Cellulära kommunikationstyper, betydelse, exempel

De Mobilkommunikation, Även kallad intercellulär kommunikation, den består av överföring av extracellulära signalmolekyler. Dessa molekyler börjar från en signal som genererar cell och binder till vita cellreceptorer, vilket ger ett specifikt svar.

Signalmolekylen kan vara en liten molekyl (exempel: en aminosyra), en peptid eller ett protein. Därför är kommunikation, som är kemi, ett kännetecken för encelliga och multicelliga organismer.

Källa: Pixabay.com

I bakterier är signalmolekyler bakteriella feromoner. Dessa är nödvändiga för funktioner som horisontell överföring av gener, bioluminescens, biofilmerbildning och produktion av antibiotika och patogena faktorer.

I multicellulära organismer kan cellulär kommunikation ske mellan celler som är intilliggande eller mellan celler som är separerade. I det senare fallet måste signalmolekylerna spridas och transporteras på långa avstånd. Bland signalerna är förändringar i genuttryck, morfologi och cellrörelse.

Cellulär kommunikation kan också utföras genom extracellulära vesiklar (VE), kallade ektosomer och exosomer. Vissa funktioner är: lymfocyt- och makrofagmodulering; Kontroll av synaptisk funktion; i blodkärl och hjärta, koagulation och angiogenes; och RNA -utbyte.

[TOC]

Typer (system/mekanismer)

I bakterier finns det en typ av mobilkommunikation som kallas Kvorumavkänning, som består av beteenden som endast inträffar när bakteriepopulationen är hög. han Kvorumavkänning Det innebär produktion, frisättning och efterföljande detektion av höga koncentrationer av signalmolekyler, kallad självinduktorer.

I encellulära eukaryoter, till exempel T. Brucei, det finns också Kvorumavkänning. I jäst sker sexuellt beteende och celldifferentiering som svar på kommunikation av feromoner och miljöförändringar.

Hos växter och djur är användningen av extracellulära signalmolekyler, såsom hormoner, neurotransmittorer, tillväxtfaktorer eller gaser, en viktig typ av kommunikation som innebär syntesen av signalmolekylen, dess frisättning, dess transport till den vita cellen, detektion av den specifika signalen och svaret.

I förhållande till transport av molekylsignalen i djur bestämmer molekylens verkningsavstånd två typer av signaler: 1) autokrina och paracrins, som verkar på samma cell och på de närliggande cellerna; och 2) endokrin, som verkar på en avlägsen vit cell, som transporteras av blodomloppet.

Cellulär kommunikation genom extracellulära vesiklar är en viktig typ av cellulär kommunikation i eukaryota organismer och archaea.

Quorum Sensing (QS)

När den bakteriella eller encelliga eukaryotiska populationen växer, når den antalet celler som är tillräckliga, eller kvorumceller, som producerar induktorkoncentrationen som kan producera en effekt på cellerna. Detta utgör en mekanism för att bära folkräkning.

Tre typer av system är kända Kvorumavkänning i bakterier: en i gramnegativ; en annan i gram-positiv; och en annan i gram negativt Vibrio Harveyi.

I Gram-negativa bakterier är självinduktorn den akylerade laktonhomoserinen. Detta ämne syntetiseras av luxxi -enzymet och sprider sig passivt genom membranet och samlas i extracellulärt och intracellulärt utrymme. När den stimulerande koncentrationen uppnås aktiveras transkriptionen av gener som regleras av QS.

I Gram-negativa bakterier modifieras självinduktorer peptider, som exporteras till det extracellulära utrymmet, där de interagerar tillsammans med membranproteiner. Det finns ett fosforyleringsvattenfall som aktiverar proteiner, som binder till DNA och kontrollerar transkriptionen av vita gener.

Kan tjäna dig: caliciform celler

Vibrio Harveyi producerar två autoinduktorer, kallad HAI-1 och A1-2. HAI-1 är akylerad laktonhomoserin, men dess syntes beror inte på Luxi. A1-2 är Furanosil Boraato Dieter. Båda ämnena verkar genom ett fosforyleringsvattenfall som liknar det för andra gramnegativa bakterier. Denna typ av QS kontrollerar bioluminescens.

Kemisk kommunikation

Den specifika föreningen av signalmolekylen, eller ligerande, till det mottagande proteinet ger ett specifikt cellulärt svar. Varje typ av cell har vissa typer av receptorer. Även om en viss typ av mottagare också finns i olika typer av celler och ger olika svar på samma länkning.

Signalmolekylens natur bestämmer den väg som kommer att användas för att komma in i cellen. Till exempel sprids hydrofoba hormoner, såsom steroider, genom lipid -tvåskikt och binder till receptorer för att bilda komplex som reglerar uttrycket av specifika gener.

Gaser, såsom kväveoxid och kolmonoxid, sprids genom membranet och aktiverar vanligtvis cyklass -guanylil, cyklisk GMP -producent. De flesta signalmolekyler är hydrofila.

