Jenis komunikasi selular, kepentingan, contoh

The Komunikasi selular, Juga dipanggil komunikasi antara sel, ia terdiri daripada penghantaran molekul isyarat ekstraselular. Molekul ini bermula dari sel penjanaan isyarat dan mengikat kepada reseptor sel putih, menghasilkan tindak balas tertentu.

Molekul isyarat boleh menjadi molekul kecil (contoh: asid amino), peptida atau protein. Oleh itu, komunikasi, yang merupakan kimia, adalah ciri organisma uniselular dan multiselular.

Sumber: Pixabay.com

Dalam bakteria, molekul isyarat adalah feromon bakteria. Ini diperlukan untuk fungsi seperti pemindahan mendatar gen, bioluminescence, pembentukan biofilm, dan pengeluaran antibiotik dan faktor patogen.

Dalam organisma multiselular, komunikasi selular boleh berlaku di antara sel -sel yang bersebelahan, atau di antara sel yang dipisahkan. Dalam kes yang kedua, molekul isyarat mesti disebarkan dan diangkut untuk jarak jauh. Antara fungsi isyarat adalah perubahan dalam ekspresi gen, morfologi dan pergerakan sel.

Komunikasi selular juga boleh dijalankan melalui vesikel ekstraselular (VE), yang dipanggil ectosomes dan exosomes. Sesetengah fungsi VE adalah: modulasi limfosit dan makrofag; Kawalan fungsi sinaptik; dalam saluran darah dan jantung, pembekuan dan angiogenesis; dan pertukaran RNA.

[TOC]

Jenis (sistem/mekanisme)

Dalam bakteria, terdapat sejenis komunikasi selular yang dipanggil Penderiaan kuorum, yang terdiri daripada tingkah laku yang berlaku hanya apabila ketumpatan populasi bakteria tinggi. Dia Penderiaan kuorum Ia membayangkan pengeluaran, pelepasan, dan pengesanan berikutnya kepekatan molekul isyarat yang tinggi, yang dipanggil sendiri -winductors.

Dalam eukariota uniselular, seperti T. Brucei, ada juga Penderiaan kuorum. Dalam ragi, tingkah laku seksual dan pembezaan sel berlaku sebagai tindak balas kepada komunikasi oleh feromon dan perubahan alam sekitar.

Dalam tumbuh -tumbuhan dan haiwan, penggunaan molekul isyarat ekstraselular, seperti hormon, neurotransmiter, faktor pertumbuhan atau gas, adalah jenis komunikasi penting yang membayangkan sintesis molekul isyarat, pembebasannya, pengangkutannya ke sel putih, Pengesanan dari isyarat dan tindak balas khusus.

Berhubung dengan pengangkutan isyarat molekul pada haiwan, jarak tindakan molekul menentukan dua jenis isyarat: 1) autokrin dan paracrins, yang bertindak, masing -masing, di sel yang sama dan di sel -sel yang berdekatan; dan 2) endokrin, yang bertindak pada sel putih yang jauh, diangkut oleh aliran darah.

Komunikasi selular melalui vesikel ekstraselular adalah jenis komunikasi selular yang penting dalam organisma eukariotik dan archaea.

Pengesan Kuorum (QS)

Apabila populasi eukariotik bakteria atau uniselular tumbuh, ia mencapai bilangan sel yang mencukupi, atau sel kuorum, yang menghasilkan kepekatan induktor yang mampu menghasilkan kesan pada sel. Ini merupakan mekanisme untuk membawa banci.

Tiga jenis sistem dikenali Penderiaan kuorum dalam bakteria: satu dalam gram-negatif; yang lain dalam Gram-positif; dan yang lain di gram negatif Vibrio Harveyi.

Dalam bakteria Gram-negatif, induktor diri adalah homoserin lakton acyled. Bahan ini disintesis oleh enzim jenis Luxxi dan merebak secara pasif melalui membran, terkumpul dalam ruang ekstrasel dan intraselular. Apabila kepekatan merangsang dicapai, transkripsi gen yang dikawal oleh QS diaktifkan.

