Rodzaje komunikacji komórkowej, znaczenie, przykłady

Komunikacja komórkowa, Nazywany także komunikacją międzykomórkową, składa się z transmisji zewnątrzkomórkowych cząsteczek sygnału. Cząsteczki te zaczynają się od komórki generującej sygnał i wiążą się z receptorami białych krwinek, wytwarzając specyficzną odpowiedź.

Cząsteczka sygnału może być małą cząsteczką (przykład: aminokwas), peptyd lub białko. Dlatego komunikacja, która jest chemią, jest charakterystyczna dla organizmów jednokomórkowych i wielokomórkowych.

Źródło: Pixabay.com

W bakteriach cząsteczki sygnałowe są bakteryjnymi feromonami. Są one niezbędne do funkcji, takich jak poziome przenoszenie genów, bioluminescencja, tworzenie biofilmów oraz wytwarzanie antybiotyków i czynników patogennych.

W organizmach wielokomórkowych komunikacja komórkowa może odbywać się między komórkami, które są przylegające lub między komórkami, które są oddzielone. W tym drugim przypadku cząsteczki sygnału muszą być rozpowszechniane i transportowane na duże odległości. Wśród funkcji sygnałów są zmiany w ekspresji genów, morfologii i ruchu komórek.

Komunikację komórkową można również przeprowadzić przez pęcherzyki pozakomórkowe (VE), zwane ektosomami i egzosomami. Niektóre funkcje VE to: modulacja limfocytów i makrofagów; Kontrola funkcji synaptycznej; W naczyniach krwionośnych i serca koagulacja i angiogeneza; i wymiana RNA.

[TOC]

Typy (systemy/mechanizmy)

W bakteriach istnieje rodzaj komunikacji komórkowej, która nazywa się Quorum sensing, który składa się z zachowań, które występują tylko wtedy, gdy gęstość populacji bakteryjnej jest wysoka. On Quorum sensing Implikuje produkcję, uwalnianie, a następnie wykrywanie wysokich stężeń cząsteczek sygnałowych, zwanych induktorami.

W jednokomórkowych eukariotach, takich jak T. Brucei, jest także Quorum sensing. W drożdżach zachowania seksualne i różnicowanie komórek mają miejsce w odpowiedzi na komunikację przez feromony i zmiany środowiskowe.

U roślin i zwierząt zastosowanie zewnątrzkomórkowych cząsteczek sygnału, takich jak hormony, neuroprzekaźniki, czynniki wzrostu lub gaz, jest ważnym rodzajem komunikacji, który implikuje syntezę cząsteczki sygnału, jej uwalnianie, transport do białej komórki, wykrywanie konkretny sygnał i odpowiedź.

W odniesieniu do transportu sygnału cząsteczki u zwierząt odległość działania cząsteczki określa dwa typy sygnałów: 1) autokrynne i parakriny, które działają odpowiednio na tej samej komórce i na pobliskich komórkach; oraz 2) endokrynki, które działa na odległe białe krwinki, transportowane przez krwioobieg.

Komunikacja komórkowa przez pęcherzyki pozakomórkowe jest ważnym rodzajem komunikacji komórkowej w organizmach eukariotycznych i archaea.

Wyczuwanie kworum (QS)

W miarę wzrostu populacji eukariotycznej bakteryjnej lub jednokomórkowej, osiąga liczbę komórek wystarczającej lub kworum, co wytwarza stężenie induktora zdolne do wywołania wpływu na komórki. Stanowi to mechanizm noszenia spisu powszechnego.

Znane są trzy rodzaje systemów Quorum sensing W bakteriach: jeden w Gram-ujemnym; inny w Gram-dodatni; i inny w gramu negatyw Vibrio Harveyi.

W bakteriach Gram-ujemnych samobójcą jest acydia homoseryna laktonowa. Substancja ta jest syntetyzowana przez enzym typu Luxxi i pasywnie rozprzestrzenia się przez błonę, gromadząc się w przestrzeni pozakomórkowej i wewnątrzkomórkowej. Po osiągnięciu stymulującego stężenia aktywowana jest transkrypcja genów regulowanych przez QS.

