The mobilní komunikace, Nazývá se také mezibuněčná komunikace, spočívá v přenosu molekul extracelulárního signálu. Tyto molekuly vycházejí z buňky generující signál a váží se na receptory cílové buňky, což vytváří specifickou odpověď..
Signální molekulou může být malá molekula (například: aminokyselina), peptid nebo protein. Proto je komunikace, která je chemická, charakteristikou jednobuněčných a mnohobuněčných organismů..
V bakteriích jsou signální molekuly bakteriální feromony. Jsou nezbytné pro funkce, jako je horizontální přenos genů, bioluminiscence, tvorba biofilmu a produkce antibiotik a patogenních faktorů..
V mnohobuněčných organismech může buněčná komunikace probíhat mezi buňkami, které sousedí, nebo mezi buňkami, které jsou oddělené. V druhém případě musí signální molekuly difundovat a cestovat na dlouhé vzdálenosti. Mezi funkce signálů patří změny genové exprese, morfologie a buněčného pohybu..
Buněčnou komunikaci lze také provádět pomocí extracelulárních vezikul (EV), nazývaných ektozomy a exosomy. Některé funkce EV jsou: modulace lymfocytů a makrofágů; ovládání synaptické funkce; v cévách a srdci koagulace a angiogeneze; a výměna RNA.
Rejstřík článků
V bakteriích existuje druh buněčné komunikace, který se nazývá snímání kvora, skládající se z chování, ke kterému dochází pouze při vysoké hustotě bakteriální populace. The snímání kvora zahrnuje produkci, uvolňování a následnou detekci vysokých koncentrací signálních molekul nazývaných autoinduktory.
U jednobuněčných eukaryot, jako je např T. brucei, tam je také snímání kvora. U kvasinek dochází k sexuálnímu chování a diferenciaci buněk v reakci na komunikaci feromonů a změny prostředí.
U rostlin a zvířat je použití extracelulárních signálních molekul, jako jsou hormony, neurotransmitery, růstové faktory nebo plyny, důležitým typem komunikace, která zahrnuje syntézu signální molekuly, její uvolnění, její transport do cílové buňky, detekční signál a konkrétní odpověď.
Ve vztahu k transportu signální molekuly u zvířat určuje akční vzdálenost molekuly dva typy signálů: 1) autokrinní a parakrinní, které působí na stejnou buňku a na blízké buňky; a 2) endokrinní, který působí na vzdálenou cílovou buňku a je transportován krevním řečištěm.
Buněčná komunikace prostřednictvím extracelulárních vezikul je důležitým typem buněčné komunikace u eukaryotických organismů a Archea.
Jak jednobuněčná eukaryotická nebo bakteriální populace roste, dosahuje dostatečného počtu buněk nebo kvora k produkci koncentrace induktoru, který je schopen v buňkách vyvolat účinek. To představuje mechanismus pro provádění sčítání lidu.
Jsou známy tři typy systémů snímání kvora v bakteriích: jeden v gramnegativních; další grampozitivní; a další v gram negativu Vibrio harveyi.
U gramnegativních bakterií je autoinduktorem acylovaný homoserin lakton. Tato látka je syntetizována enzymem typu LuxI a pasivně difunduje přes membránu a hromadí se v extracelulárním a intracelulárním prostoru. Když je dosaženo stimulační koncentrace, aktivuje se transkripce genů regulovaných QS.
U gramnegativních bakterií jsou autoinduktory modifikované peptidy, které se exportují do extracelulárního prostoru, kde interagují společně s membránovými proteiny. Dochází k fosforylační kaskádě, která aktivuje proteiny, které se vážou na DNA a řídí transkripci cílových genů.
Vibrio harveyi vyrábí dva autoinduktory, označené HAI-1 a A1-2. HAI-1 je acylovaný laktonový homoserin, ale jeho syntéza nezávisí na LuxI. Al-2 je furanosylborát diester. Obě látky působí fosforylační kaskádou podobnou jako u jiných gramnegativních bakterií. Tento typ QS řídí bioluminiscenci.
Specifická vazba signální molekuly nebo ligandu na receptorový protein produkuje specifickou buněčnou odpověď. Každý typ buňky má určité typy receptorů. Ačkoli určitý typ receptoru lze nalézt také v různých typech buněk a produkují různé reakce na stejný ligand.
