Signāla transdukcija ir ārējo un iekšējo stimulu pārnešana organismā. Receptors proteīni, otrie kurjeri un fermenti galvenokārt ir iesaistīti šajā signāla pārraidē. Signāla transdukcijas defekti ir pamatā lielākajai daļai slimību, piemēram, vēzis un autoimūnas slimības.
Kas ir signāla pārvade?
Ar fizioloģiskas signāla vai signāla pārneses palīdzību ķermeņa šūnas reaģē uz ārējiem un iekšējiem stimuliem. Ar fizioloģiskas signāla vai signāla pārneses palīdzību ķermeņa šūnas reaģē uz ārējiem un iekšējiem stimuliem. Šajā procesā signāls tiek pārveidots un iekļūst šūnas iekšpusē, kur caur signāla ķēdi tas izraisa šūnu efektu. Tādā veidā signālus var pārraidīt no viena ķermeņa nodalījuma uz otru. Šūnas tādējādi spēj savstarpēji sazināties. Signāla pārraide notiek vai nu vienā līmenī, vai vairākos līmeņos. Ja procesā ir iesaistīti vairāki sērijveidā savienoti līmeņi, to sauc par signalizācijas kaskādi. Fermenti un sekundārie kurjeri ir iesaistīti signāla pārraidē. Tāpēc mēs bieži runājam par fermentu starpniecību bioķīmisku procesu, kurā bioloģiskā informācija tiek pārraidīta caur nesējiem. Signāli no dažādiem avotiem tiek koordinēti citoplazmā vai kodolā. Kopā šūnas tipa atšķirīgie signalizācijas ceļi veido tā dēvēto signalizācijas tīklu. Imūnās atbildes un muskuļi kontrakcijas, kā arī vizuālā un ožas uztvere, visi paļaujas uz signāla transdukciju.
Funkcija un uzdevums
Olbaltumvielas ir atrodami šūnu membrānu un ķermeņa šūnas iekšpusē. Šie proteīni kalpo kā receptori. Signalizēšana molekulas pievienojas receptoru olbaltumvielām uz virsmas. Tādējādi receptori saņem signālus no ārpuses vai iekšpuses un nosūta tos apstrādei uz šūnas iekšpusi. Vispazīstamākā signalizācija molekulas ietver neirotransmiterus un hormoni, piemēram. Cilvēka ķermenī ir daudz dažādu receptoru. Piemēram, cistoliskie receptori atrodas viskozā citoplazmas daļā. Šāda veida receptori galvenokārt ietver steroīdu receptorus. No šiem receptoriem jānošķir membrānas receptori. Viņiem ir intracelulārs un ārpusšūnu līmenis. Tādējādi tie spēj signāla molekulu saistīties ārpus šūnas. Lai signāls varētu iekļūt iekšpusē, viņi maina savu telpisko struktūru. Pats signāls neiekļūst šūnā. Tā vietā signāla informācija sasniedz olbaltumvielu bioķīmiskos procesus šūnas iekšpusē. Šos bioķīmiskos procesus kontrolē hidrofilas vielas, piemēram, neirotransmiteri. Membrānai piesaistītie receptori ir vai nu jonu kanāli, ar G olbaltumvielām saistīti receptori vai ar fermentiem saistīti signālu ceļi. Jonu kanāli ir transmembrānas proteīni. Tos vai nu aktivizē, vai deaktivizē signāls. Tādējādi membrānas caurlaidība dažiem joniem palielinās vai samazinās. Jonu kanāli ir īpaši nozīmīgi nervu signāliem. Ar G olbaltumvielām saistīti receptori stimulē G proteīnu, lai saistīto IKP aizstātu ar ķīmisko savienojumu GTP. Tas izraisa G proteīna sadalīšanos α un βγ vienībās, kuras abas pārraida signālu. G proteīniem saistītie receptori ir iesaistīti tādos procesos kā redze un ožas. Enzīmu savienotie signalizācijas ceļi sastāv no sešām apakšklasēm. Visi no tiem atbilst transmembrānām olbaltumvielām. Tādi procesi kā kināzes mediēta fosforilēšana un fosfatāzes mediēta defosforilēšana spēlē lomu saistībā ar šiem signālu ceļiem. Neatkarīgi no signalizācijas ceļa, iekšējo un ārējo signālu pārraide uz efektorproteīniem šūnas iekšienē ir faktiskais signāla pārneses mērķis. Šī transdukcija notiek caur mērķtiecīgu mijiedarbība starp vairākiem proteīniem. Signalizācijas olbaltumvielu un intracelulāro signālu proteīnu aktivizēšanai šajā procesā ir galvenā loma. Daži signāli tiek pastiprināti, vienlaikus aktivizējot vairākus efektora proteīnus. Otrie kurjeri ir īpaši svarīgi signālu pārraides ceļu savstarpējai savienošanai un dažādu signālu integrēšanai. Tās ir dažādu ceļu saskarnes, kas var izraisīt šūnām raksturīgas atbildes. Signāla transdukcija ļauj vienšūnas organismam pielāgoties videi, piemēram, regulējot sotfa metabolismu vai gēns izteiksme. Tādā veidā process ļauj izdzīvot vienšūnas organismam. Daudzšūnu organismos signāla pārraide ļauj uztvert un apstrādāt iekšējos un ārējos stimulus. Tāpēc signālu pārnešana ir neaizstājama arī to izdzīvošanai. Piemēram, šūnu augšanu, šūnu dalīšanos un šūnu nāvi ietekmē aprakstītie procesi.
Slimības un traucējumi
Ja tiek traucēti signālu ceļi, šo traucējumu rezultātā var rasties dažādas slimības. Vēži, diabēts, niere slimība, un autoimūnas slimības ir pierādīts, ka tie ir saistīti ar signāla pārraides defektiem. Signalizējošā molekula parasti saistās ar vienu no aprakstītajiem receptoriem uz šūnas virsmas un sarežģītā reakcijā var izraisīt šūnu dalīšanos. In vēzis, mutācijas kodēšanas gēnos signalizēšanai molekulas, receptori vai fermenti izraisīt palielinātu vai nepareizi novirzītu signāla ceļa darbību. Tā rezultātā palielinās šūnu dalīšanās stimulācija. Šajā kontekstā enzīmiem, kas iesaistīti transdukcijā, ir galvenā loma. Viņiem bieži ir paaugstināta aktivitāte vēzis. Tādēļ farmakoloģija vēlas selektīvi inhibēt šos fermentus nākotnē un tādējādi izstrādāt pretvēža zāles. Pat neatkarīgi no pretvēža līdzekļiem, medicīniskie pētījumi pašlaik (sākot ar 2015. gadu) intensīvi nodarbojas ar tādu ārstniecības līdzekļu izstrādi, kuru pamatā ir signāla pārneses procesi. Pat holera, garo klepus, un plaši izplatītas kaites, piemēram, hipertonija ir saistīti ar signāla pārneses defektiem, kurus, domājams, veicina noteikti ārēji stimuli. The narkotikas šodien pieejamas dažādas slimības, arī jau īpaši traucē signāla pārnešanu. Nākotnē šī iejaukšanās, visticamāk, kļūs vēl mērķtiecīgāka un mērķtiecīgāka.
