A jelátvitel a külső és belső ingerek továbbadása a szervezetben. Receptor fehérjék, második hírvivők és enzimek elsősorban ebben a jelátvitelben vesznek részt. A szignáltranszdukció hibái a legtöbb betegség hátterében állnak, mint pl rák és a autoimmun betegségek.
Mi a jelátvitel?
A fiziológiai jelátvitel vagy a jelátvitel révén a testsejtek reagálnak a külső és belső ingerekre. A fiziológiai jelátvitel vagy a jelátvitel révén a testsejtek reagálnak a külső és belső ingerekre. Ebben a folyamatban egy jel átalakul, és behatol a sejt belsejébe, ahol egy jelláncon keresztül kiváltja a celluláris hatást. Ily módon a jelek az egyik testrészből a másikba továbbíthatók. A sejtek így képesek kommunikálni egymással. A jelátvitel egy szinten vagy több szinten történik. Ha több, sorba kapcsolt szint vesz részt a folyamatban, ezt jelző kaszkádnak nevezzük. Enzimek és a másodlagos hírvivők részt vesznek a jelátvitelben. Ezért gyakran beszélünk egy enzim által közvetített biokémiai folyamatról, amelynek során a biológiai információk hordozókon keresztül kerülnek továbbításra. A különböző forrásokból származó jeleket a citoplazma vagy a mag koordinálja. Egy sejttípus különböző jelzési útvonalai együttesen alkotják az úgynevezett jelző hálózatot. Immunválaszok és izom összehúzódások, valamint a vizuális és szaglási érzékelés egyaránt a jelátvitelre támaszkodik.
Funkció és feladat
Fehérjék találhatók a sejt membrán és egy testsejt belsejében. Ezek fehérjék receptorokként szolgálnak. Jelzés molekulák a felszínen lévő receptor fehérjékhez kapcsolódnak. Így a receptorok kívülről vagy belülről fogadnak jeleket, és továbbítják azokat a sejt belsejébe feldolgozás céljából. A legismertebb jelzés molekulák neurotranszmittereket és hormonok, például. Az emberi testben sokféle receptor található. A cisztolás receptorok például a citoplazma viszkózus részében helyezkednek el. Az ilyen típusú receptorok főleg szteroid receptorokat tartalmaznak. Ezektől a receptoroktól meg kell különböztetni a membránreceptorokat. Intracelluláris és extracelluláris szintjük van. Így képesek jelmolekulák megkötésére a sejten kívül. Annak érdekében, hogy a jel behatolhasson belülre, megváltoztatják térszerkezetüket. Maga a jel nem hatol be a cellába. Ehelyett a jelinformáció a fehérjék biokémiai folyamatain keresztül jut el a sejt belsejébe. Ezeket a biokémiai folyamatokat hidrofil anyagok, például neurotranszmitterek vezérlik. A membránhoz kötött receptorok vagy ioncsatornák, G-fehérjéhez kapcsolt receptorok vagy enzimhez kapcsolt jelátviteli utak. Az ioncsatornák transzmembrán fehérjék. Vagy aktiválják, vagy deaktiválják egy jel által. A membrán permeabilitása tehát bizonyos ionok esetében növekszik vagy csökken. Az ioncsatornák különösen relevánsak az idegjelek szempontjából. A G fehérjéhez kapcsolt receptorok stimulálják a G fehérjét, hogy a kötött GDP-t a GTP kémiai vegyülettel helyettesítse. Ez a G fehérjét α és βγ egységekre bomlik, amelyek mind a jelet továbbítják. A G fehérjéhez kapcsolt receptorok olyan folyamatokban vesznek részt, mint a látás és a szaglás. Az enzimhez kapcsolt jelátviteli utak hat alosztályból állnak. Mindegyikük megfelel a transzmembrán fehérjéknek. Az olyan folyamatok, mint a kináz által közvetített foszforiláció és a foszfatáz által közvetített defoszforiláció, szerepet játszanak ezen jelátviteli utakkal kapcsolatban. A jelátviteli úttól függetlenül a belső és külső jelek továbbítása a sejt belsejében lévő effektor fehérjékhez a jelátvitel tényleges célja. Ez a transzdukció célzottan történik kölcsönhatások több fehérje között. A jelző fehérjék és az intracelluláris jelző fehérjék aktiválása ebben a folyamatban nagy szerepet játszik. Néhány jelet több effektor fehérje egyidejű aktiválásával erősítenek fel. A második hírvivők különösen fontosak a jelátviteli utak összekapcsolása és a különböző jelek integrálása szempontjából. Ezek különböző útvonalak interfészei, amelyek kiválthatják a sejtspecifikus válaszokat. A szignáltranszdukció lehetővé teszi az egysejtű organizmus alkalmazkodását a környezetéhez, például sotff-anyagcsere-szabályozás vagy gén kifejezés. Ily módon a folyamat lehetővé teszi az egysejtű szervezet túlélését. A többsejtű organizmusokban a jelátvitel lehetővé teszi a belső és külső ingerek vételét és feldolgozását. A jelátvitel tehát túlélésük szempontjából is pótolhatatlan. A leírt folyamatok befolyásolják például a sejtek növekedését, sejtosztódását és sejthalálát.
Betegségek és rendellenességek
Amikor a jelátviteli utak megszakadnak, ez a zavar különféle betegségeket eredményezhet. Rákok, cukorbetegség, vese betegség, és autoimmun betegségek kimutatták, hogy összefüggenek a jelátvitel hibáival. A jelző molekula általában a sejt felszínén az egyik leírt receptorhoz kötődik, és komplex válaszban kiválthatja a sejtosztódásokat. Ban ben rák, mutációk a géneket kódoló szignálozáshoz molekulák, receptorok, vagy enzimek fokozott vagy rosszul irányított jelátviteli aktivitást eredményezhet. Ez a sejtosztódás stimulációjának növekedését eredményezi. Ebben az összefüggésben a transzdukcióban szerepet játszó enzimek játszanak nagy szerepet. Gyakran fokozott aktivitást mutatnak rák. A farmakológia ezért a jövőben szelektíven gátolni kívánja ezeket az enzimeket, és így rákellenes gyógyszert fejleszteni. A rákellenes szerektől eltekintve az orvosi kutatások jelenleg (2015-től kezdődően) intenzíven foglalkoznak a jelátvitel folyamatain alapuló kúrák fejlesztésével. Még kolera, szamár köhögés, és elterjedt közönséges betegségek, mint pl magas vérnyomás a jelátvitel hibáival társulnak, amelyekről azt gondolják, hogy bizonyos külső ingerek elősegítik. A szerek A ma kapható különféle betegségek szintén kifejezetten zavarják a jelátvitelt. A jövőben ez a beavatkozás valószínűleg még célzottabbá és célirányosabbá válik.