Dess receptorer är på cellytan. Receptorer fungerar som signalöversättare som förändrar den vita cellens beteende.

Cellulära ytreceptorer är indelade i: a) GF -proteinkopplade receptorer; b) receptorer med enzymaktivitet, såsom kinasmomentet; och c) jonkanalreceptorer.

Egenskaper hos mottagare till protein slutade g

Protein -kopplade receptorer finns i alla eukaryoter. I allmänhet är de mottagare med sju domäner som korsar membranet, med det N-terminala regionen till celluttorkning. Dessa receptorer är associerade med ett G -protein som översätter signalerna.

När liganden binder till mottagaren aktiveras G -proteinet. Det aktiveras i sin tur ett effektorenzym som producerar en andra intracellulär budbärare, som kan vara cykliskt monofosfatadenosin (AMPC), arakidonsyra, diacylglycerol eller inositol-3-fosfat, som fungerar som en förstärkare av signalinitialt initial.

Protein G har tre underenheter: Alpha, Beta och Gamma. Proteinaktivering G innebär dissociation av BNP för G -proteinet och föreningen av GTP till Alpha -underenheten. I g_alfa-GTP dissocierar från beta- och gamma -underenheter, interagerar specifikt med effektorproteiner, aktiverar dem.

AMPC-rutten kan aktiveras av beta-adrenerga receptorer. AMPC produceras av adenylilcyklas. Fosfoosytolvägen aktiveras av acetylkolin muskarinreceptorer. Aktivera fosfolipas C. Arachidonsyran aktiveras av histaminreceptorn. Aktivera fosfolipas A2.

AMPC

Bindningen av liganden till mottagaren det stimulerande proteinet G (G_s), tillsammans med BNP, orsakar utbyte av BNP med GTP, och dissociationen av alfa -underenheten för G_s av beta- och gamma -underenheterna. Den komplexa G_alfa-GTP är associerad med en domän av adenylcyklasa, aktiverar enzymet och producerar AMPC från ATP.

Kan tjäna dig: fibroblaster

AMPC ansluter sig till de reglerande underenheterna i det AMPC -beroende kinasproteinet. Släpper katalytiska underenheter, som fosforylerar proteiner som reglerar cellulära svar. Denna rutt regleras av två typer av enzymer, nämligen fosfodier och fosfatasproteiner.

Fosfoinitol

Bindningen av liganden till mottagaren aktiverar proteinet g (g_q), som aktiverar fosfolipas C (PLC). Detta enzym bryter fosfatidylinositolen 1,4,5-bifosfat (PIP₂) I två sekunders budbärare, inositol 1,4,5-trifosfat (IP₃) och Diacilglycerol (DAG).

IP₃ Disseminerar i cytoplasma och förenar receptorer av endoplasmatisk retikulum, vilket orsakar frisättning av CA⁺² från insidan. DAG förblir i membranet och aktiverar Cinase C (PKC) -proteinet. Vissa PKC -isoformer behöver CA⁺².

Araquidonsyra

Bindningen av liganden till mottagaren orsakar beta- och gammasubenheterna i G -proteinet för att aktivera fosfolipaset till₂ (PLA₂). Detta enzym hydrolyserar fosfatidylinositol (PI) i plasmamembranet och frisätter arakidonsyra, som metaboliseras av olika vägar, såsom 5 och 12-lipxigenas och cykloxigenas.

Tyrosinkinasreceptoregenskaper

Tyrosinkinas (RTK) -receptorer har extracellulära reglerande domäner och intracellulära katalytiska domäner. Till skillnad från GF -proteinkopplad mottagare korsar polypeptidkedjan för tyrosinkinasreceptorerna plasmamembranet endast en gång en gång en gång en gång en gång en gång en gång.

Ligandföreningen, som är ett hormon eller tillväxtfaktor, till regleringsdomänen får de två underenheterna på mottagaren att vara associerad. Detta tillåter mottagare autofosfat i en tyrosinrest och aktivering av proteinfosforyleringsvattenfall.

Fosforylerade tyrosinrester av Torqueinasreceptorn (RTK) interagerar med adapterproteiner, som förbinder receptorn aktiverad med komponenter i signaltransduktionsvägen. Anpassningsproteiner tjänar till att bilda multiproteiska signalkomplex.

RTK ansluter sig till olika peptider, såsom: epidermal tillväxtfaktor; Fibroblasttillväxtfaktorer; hjärntillväxtfaktorer; nervtillväxtfaktor; och insulin.

Mottagarnas allmänna egenskaper

Aktiveringen av ytreceptorer producerar förändringar i proteinfosforylering genom att aktivera två typer av kinasproteiner: rörelse och serum- och treoninkinaser .

