vnetju in nevrodegenerativnih in srčno -žilnih boleznih. Vidijo normalne celice in rakave celice se precej razlikujejo. Lahko prenašajo dejavnike, ki spodbujajo ali zavirajo fenotip raka v belih celicah.

Reference

1. Alberts, b., Johnson, a., Lewis, J., in zelje. 2007. Biologija celične molekularne. Garland Science, New York.
2. Bassler, b.L. 2002. Majhen pogovor: komunikacija med celicami in celicami v bakterijah. Cell, 109: 421-424.
3. Cocucci, e. in meldolesi, j. 2015. Ektosomi in eksosomi: izlivanje zmede med zunajceličnimi vezikli. Trendi v celični biologiji, xx: 1-9.
4. Kandel, npr., Schwarts, j.H., in jesels, t., 2000. Načela nevronske znanosti. McGraw-Hill USA.
5. Lodish, h., Berk, a., Zipurski, s.L., Matsudaria, str., Baltimore, d., Darnell, J. 2003. Celična in molekularna biologija. Uredništvo Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogota, Caracas, Madrid, Mehika, Sāo Paulo.
6. PUPAS, K.M., Weingart, c.L., Winans, s.C. 2004. Kemična komunikacija v proteobakterijah: Biokemijske in strukturne študije signalnih sintaz in sprejemnikov, potrebnih za medcelično signalizacijo. Mikrobiologija Molekularna, 53: 755-769.
7. Perbal, b. 2003. Komunikacija je ključna. Komunikacija in signalizacija celic. Uvodnik, 1-4.