De mobilkommunikasjon, Også kalt intercellular kommunikasjon, den består av overføring av ekstracellulære signalmolekyler. Disse molekylene starter fra en signalgenererende celle og binder seg til reseptorene til målcellen, og produserer en spesifikk respons..
Signalmolekylet kan være et lite molekyl (eksempel: en aminosyre), et peptid eller et protein. Derfor er kommunikasjon, som er kjemisk, et kjennetegn på encellede og flercellede organismer..
I bakterier er signalmolekylene bakterielle feromoner. Disse er nødvendige for funksjoner som horisontal genoverføring, bioluminescens, dannelse av biofilm og produksjon av antibiotika og patogene faktorer..
I flercellede organismer kan cellulær kommunikasjon finne sted mellom celler som er tilstøtende, eller mellom celler som er separate. I sistnevnte tilfelle må signalmolekylene diffundere og bevege seg lange avstander. Funksjonene til signalene inkluderer endringer i genuttrykk, morfologi og cellebevegelse..
Cellekommunikasjon kan også utføres av ekstracellulære vesikler (EV), kalt ektosomer og eksosomer. Noen funksjoner til EV er: modulering av lymfocytter og makrofager; kontroll av synaptisk funksjon; i blodkar og hjerte, koagulasjon og angiogenese; og RNA-utveksling.
Artikkelindeks
I bakterier er det en type cellulær kommunikasjon som kalles kvorum sensing, bestående av atferd som bare forekommer når tettheten til bakteriepopulasjonen er høy. De kvorum sensing innebærer produksjon, frigjøring og påfølgende påvisning av høye konsentrasjoner av signalmolekyler, kalt autoindusere.
I encellede eukaryoter, som f.eks T. brucei, det er også kvorum sensing. I gjær forekommer seksuell atferd og celledifferensiering som svar på feromonkommunikasjon og miljøendringer.
I planter og dyr er bruk av ekstracellulære signalmolekyler, som hormoner, nevrotransmittere, vekstfaktorer eller gasser, en viktig type kommunikasjon som involverer syntese av signalmolekylet, dets frigjøring, transport til målcellen, deteksjonssignal og spesifikk respons.
I forhold til transporten av signalmolekylet hos dyr bestemmer molekylets virkningsavstand to typer signaler: 1) autokrin og parakrin, som virker henholdsvis på samme celle og på nærliggende celler; og 2) endokrin, som virker på en fjern målcelle, blir transportert av blodstrømmen.
Cellekommunikasjon gjennom ekstracellulære vesikler er en viktig type cellulær kommunikasjon i eukaryote organismer og Archaea.
Når den encellede eukaryote eller bakteriepopulasjonen vokser, når den et tilstrekkelig antall celler, eller quorum, for å produsere konsentrasjonen av induserer som er i stand til å produsere en effekt i cellene. Dette utgjør en mekanisme for å gjennomføre en folketelling.
Tre typer systemer er kjent kvorum sensing hos bakterier: en i gram-negativ; en annen i gram-positiv; og en annen i gramnegativet Vibrio harveyi.
I gramnegative bakterier er autoindusatoren acylert homoserinlakton. Dette stoffet syntetiseres av enzymet LuxI og diffunderer passivt gjennom membranen og akkumuleres i det ekstracellulære og intracellulære rommet. Når den stimulerende konsentrasjonen er nådd, aktiveres transkripsjonen av gener regulert av QS.
I gramnegative bakterier er autoinduserne modifiserte peptider, som eksporteres til det ekstracellulære rommet, hvor de samhandler sammen med membranproteiner. En fosforyleringskaskade oppstår som aktiverer proteiner, som binder seg til DNA og kontrollerer transkripsjonen av målgenene.
Vibrio harveyi produserer to autoindusere, betegnet HAI-1 og A1-2. HAI-1 er acylert laktonhomoserin, men syntesen er ikke avhengig av LuxI. A1-2 er furanosylboratdiester. Begge stoffene virker gjennom en fosforyleringskaskade som ligner på den for andre gramnegative bakterier. Denne typen QS styrer bioluminescens.
Spesifikk binding av signalmolekylet, eller liganden, til reseptorproteinet gir en spesifikk cellulær respons. Hver celletype har visse typer reseptorer. Selv om en bestemt type reseptor også kan finnes i forskjellige typer celler, og produserer forskjellige responser på samme ligand.