Dalam bakteria Gram-negatif, induktor diri diubahsuai peptida, yang dieksport ke ruang ekstraselular, di mana mereka berinteraksi bersama dengan protein membran. Terdapat air terjun fosforilasi yang mengaktifkan protein, yang mengikat DNA dan mengawal transkripsi gen putih.

Boleh melayani anda: sel caliciform

Vibrio Harveyi Menghasilkan dua autoinduktor, yang dipanggil HAI-1 dan A1-2. Hai-1 adalah homoserin lactone acyled, tetapi sintesisnya tidak bergantung pada luxi. A1-2 adalah furanosil boraato dieter. Kedua-dua bahan bertindak melalui air terjun fosforilasi yang serupa dengan bakteria gram-negatif yang lain. Jenis QS ini mengawal bioluminescence.

Komunikasi kimia

Kesatuan spesifik molekul isyarat, atau ligating, kepada protein penerima menghasilkan tindak balas sel tertentu. Setiap jenis sel mempunyai jenis reseptor tertentu. Walaupun jenis penerima tertentu juga boleh didapati dalam pelbagai jenis sel, dan menghasilkan respons yang berbeza untuk menghubungkan yang sama.

Sifat molekul isyarat menentukan jalan yang akan digunakan untuk memasuki sel. Sebagai contoh, hormon hidrofobik, seperti steroid, tersebar melalui lipid bilayer dan mengikat kepada reseptor untuk membentuk kompleks yang mengawal ekspresi gen tertentu.

Gas, seperti nitrik oksida dan karbon monoksida, tersebar melalui membran dan, biasanya mengaktifkan guanylil siklus, pengeluar GMP siklik. Sebilangan besar molekul isyarat adalah hidrofilik.

Reseptornya berada di permukaan sel. Reseptor bertindak sebagai penterjemah isyarat yang mengubah tingkah laku sel putih.

Reseptor permukaan selular dibahagikan kepada: a) reseptor protein GF; b) reseptor dengan aktiviti enzim, seperti tork kinase; dan c) reseptor saluran ion.

Ciri -ciri penerima kepada protein menyimpulkan g

Reseptor yang ditemui protein ditemui di semua eukariot. Secara umum, mereka adalah penerima dengan tujuh domain yang melintasi membran, dengan rantau N-terminal ke luaran sel. Reseptor ini dikaitkan dengan protein G yang menerjemahkan isyarat.

Apabila ligan mengikat kepada penerima, protein G diaktifkan. Ia seterusnya mengaktifkan enzim effector yang menghasilkan utusan intrasel kedua, yang boleh menjadi adenosin monophosphate siklik (AMPC), asid arakidonik, diacylglycerol, atau inositol-3-fosfat, yang bertindak sebagai penguat isyarat awal.

Protein G mempunyai tiga subunit: Alpha, Beta dan Gamma. Pengaktifan Protein G menyiratkan pemisahan KDNK protein G dan kesatuan GTP ke subunit Alpha. Dalam g_Alpha-GTP dipisahkan dari subunit beta dan gamma, berinteraksi khusus dengan protein effector, mengaktifkannya.

Laluan AMPC boleh diaktifkan oleh reseptor beta-adrenergik. AMPC dihasilkan oleh siklase adenylil. Laluan phosphoosytol diaktifkan oleh reseptor muscarinic acetylcholine. Aktifkan fosfolipase c. Laluan asid arakidonik diaktifkan oleh reseptor histamin. Aktifkan fosfolipase A2.

Laluan AMPC

Pengikatan ligan ke penerima protein yang merangsang G (g_s), bersama -sama dengan KDNK, menyebabkan pertukaran KDNK oleh GTP, dan pemisahan subunit alfa g_s subunit beta dan gamma. Kompleks g_Alpha-GTP dikaitkan dengan domain adenyl cyclasa, mengaktifkan enzim, dan menghasilkan AMPC dari ATP.

Boleh melayani anda: fibroblas

AMPC menyertai subunit pengawalseliaan protein kinase yang bergantung kepada AMPC. Melepaskan subunit pemangkin, yang memfosforasikan protein yang mengawal tindak balas selular. Laluan ini dikawal oleh dua jenis enzim, iaitu fosfodi, dan protein fosfatase.