W bakteriach Gram-ujemnych samoinuktorzy są zmodyfikowanymi peptydami, które są eksportowane do przestrzeni pozakomórkowej, gdzie oddziałują razem z białkami błonowymi. Istnieje wodospad fosforylacji, który aktywuje białka, które wiążą się z DNA i kontrolują transkrypcję białych genów.

Może ci służyć: komórki kaliciformowe

Vibrio Harveyi produkuje dwa autoinduktory, zwane HAI-1 i A1-2. HAI-1 to homoseryna laktonowa acydowana, ale jej synteza nie zależy od Luxi. A1-2 to Dieter Furanosil Boraato. Obie substancje działają przez wodospad fosforylacji podobny do innych bakterii Gram-ujemnych. Ten typ QS kontroluje bioluminescencję.

Komunikacja chemiczna

Specyficzny związek cząsteczki sygnału lub podwiązanie do białka odbiorczego wytwarza specyficzną odpowiedź komórkową. Każdy typ komórki ma pewne rodzaje receptorów. Chociaż określony rodzaj odbiornika można również znaleźć w różnych typach komórek i wytwarzać różne odpowiedzi na to samo łączenie.

Charakter cząsteczki sygnału określa ścieżkę, która zostanie użyta do wejścia do komórki. Na przykład hormony hydrofobowe, takie jak sterydy, rozprzestrzeniły się przez dwuwarstwę lipidową i wiążą się z receptorami z tworzeniem kompleksów regulujących ekspresję specyficznych genów.

Gazy, takie jak tlenek azotu i tlenek węgla, rozprzestrzeniły się przez błonę i zwykle aktywują cyklasę guanylu, cykliczny producent GMP. Większość cząsteczek sygnału jest hydrofilowa.

Jego receptory znajdują się na powierzchni komórki. Receptory działają jako tłumacze sygnałowe, które zmieniają zachowanie białych krwinek.

Komórkowe receptory powierzchniowe są podzielone na: a) receptory sprzężone z białkiem GF; b) receptory z aktywnością enzymu, takie jak moment obrotowy kinazy; oraz c) receptory kanału jonowego.

Charakterystyka odbiorników do białka końcowego G

Receptory przykupane białkiem występują u wszystkich eukariontów. Ogólnie rzecz biorąc, są biorcami z siedmioma domenami, które przekraczają membranę, z regionem N-końcowym do wydawania komórek. Te receptory są związane z białkiem G, które tłumaczy sygnały.

Gdy ligand wiąże się z odbiornikiem, białko G jest aktywowane. To z kolei aktywuje enzym efektorowy, który wytwarza drugi wewnątrzkomórkowy komunikator, który może być cykliczny monofosforan adenozyny (AMPC), kwas arachidonowy, diacyloglicerol lub inozytol-3-fosforan, który działa jako amplifikat sygnału początkowego sygnału początkowego sygnału początkowego sygnału sygnału początkowego sygnału sygnału.

Białko G ma trzy podjednostki: alfa, beta i gamma. Aktywacja białka G oznacza dysocjację PKB białka G i połączenia GTP z podjednostką alfa. W g_alfa-GTP odłącza się z podjednostek beta i gamma, oddziałując specyficznie z białkami efektorowymi, aktywując je.

Trasa AMPC może być aktywowana przez receptory beta-adrenergiczne. AMPC jest wytwarzany przez cyklazę adenylilową. Trasa fosfoosytolu jest aktywowana przez receptory muskarynowe acetylocholiny. Aktywuj fosfolipazę c. Trasa kwasu arachidonowego jest aktywowana przez receptor histaminowy. Aktywuj fosfolipazę A2.

Trasa AMPC

Wiązanie ligandu z odbiornikiem stymulujące białko G (g_S), wraz z PKB, powoduje wymianę PKB przez GTP i dysocjację podjednostki alfa G_S podjednostek beta i gamma. Kompleks g_alfa-GTP jest związany z domeną cyklasy adenylowej, aktywującą enzym i wytwarzając AMPC z ATP.

Może ci służyć: fibroblasty

AMPC dołącza do podjednostek regulacyjnych białka kinazy zależnej od AMPC. Uwalnia katalityczne podjednostki, które fosforylują białka, które regulują odpowiedzi komórkowe. Trasa ta jest regulowana przez dwa rodzaje enzymów, a mianowicie fosfodie i białka fosfatazy.