Signalmolekylets natur bestemmer banen som skal brukes til å komme inn i cellen. For eksempel diffunderer hydrofobe hormoner, som steroider, gjennom lipiddobbeltlaget og binder seg til reseptorer for å danne komplekser som regulerer ekspresjonen av spesifikke gener..
Gasser, som nitrogenoksid og karbonmonoksid, diffunderer gjennom membranen og aktiverer generelt syklisk GMP-produserende guanylyl-syklase. De fleste signalmolekyler er hydrofile.
Reseptorene er funnet på celleoverflaten. Reseptorer fungerer som signaloversettere som endrer målcelleoppførsel.
Reseptorer for celleoverflater er delt inn i: a) G-proteinkoblede reseptorer; b) reseptorer med enzymaktivitet, slik som tyrosinkinase; og c) ionekanalreseptorer.
G-proteinkoblede reseptorer finnes i alle eukaryoter. Generelt er de reseptorer med syv domener som krysser membranen, med den N-terminale regionen mot utsiden av cellen og C-terminalen mot innsiden av cellen. Disse reseptorene er assosiert med et G-protein som oversetter signalene.
Når liganden binder seg til reseptoren, blir G-proteinet aktivert. Dette aktiverer igjen et effektorenzym som produserer en andre intracellulær messenger, som kan være syklisk adenosinmonofosfat (cAMP), arakidonsyre, diacylglyserol eller inositol-3-fosfat, som fungerer som en signalforsterker..
Protein G har tre underenheter: alfa, beta og gamma. Aktivering av G-protein innebærer dissosiasjon av BNP fra G-protein og binding av GTP til alfa-underenheten. I kompleks Galfa-GTP skiller seg fra beta- og gamma-underenheter, samhandler spesifikt med effektorproteiner og aktiverer dem.
CAMP-banen kan aktiveres av beta-adrenerge reseptorer. CAMP produseres av adenylylsyklase. Fosfoinositolveien aktiveres av muskarinacetylkolinreseptorer. De aktiverer fosfolipase C. Arakidonsyreveien aktiveres av histaminreseptoren. Aktiverer fosfolipase A2.
Binding av liganden til reseptorstimulatorproteinet G (Gs), bundet til BNP, forårsaker utveksling av BNP for GTP, og dissosiasjonen av alfa-underenheten til Gs av beta- og gamma-underenhetene. G-kompleksetalfa-GTP assosierer med et domene av adenylcyklase, aktiverer enzymet og produserer cAMP fra ATP.
CAMP binder seg til de regulerende underenhetene til den cAMP-avhengige proteinkinasen. Slipper katalytiske underenheter som fosforylerer proteiner som regulerer cellulære responser. Denne veien er regulert av to typer enzymer, nemlig fosfodiesteraser og proteinfosfataser..
Binding av liganden til reseptoren aktiverer G-proteinet (Ghva), som aktiverer fosfolipase C (PLC). Dette enzymet bryter ned fosfatidylinositol 1,4,5-bisfosfat (PIP)to) i to andre budbringere, inositol 1,4,5-trifosfat (IP3) og diacylglyserol (DAG).
IP3 diffunderer inn i cytoplasmaet og binder seg til reseptorer i endoplasmatisk retikulum, forårsaker frigjøring av Ca+to fra innsiden. DAG forblir i membranen og aktiverer proteinkinase C (PKC). Noen isoformer av PKC krever Ca+to.
Binding av liganden til reseptoren fører til at beta- og gamma-underenhetene til G-proteinet aktiverer fosfolipase Ato (PLAto). Dette enzymet hydrolyserer fosfatidylinositol (PI) i plasmamembranen og frigjør arakidonsyre, som metaboliseres av forskjellige veier, slik som 5 og 12-lipoksygenase og cyklooksygenase..
Reseptortyrosinkinase (RTK) har ekstracellulære regulatoriske domener og intracellulære katalytiske domener. I motsetning til den G-proteinkoblede reseptoren, krysser polypeptidkjeden av reseptortyrosinkinase plasmamembranen bare en gang..
Bindingen av liganden, som er et hormon eller en vekstfaktor, til det regulatoriske domenet får de to reseptorunderenhetene til å assosiere seg. Dette tillater reseptor autofosforylering ved en tyrosinrest, og aktivering av proteinfosforyleringskaskader..