Laluan Fosfoinitol

Pengikatan ligan ke penerima mengaktifkan protein G (g_q), yang mengaktifkan fosfolipase C (PLC). Enzim ini memecahkan fosfatid inositol 1,4,5-biphosphate (PIP₂) Dalam dua utusan kedua, inositol 1,4,5-trifosphat (IP₃) dan diacilglycerol (DAG).

IP₃ Menyebarkan dalam sitoplasma dan menyertai reseptor retikulum endoplasma, menyebabkan pembebasan CA⁺² dari dalam. DAG kekal di dalam membran dan mengaktifkan protein Cinase C (PKC). Beberapa isoforms PKC memerlukan CA⁺².

Laluan asid Araquidonic

Pengikatan ligan kepada penerima menyebabkan subunit beta dan gamma protein G untuk mengaktifkan fosfolipase ke₂ (PLA₂). Enzim ini menghidrolisis phosphatidylinositol (PI) dalam membran plasma, melepaskan asid arakidonik, yang dimetabolisme oleh laluan yang berbeza, seperti 5 dan 12-lipxigenase dan cycloxigenase.

Ciri -ciri reseptor tyrosin kinase

Reseptor Tyrosin Kinase (RTK) mempunyai domain pengawalseliaan ekstraselular dan domain pemangkin intraselular. Tidak seperti protein GF ditambah penerima, rantaian polipeptida reseptor tyrosin kinase melintasi membran plasma sekali sahaja.

Kesatuan ligan, yang merupakan hormon atau faktor pertumbuhan, ke domain pengawalseliaan menyebabkan dua subunit penerima dikaitkan. Ini membolehkan penerima autofosfat dalam sisa tirosin, dan pengaktifan air terjun fosforilasi protein.

Sisa tyrosine fosforilasi reseptor torqueinase (RTK) berinteraksi dengan protein penyesuai, yang menghubungkan reseptor yang diaktifkan dengan komponen laluan transduksi isyarat. Menyesuaikan protein berfungsi untuk membentuk kompleks isyarat multiproteik.

RTK menyertai peptida yang berbeza, seperti: faktor pertumbuhan epidermis; Faktor pertumbuhan fibroblast; faktor pertumbuhan otak; faktor pertumbuhan saraf; dan insulin.

Ciri -ciri umum penerima

Pengaktifan reseptor permukaan menghasilkan perubahan fosforilasi protein dengan mengaktifkan dua jenis protein kinase: kinase serum dan serum dan treonine .

Kinase serine dan treonine adalah: protein kinase yang bergantung kepada AMPC; Protein kinase yang bergantung kepada GMPC; Protein kinase C; dan protein bergantung CA⁺²/Calmodulin. Dalam protein kinase ini, dengan pengecualian kinase yang bergantung kepada AMPC, domain pemangkin dan pengawal selia berada dalam rantai polipeptida yang sama.

Rasul kedua menyertai kinase serine dan treonine ini, mengaktifkannya.

Ciri -ciri reseptor yang merupakan saluran ionik

Reseptor saluran ion mempunyai ciri -ciri berikut: a) mereka menjalankan ion; b) mengenali dan memilih ion tertentu; c) Mereka membuka dan menutup sebagai tindak balas terhadap isyarat kimia, elektrik atau mekanikal.

Reseptor saluran ion boleh menjadi monomer, atau menjadi heteroligomer atau homoligomer, yang kawasan rantai polipeptida menyeberangi membran plasma. Terdapat tiga keluarga saluran ion: a) saluran Puerta del Ligando; b) saluran kesatuan jurang; dan c) saluran voltan yang bergantung kepada NA⁺.

Beberapa contoh reseptor saluran ion adalah reseptor asetilkolin persimpangan neuromuskular, dan reseptor ionotropik glutamat, NMDA dan tiada NMDA, dalam sistem saraf pusat.