Trasa Fosfoinitol

Wiązanie ligandu z odbiornikiem aktywuje białko G (g_Q), który aktywuje fosfolipazę C (PLC). Ten enzym przełamuje fosfatydyl-inozytol 1,4,5-bifosforan (PIP₂) W dwóch drugiego posłańcach 1,4,5-trifosforan inozytolu (IP₃) i diaclicerol (DAG).

IP₃ rozprzestrzenia się w cytoplazmie i łączy receptory retikulum endoplazmatycznego, powodując uwalnianie Ca⁺² ze środka. DAG pozostaje w błonie i aktywuje białko Cinase C (PKC). Niektóre izoformy PKC potrzebują CA⁺².

ARAKIDONICZNE KWASOWANIE

Wiązanie ligandu z odbiornikiem powoduje podjednostki beta i gamma białka G w celu aktywowania fosfolipazy do₂ (Pla₂). Ten enzym hydrolizuje fosfatydyloinozytol (PI) w błonie plazmatycznej, uwalniając kwas arachidonowy, który jest metabolizowany różnymi szlakami, takimi jak 5 i 12-lipxigenaza i cykloksygenaza.

Charakterystyka receptora kinazy tyrozynowej

Receptory kinazy tyrozyny (RTK) mają zewnątrzkomórkowe domeny regulacyjne i domeny katalityczne wewnątrzkomórkowe. W przeciwieństwie do odbiornika sprzężonego z białkiem GF, łańcuch polipeptydowy receptorów kinazy tyrozynowej przecina błonę plazmatyczną tylko raz.

Związek ligandów, który jest hormonem lub czynnikiem wzrostu, do domeny regulacyjnej powoduje powiązanie dwóch podjednostek odbiornika. Umożliwia to autofosforan odbiornika w pozostałości tyrozynowej i aktywację wodospadów fosforylacji białka.

Fosforylowane reszty tyrozynowe receptora momwinazy (RTK) oddziałują z białkami adaptera, które łączą receptor aktywowany z składnikami trasy transdukcji sygnału. Dostosowanie białka służą do tworzenia multiprotetycznych kompleksów sygnałowych.

RTK łączy różne peptydy, takie jak: naskórkowy czynnik wzrostu; Czynniki wzrostu fibroblastów; Czynniki wzrostu mózgu; czynnik wzrostu nerwów; i insulina.

Ogólne cechy odbiorników

Aktywacja receptorów powierzchniowych powoduje zmiany w fosforylacji białka poprzez aktywację dwóch rodzajów białek kinazy: zgiełk i kinazy surowicy i treminy .

Kinazy seryny i treoniny to: białko kinazy zależne od AMPC; Białko kinazy zależne od GMPC; Białko kinazy C; i białko zależne od CA⁺²/Calmodulin. W tych białkach kinazy, z wyjątkiem kinazy zależnej od AMPC, domena katalityczna i regulator znajduje się w tym samym łańcuchu polipeptydowym.

Drugi komunikator dołącza do tych kinaz serynowych i treonine, aktywując je.

Charakterystyka receptorów, które są kanałami jonowymi

Receptory kanałów jonowych mają następujące cechy: a) Przeprowadzają jony; b) rozpoznać i wybierz określone jony; c) otwierają się i zamykają w odpowiedzi na sygnały chemiczne, elektryczne lub mechaniczne.

Receptory kanałów jonowych mogą być monomerem lub być heteroligomerami lub homoligomerami, których regiony łańcucha polipeptydowego przekraczają błonę plazmatyczną. Istnieją trzy rodziny kanałów jonowych: A) kanały Puerta del Ligando; b) kanały związków gap; oraz c) zależne od Na kanały napięcia⁺.

Niektóre przykłady receptorów kanału jonowego to receptory acetylocholiny połączenia nerwowo -mięśniowego oraz receptory jonotropowe glutaminianu, NMDA i NMDA, w ośrodkowym układzie nerwowym.