Serin- och treoninkinaser är: AMPC -beroende kinasprotein; GMPC -beroende kinasprotein; Kinasproteinet C; och CA -beroende protein⁺²/Calmodulin. I dessa kinasproteiner, med undantag av AMPC -beroende kinas, är katalytiska och regulatordomänen i samma polypeptidkedja.

Den andra messenger går med i dessa serin- och treoninkinaser och aktiverar dem.

Egenskaper hos receptorer som är joniska kanaler

Jonkanalreceptorer har följande egenskaper: a) de utför joner; b) känna igen och välj specifika joner; c) De öppnar och stängs som svar på kemiska, elektriska eller mekaniska signaler.

Jonkanalreceptorer kan vara en monomer, eller vara heteroligomerer eller homoligomerer, vars polypeptidkedjregioner korsar plasmamembranet. Det finns tre familjer med jonkanaler: a) Puerta del Ligando -kanaler; b) GAP -fackföreningar; och c) Na -beroende spänningskanaler⁺.

Några exempel på jonkanalreceptorer är acetylkolinreceptorer i den neuromuskulära korsningen och de jonotropa receptorerna för glutamat, NMDA och ingen NMDA, i det centrala nervsystemet.

Kan tjäna dig: myofibriller: egenskaper, struktur, sammansättning, funktioner

Kommunikation genom extracellulära vesiklar

Extracellulära vesiklar (VE) är en blandning av ektosomer och exosomer, som är ansvariga för att överföra biologisk information (RNA, enzymer, reaktiva syrearter etc.) Mellan cell och cell. Ursprunget till båda vesiklarna är olika.

Ectosomas är vesiklar producerade av plasmamembrankål, följt av dess separation och frigöring mot extracellulärt utrymme.

För det första inträffar membranproteingruppering i diskreta domäner. Sedan ackumulerar proteinlipidankare cytosoliska proteiner och RNA i lumen, så utbrottet växer.

Exosomerna är vesiklar som bildas från multivestic kroppar (MVB) och frigörs genom exocytos till extracellulärt utrymme. MVB är sena endosomer, inuti de finns intraluminala vesiklar (ILV). MVB kan smälta lysosomer och fortsätta den nedbrytande vägen, eller frigöra ISS som exosomer genom exocytos.

De interagerar dem med den vita cellen på olika sätt: 1) Disension av VE -membranet och frisättning av de aktiva faktorerna i dess inre; 2) de skapar kontakt med ytan på den vita cellen, som säkring, släpper deras innehåll i cytosolen; och 3) fångas helt av makropinocytos och fagocytos.

Betydelse

Den stora variationen av intercellulära kommunikationsfunktioner indikerar dess betydelse av sig själv. Genom några exempel illustreras vikten av olika typer av cellulär kommunikation.

- Vikten av Kvorumavkänning. QS reglerar olika processer såsom virulens inom en art, eller mikroorganismer av olika arter eller släkter. Till exempel en stam av Staphylococcus aureus Använd en signalmolekyl i Kvorumavkänning Att smitta värden och hämmar andra stammar av S. aureus Att göra det.

- Betydelse av kemisk kommunikation. Kemisk indikation är nödvändig för överlevnad och reproduktiv framgång för multicelliga organismer.

Till exempel eliminerar programmerad celldöd, som reglerar multicellulär utveckling, kompletta strukturer och tillåter utveckling av specifika vävnader. Allt detta förmedlas av trofiska faktorer.

- Sees betydelse. De har en viktig roll i diabetes, inflammation och neurodegenerativa och hjärt -kärlsjukdomar. De ser att normala celler och cancerceller skiljer sig åt ganska mycket. Har kan transportera faktorer som främjar eller undertrycker cancerfenotypen i vita celler.

Referenser

1. Alberts, b., Johnson, A., Lewis, J., och kål. 2007. Biologi av cellmolekylen. Garland Science, New York.
2. Bassler, b.L. 2002. Småprat: Cell-till-cellkommunikation i bakterier. Cell, 109: 421-424.
3. Cocucci, e. och meldolesi, j. 2015. Ektosomer och exosomer: tappa förvirringen mellan extracellulära vesiklar. Trender i cellbiologi, xx: 1-9.
4. Kandel, E., Schwarts, J.H., och Jesell, T., 2000. Principer för neural vetenskap. McGraw-Hill USA.
5. Lodish, h., Berk, A., Zipurski, s.L., Matsudaria, s., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Cellulär och molekylärbiologi. Redaktör Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogotá, Caracas, Madrid, Mexiko, Sāo Paulo.
6. Pupas, K.M., Weingart, c.L., Winans, s.C. 2004. Kemisk kommunikation i proteobakterier: Biokemiska och strukturella studier av signalsyntaser och mottagare som krävs för intercellulär signalering. Microbiology Molecular, 53: 755-769.
7. Perbal, b. 2003. Kommunikation är nyckeln. Cellkommunikation och signalering. Redaktion, 1-4.