Boleh melayani anda: myofibrils: ciri, struktur, komposisi, fungsi

Komunikasi melalui vesikel ekstraselular

Vesikel ekstraselular (VE) adalah campuran ectosomes dan exosomes, yang bertanggungjawab untuk menghantar maklumat biologi (RNA, enzim, spesies oksigen reaktif, dll.) Antara sel dan sel. Asal kedua -dua vesikel adalah berbeza.

Ektosoma adalah vesikel yang dihasilkan oleh pucuk membran plasma, diikuti dengan pemisahan dan melepaskannya ke ruang ekstraselular.

Pertama, kumpulan protein membran dalam domain diskret berlaku. Kemudian, jangkar lipid protein mengumpul protein sitosolik dan RNA dalam lumen, jadi wabak tumbuh.

Exosomes adalah vesikel yang terbentuk dari badan multivestic (MVB) dan dikeluarkan oleh exocytosis ke ruang ekstraselular. MVB adalah endosom lewat, di dalamnya terdapat vesikel intraluminal (ILV). MVB boleh memusingkan lysosomes dan meneruskan jalan degradasi, atau melepaskan ISS sebagai exosomes oleh exocytosis.

Mereka berinteraksi dengan sel putih dengan cara yang berbeza: 1) disensi membran VE dan pembebasan faktor aktif pedalamannya; 2) mereka menjalin hubungan dengan permukaan sel putih, yang fius, melepaskan kandungan mereka dalam sitosol; dan 3) VE ditangkap sepenuhnya oleh makropinositosis dan fagositosis.

Kepentingan

Pelbagai fungsi komunikasi antara sel yang besar menunjukkan kepentingannya dengan sendirinya. Melalui beberapa contoh, kepentingan pelbagai jenis komunikasi selular digambarkan.

- Kepentingan Penderiaan kuorum. QS mengawal pelbagai proses seperti virulensi dalam spesies, atau mikroorganisma spesies atau genera yang berlainan. Contohnya, ketegangan Staphylococcus aureus Gunakan molekul isyarat di Penderiaan kuorum Untuk menjangkiti tuan rumah, dan menghalang strain lain S. Aureus Untuk melakukannya.

- Kepentingan komunikasi kimia. Petunjuk kimia diperlukan untuk survival dan kejayaan pembiakan organisma multiselular.

Sebagai contoh, kematian sel yang diprogramkan, yang mengawal pembangunan multiselular, menghapuskan struktur lengkap dan membolehkan perkembangan tisu tertentu. Semua ini dimediasi oleh faktor trophik.

- Kepentingan melihat. Mereka mempunyai peranan penting dalam diabetes, keradangan dan penyakit neurodegeneratif dan kardiovaskular. Mereka melihat sel normal dan sel kanser agak berbeza. VE boleh mengangkut faktor yang mempromosikan atau menindas fenotip kanser dalam sel putih.

Rujukan

1. Alberts, b., Johnson, a., Lewis, J., dan kubis. 2007. Biologi molekul sel. Sains Garland, New York.
2. Bassler, b.L. 2002. Ceramah Kecil: Komunikasi sel-ke-sel dalam bakteria. Sel, 109: 421-424.
3. Cocucci, e. dan Meldolsi, J. 2015. Ectosomes dan exosomes: Menumpahkan kekeliruan antara vesikel ekstraselular. Trend dalam Biologi Sel, xx: 1-9.
4. Kandel, e., Schwarts, j.H., dan Jesell, t., 2000. Prinsip Sains Neural. McGraw-Hill USA.
5. Lodish, h., Berk, a., Zipurski, s.L., Matsudaria, ms., Baltimore, d., Darnell, J. 2003. Biologi selular dan molekul. Editorial Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogotá, Caracas, Madrid, Mexico, Sāo Paulo.
6. Pupas, k.M., Weingart, c.L., Winans, s.C. 2004. Komunikasi Kimia dalam Proteobakteria: Kajian biokimia dan struktur sintetik isyarat dan penerima yang diperlukan untuk isyarat antara selular. Mikrobiologi Molekul, 53: 755-769.
7. Perbal, b. 2003. Komunikasi adalah kunci. Komunikasi sel dan isyarat. Editorial, 1-4.