Povaha signální molekuly určuje cestu, která bude použita pro vstup do buňky. Například hydrofobní hormony, jako jsou steroidy, difundují přes lipidovou dvojvrstvu a váží se na receptory za vzniku komplexů, které regulují expresi specifických genů..
Plyny, jako je oxid dusnatý a oxid uhelnatý, difundují membránou a obecně aktivují cyklickou guanylylcyklázu produkující GMP. Většina signálních molekul je hydrofilní.
Jeho receptory se nacházejí na povrchu buněk. Receptory fungují jako signální překladače, které mění chování cílových buněk.
Receptory buněčného povrchu se dělí na: a) receptory spojené s G proteinem; b) receptory s enzymovou aktivitou, jako je tyrosinkináza; a c) receptory iontových kanálů.
Receptory spojené s G proteinem se nacházejí ve všech eukaryotech. Obecně se jedná o receptory se sedmi doménami, které procházejí membránou, s N-koncovou oblastí směrem ven z buňky a C-koncem směrem dovnitř buňky. Tyto receptory jsou spojeny s G proteinem, který překládá signály.
Když se ligand váže na receptor, aktivuje se G protein. To zase aktivuje efektorový enzym, který produkuje druhého intracelulárního posla, kterým může být cyklický adenosinmonofosfát (cAMP), kyselina arachidonová, diacylglycerol nebo inositol-3-fosfát, který působí jako zesilovač signálu..
Protein G má tři podjednotky: alfa, beta a gama. Aktivace G proteinu zahrnuje disociaci GDP z G proteinu a vazbu GTP na alfa podjednotku. V komplexu Galfa-GTP disociuje z beta a gama podjednotek, specificky interaguje s efektorovými proteiny a aktivuje je.
Dráhu cAMP lze aktivovat beta-adrenergními receptory. CAMP je produkován adenylylcyklázou. Fosfoinositolová cesta je aktivována muskarinovými acetylcholinovými receptory. Aktivují fosfolipázu C. Dráha kyseliny arachidonové je aktivována receptorem histaminu. Aktivuje fosfolipázu A2.
Vazba ligandu na protein G stimulátoru receptoru (Gs), vázaný na HDP, způsobuje výměnu HDP za GTP a disociaci alfa podjednotky Gs beta a gama podjednotek. G komplexalfa-GTP se asociuje s doménou adenylcyklázy, aktivuje enzym a produkuje cAMP z ATP.
CAMP se váže na regulační podjednotky proteinkinázy závislé na cAMP. Uvolňuje katalytické podjednotky, které fosforylují proteiny, které regulují buněčné reakce. Tuto cestu regulují dva typy enzymů, jmenovitě fosfodiesterázy a proteinové fosfatázy..
Vazba ligandu na receptor aktivuje G protein (Gco), který aktivuje fosfolipázu C (PLC). Tento enzym štěpí fosfatidyl inositol 1,4,5-bisfosfát (PIPdva) ve dvou sekundových poslech, inositol 1,4,5-trifosfát (IP3) a diacylglycerol (DAG).
IP3 difunduje do cytoplazmy a váže se na receptory v endoplazmatickém retikulu, což způsobuje uvolňování Ca+dva zevnitř. DAG zůstává v membráně a aktivuje protein kinázu C (PKC). Některé izoformy PKC vyžadují Ca+dva.
Vazba ligandu na receptor způsobí, že beta a gama podjednotky G proteinu aktivují fosfolipázu Adva (PLAdva). Tento enzym hydrolyzuje fosfatidylinositol (PI) v plazmatické membráně a uvolňuje kyselinu arachidonovou, která je metabolizována různými cestami, jako je 5 a 12-lipoxygenáza a cyklooxygenáza..
Receptorová tyrosinkináza (RTK) má extracelulární regulační domény a intracelulární katalytické domény. Na rozdíl od receptoru spojeného s G-proteinem prochází polypeptidový řetězec receptoru tyrosinkinázy plazmatickou membránu pouze jednou..
Vazba ligandu, který je hormonem nebo růstovým faktorem, na regulační doménu způsobí asociaci dvou receptorových podjednotek. To umožňuje autofosforylaci receptoru na tyrosinovém zbytku a aktivaci kaskád fosforylace proteinů..
