Клеточная сигнализация

Клеточная сигнализация

• Клетка

Все клетки способны получать информацию об окружении и  изменять свой метаболизм в ответ  на поступающие сигналы. 
Внеклеточные сигналы могут быть химическими или физическими. 
Химические сигналы: аминокислоты и их производные, пептиды, белки, нуклеотиды, жирные кислоты и их производные, стероиды, ретиноиды и малые неорганические молекулы. 
Физические сигналы: энергия света, тепло, холод, давление и т.д. 
Первичные сигналы воспринимаются рецепторами на клеточной поверхности. Вторичные посредники передают сигнал к клеточным компонентам вовлеченным в ответ. Универсальные вторичные посредники: Ca²⁺, cAMP (cyclic adenosine monophosphate), cGMP (cyclic guanosine monophosphate), диацилглицерол DG и инозитол трифосфат IP₃. Рецепторы воспринимающие сигналы гидрофобных молекул, способных проникать через мембрану 
самостоятельно располагаются в цитоплазме. 
Свойства сигнальных систем

1. Специфичность.
2. Адаптация. Есть системы модифицирующие рецепторы (метилирование, рибозилирование). Пример отрицательной обратной связи
3. Амплификация. Небольшое число сигнальных молекул способно вызывать реакцию во многих клетках. Один рецептор соединенный с лигандом способен активировать множество G-белков, активирующих вторичные посредники (например, cAMP), которые активируют киназы. Киназы способны активировать множество молекул различных ферментов, запускающих клеточный ответ. Таким образом происходит расширение сигнала
4. Интеграция. Усреднение результата

G-белки

G-белки промежуточные компоненты сигнального пути, определяющие будет сигнал усилен или ослаблен. Обычно G-белки состоят из трех субъединиц: a субъединица связывает GDP или GTP. При стимулировании рецептора GDP G-белка заменяется GTP, что приводит 
к отделению а-субъединицы, которая связывается и активирует ферменты или ионные каналы. При гидролизе GTP до GDP a-субъединица снова объединяется в комплекс. 
 
 
Cигнальный путь вовлекающий вторичные сигналы IP₃ и DG. Фактор роста или гормон связывается с рецептором на клеточной поверхности изменяя конформацию рецептора, что стимулирует присоединение GDP к а-субъединице G-белка. а-субъединица диссоциирует от b и g-субъединиц G-белка и GDP меняется на GTP. Активированный G-белок стимулирует фосфолипазу С (PLC), которая гидролизует фосфатидилинозитол 4',5'-бисфосфат (PIP₂) до DG и инозитол 1',4'5'-трифосфата (IP3). IP₃ активирует ионный канал выпускающий ионы кальция из эндоплазматического ретикулума в цитоплазму. Ионы кальция и DG активируют протеиновые киназы С (PKC) запускающие ответный каскад реакций в клетке. 

Другой класс  мономерных G-белков состоят из одной субъединицы и называются Ras белками

 
Количество активных Ras определяют GNRF (guanine nucleotide release factors) и GAP (GTPaseactivating proteins). Эти белки обеспечивают обмен GDP на GTP, активируют Ras белки. Гидролиз GTP ингибирует Ras. Некоторые Ras белки негативно регулируются опухолевыми супрессорами. 
Киназы и фосфатазы.