Może ci służyć: miofibryle: charakterystyka, struktura, skład, funkcje

Komunikacja przez pęcherzyki pozakomórkowe

Pęcherzyki pozakomórkowe (VE) są mieszaniną ektosomów i egzosomów, które są odpowiedzialne za przekazywanie informacji biologicznych (RNA, enzymy, reaktywne formy tlenu itp.) Między komórką i komórką. Pochodzenie obu pęcherzyków jest różne.

Ektosomy to pęcherzyki wytwarzane przez kiełki błony plazmatycznej, a następnie oddzielenie i uwalnianie w kierunku przestrzeni pozakomórkowej.

Po pierwsze, występuje grupa białek błonowych w domenach dyskretnych. Następnie białkowe kotwice lipidowe gromadzą białka cytozolowe i RNA w świetle, więc wybuch rośnie.

Egzosomy są pęcherzykami, które powstają z ciał wielowestowych (MVB) i są uwalniane przez egzocytozę do przestrzeni pozakomórkowej. MVB to późne endosomy, w których znajdują się pęcherzyki wewnątrzgałkowe (ILV). MVB może łączyć lizosomy i kontynuować ścieżkę degradatywną lub uwalniaj jako egzosomy przez egzocytozę.

Współdziałają je z białą komórką na różne sposoby: 1) Bezsporność błony VE i uwalnianie czynników aktywnych jej wnętrza; 2) VE ustalają kontakt z powierzchnią białej komórki, która łączą się, uwalniając swoją zawartość w cytosolu; i 3) VE są w całości wychwytywane przez makropinocytozę i fagocytozę.

Znaczenie

Duża różnorodność funkcji komunikacji międzykomórkowej wskazuje na jego znaczenie same. Za pomocą niektórych przykładów ilustruje znaczenie różnych rodzajów komunikacji komórkowej.

- Ważność Quorum sensing. QS reguluje różne procesy, takie jak wirulencja w obrębie gatunku lub mikroorganizmy różnych gatunków lub rodzajów. Na przykład szczep Staphylococcus aureus Użyj cząsteczki sygnału w Quorum sensing Zarażić gospodarza i hamuje inne szczepy S. aureus Zrobić to.

- Znaczenie komunikacji chemicznej. Wskazanie chemiczne jest niezbędne do przeżycia i sukcesu reprodukcyjnego organizmów wielokomórkowych.

Na przykład zaprogramowana śmierć komórki, która reguluje rozwój wielokomórkowy, eliminuje kompletne struktury i pozwala na rozwój określonych tkanek. Wszystko to pośredniczą czynniki troficzne.

- Znaczenie widzi. Mają ważną rolę w cukrzycy, zapaleniach oraz chorobach neurodegeneracyjnych i sercowo -naczyniowych. Widzą normalne komórki, a komórki rakowe różnią się bardzo bardzo. VE może transportować czynniki, które promują lub tłumią fenotyp raka w białych komórkach.

Bibliografia

1. Alberts, ur., Johnson, a., Lewis, J., i kapusta. 2007. Biologia komórki molekularnej. Garland Science, Nowy Jork.
2. Bassler, ur.L. 2002. Mała rozmowa: komunikacja komórkowa w bakteriach. Komórka, 109: 421-424.
3. Cocucci, e. i Meldolesi, J. 2015. Ektosomy i egzosomy: zrzucanie zamieszania między pęcherzykami pozakomórkowymi. Trendy w biologii komórkowej, XX: 1-9.
4. Kandel, e., Schwarts, J.H., i Jesell, t., 2000. Zasady nauki neuronowej. McGraw-Hill USA.
5. Lodish, h., Berk, a., Zipurski, s.L., Matsudaria, s. 1., Baltimore, zm., Darnell, J. 2003. Biologia komórkowa i molekularna. Redakcja Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogotá, Caracas, Madryt, Meksyk, Sāo Paulo.
6. Pupas, k.M., Weingart, c.L., Winans, s.C. 2004. Komunikacja chemiczna w proteobakterie: badania biochemiczne i strukturalne syntazy sygnałów i odbiorników wymagane do sygnalizacji międzykomórkowej. Mikrobiologia molekularna, 53: 755-769.
7. Perbal, ur. 2003. Kluczem jest komunikacja. Komunikacja komórkowa i sygnalizacja. Redakcja, 1-4.