Fosforylerte tyrosinrester av reseptortyrosinkinase (RTK) samhandler med adapterproteiner, som knytter den aktiverte reseptoren til komponenter i signaltransduksjonsveien. Adapterproteiner danner multiproteinsignalkomplekser.
RTK binder seg til forskjellige peptider, slik som: epidermal vekstfaktor; fibroblast vekstfaktorer; hjernens vekstfaktorer; nervevekstfaktor; og insulin.
Aktivering av overflatereseptorer produserer endringer i proteinfosforylering ved å aktivere to typer proteinkinaser: tyrosinkinase og serin og treoninkinaser. .
Serin- og treoninkinasene er: cAMP-avhengig proteinkinase; cGMP-avhengig proteinkinase; proteinkinase C; og det Ca-avhengige proteinet+to/ Calmodulin. I disse proteinkinaser, med unntak av den cAMP-avhengige kinasen, er det katalytiske og regulatoriske domenet funnet på den samme polypeptidkjeden.
Den andre budbringeren binder seg til disse serin- og treoninkinasene og aktiverer dem.
Ionekanalreseptorer har følgende egenskaper: a) de leder ioner; b) gjenkjenne og velge spesifikke ioner; c) åpne og lukke som svar på kjemiske, elektriske eller mekaniske signaler.
Ionkanalreseptorer kan være en monomer, eller de kan være heteroligomerer eller homoligomerer, hvis regioner av polypeptidkjeden krysser plasmamembranen. Det er tre familier av ionekanaler: a) ligandportkanaler; b) gap junction-kanaler; og c) Na-gated spenningskanaler+.
Noen eksempler på ionekanalreseptorer er det neuromuskulære krysset acetylkolinreseptorer, og de ionotrope glutamatreseptorene, NMDA og ikke-NMDA, i sentralnervesystemet..
Ekstracellulære vesikler (EV) er en blanding av ektosomer og eksosomer, som er ansvarlige for å overføre biologisk informasjon (RNA, enzymer, reaktive oksygenarter osv.) Mellom celle og celle. Opprinnelsen til begge vesiklene er forskjellig.
Ektosomer er vesikler produsert ved spiring fra plasmamembranen, etterfulgt av separasjon og frigjøring i det ekstracellulære rommet..
For det første forekommer gruppering av membranproteiner i diskrete domener. Deretter akkumulerer proteinlipidankerne cytosoliske proteiner og RNA i lumen, hvorpå knoppen vokser.
Eksosomer er vesikler som dannes fra multivesikulære legemer (MVB) og frigjøres ved eksocytose i det ekstracellulære rommet. MVB er sent endosomer, der det er intraluminal vesikler (ILV). MVB kan smelte sammen med lysosomer og fortsette nedbrytningsveien, eller frigjøre ILVS som eksosomer gjennom eksocytose.
EV-er samhandler med målcellen på forskjellige måter: 1) forsvinning av EV-membranen og frigjøring av de aktive faktorene i den; 2) EV-er etablerer kontakt med overflaten til målcellen, som de smelter sammen, og frigjør innholdet i cytosolen; og 3) EV-er fanges helt opp av makropinocytose og fagocytose..
Det store utvalg av funksjoner i intercellular kommunikasjon alene indikerer dens betydning. Gjennom noen eksempler illustreres viktigheten av de forskjellige typene mobilkommunikasjon.
- Viktigheten av kvorum sensing. QS regulerer forskjellige prosesser som virulens i en art, eller mikroorganismer av forskjellige arter eller slekter. For eksempel en stamme av Staphylococcus aureus bruker et signalmolekyl i kvorum sensing å infisere verten, og hemmer andre stammer av S. aureus å gjøre det.
- Viktigheten av kjemisk kommunikasjon. Kjemisk signalering er nødvendig for overlevelse og reproduksjons suksess for flercellede organismer.
For eksempel, programmert celledød, som regulerer utvikling av flercellede celler, fjerner hele strukturer og muliggjør utvikling av spesifikt vev. Alt dette formidles av trofiske faktorer.
- Betydningen av elbiler. De spiller en viktig rolle i diabetes, betennelser og nevrodegenerative sykdommer og hjerte- og karsykdommer. EVene til normale celler og kreftceller er veldig forskjellige. EVs kan bære faktorer som fremmer eller undertrykker kreftfenotypen i målceller.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.