Fosforylované tyrosinové zbytky receptorové tyrosinkinázy (RTK) interagují s adaptorovými proteiny, které spojují aktivovaný receptor se složkami signální transdukční dráhy. Adaptační proteiny slouží k tvorbě multiproteinových signálních komplexů.
RTK se váže na různé peptidy, jako například: epidermální růstový faktor; růstové faktory fibroblastů; růstové faktory mozku; nervový růstový faktor; a inzulín.
Aktivace povrchových receptorů produkuje změny ve fosforylaci proteinů aktivací dvou typů proteinových kináz: tyrosinkinázy a serinových a threoninkináz. .
Serin a threonin kinázy jsou: cAMP-dependentní protein kináza; cGMP-závislá protein kináza; protein kináza C; a protein závislý na Ca+dva/ Kalmodulin. V těchto proteinových kinázách, s výjimkou kinázy závislé na cAMP, se katalytická a regulační doména nachází na stejném polypeptidovém řetězci.
Druhý posel se váže na tyto serin a threonin kinázy a aktivuje je.
Receptory iontových kanálů mají následující vlastnosti: a) vedou ionty; b) rozpoznat a vybrat konkrétní ionty; c) otevírání a zavírání v reakci na chemické, elektrické nebo mechanické signály.
Receptory iontového kanálu mohou být monomer, nebo to mohou být heteroligomery nebo homoligomery, jejichž oblasti polypeptidového řetězce procházejí plazmatickou membránou. Existují tři rodiny iontových kanálů: a) hradlové kanály ligandu; b) mezerové spojovací kanály; a c) napěťové kanály s bránou Na+.
Některé příklady receptorů iontových kanálů jsou neuromuskulární spojení acetylcholinové receptory a ionotropní glutamátové receptory, NMDA a non-NMDA, v centrálním nervovém systému..
Extracelulární vezikuly (EV) jsou směsí ektozomů a exosomů, které jsou odpovědné za přenos biologických informací (RNA, enzymy, reaktivní formy kyslíku atd.) Mezi buňkou a buňkou. Původ obou vezikul je odlišný.
Ektozomy jsou vezikuly produkované klíčením z plazmatické membrány, následované jejich oddělením a uvolněním do extracelulárního prostoru..
Nejprve dochází ke shlukování membránových proteinů do diskrétních domén. Poté proteinové lipidové kotvy akumulují cytosolické proteiny a RNA v lumen, načež pupen roste.
Exosomy jsou vezikuly, které se tvoří z multivezikulárních tělísek (MVB) a jsou uvolňovány exocytózou do extracelulárního prostoru. MVB jsou pozdní endosomy, uvnitř nichž jsou intraluminální váčky (ILV). MVB může fúzovat s lysozomy a pokračovat v degradační cestě, nebo uvolňovat ILVS jako exosomy exocytózou.
EV interagují s cílovou buňkou různými způsoby: 1) mizením membrány EV a uvolňováním aktivních faktorů v ní; 2) EV navazují kontakt s povrchem cílové buňky, kterou fúzují, čímž uvolňují svůj obsah v cytosolu; a 3) EV jsou zcela zachyceny makropinocytózou a fagocytózou..
Samotná široká paleta funkcí mezibuněčné komunikace naznačuje její důležitost. Na některých příkladech je ilustrován význam různých typů buněčné komunikace.
- Důležitost snímání kvora. QS reguluje různé procesy, jako je virulence v rámci druhu nebo mikroorganismy různých druhů nebo rodů. Například kmen Zlatý stafylokok používá signální molekulu v snímání kvora infikovat hostitele a inhibovat další kmeny S. aureus udělat to.
- Důležitost chemické komunikace. Chemická signalizace je nezbytná pro přežití a reprodukční úspěch mnohobuněčných organismů.
Například programovaná buněčná smrt, která reguluje mnohobuněčný vývoj, odstraňuje celé struktury a umožňuje vývoj specifických tkání. To vše je zprostředkováno trofickými faktory.
- Důležitost elektromobilů. Hrají důležitou roli při cukrovce, zánětech a neurodegenerativních a kardiovaskulárních onemocněních. EV normálních a rakovinných buněk se velmi liší. EV mohou nést faktory, které podporují nebo potlačují fenotyp rakoviny v cílových buňkách.
Zatím žádné komentáře