Typy bunkovej komunikácie, dôležitosť, príklady

Ten Bunková komunikácia, Nazýva sa tiež medzibunková komunikácia, pozostáva z prenosu extracelulárnych signálnych molekúl. Tieto molekuly začínajú od bunky generujúcej signál a viažu sa na receptory bielych buniek, čo produkuje špecifickú odpoveď.

Signálna molekula môže byť malá molekula (príklad: aminokyselina), peptid alebo proteín. Preto je komunikácia, ktorá je chémia, charakteristikou jednobunkových a mnohobunkových organizmov.

Zdroj: Pixabay.com

V baktériách sú signálne molekuly bakteriálne feromóny. Sú potrebné pre funkcie, ako je horizontálny prenos génov, bioluminiscencia, tvorba biofilmov a produkcia antibiotík a patogénnych faktorov.

V mnohobunkových organizmoch sa môže uskutočniť bunková komunikácia medzi bunkami, ktoré sú susedné alebo medzi bunkami, ktoré sú oddelené. V druhom prípade sa musia signálne molekuly šíriť a transportovať na veľké vzdialenosti. Medzi funkcie signálov patrí zmeny v génovej expresii, morfológii a pohybe buniek.

Bunková komunikácia sa môže vykonávať aj prostredníctvom extracelulárnych vezikúl (VE), nazývaných ektozómy a exozómy. Niektoré funkcie VE sú: modulácia lymfocytov a makrofágov; Kontrola synaptickej funkcie; v krvných cievach a srdci, koagulácia a angiogenéza; a výmena RNA.

[TOC]

Typy (systémy/mechanizmy)

V baktériách existuje typ bunkovej komunikácie, ktorá sa nazýva Snímanie kvórum, ktorý pozostáva z správania, ktoré sa vyskytuje iba vtedy, keď je hustota bakteriálnej populácie vysoká. On Snímanie kvórum Znamená to produkciu, uvoľňovanie a následnú detekciu vysokých koncentrácií signálnych molekúl, nazývaných samoliečko.

V jednobunkových eukaryotoch, ako napríklad Tón. Bruška, Je tu tiež Snímanie kvórum. V kvasinkách dochádza k sexuálnemu správaniu a diferenciácii buniek v reakcii na komunikáciu feromónmi a zmenami životného prostredia.

U rastlín a zvierat je použitie extracelulárnych signálnych molekúl, ako sú hormóny, neurotransmitery, rastové faktory alebo plyny, dôležitým typom komunikácie, ktorá znamená syntézu signálnej molekuly, jej uvoľňovanie, transport do bielej bunky špecifický signál a odozva.

Vo vzťahu k transportu molekulového signálu u zvierat určuje akčná vzdialenosť molekuly dva typy signálov: 1) autokrinné a parakriny, ktoré pôsobia na rovnakú bunku a na okolitých bunkách; a 2) endokrinná, ktorá pôsobí na vzdialenú bielu bunku, ktorá je transportovaná krvným obehom.

Bunková komunikácia prostredníctvom extracelulárnych vezikúl je dôležitým typom bunkovej komunikácie v eukaryotických organizmoch a archaea.

Snímanie kvora (QS)

Ako rastie bakteriálna alebo jednobunková eukaryotická populácia, dosahuje počet buniek dostatočných buniek, čo produkuje koncentráciu induktorov schopnej vyvolať účinok na bunky. To predstavuje mechanizmus na prenášanie sčítania ľudu.

Sú známe tri typy systémov Snímanie kvórum V baktériách: jedna v gramnegatívnej; ďalší v gram-pozitívnych; a ďalší v gramne negatív Vibrio Harveyi.

V gramnegatívnych baktériách je samonuktorom acyled laktón homoserín. Táto látka je syntetizovaná enzýmom typu Luxxi a pasívne sa šíri cez membránu a hromadí sa v extracelulárnom a intracelulárnom priestore. Keď sa dosiahne stimulačná koncentrácia, aktivuje sa transkripcia génov regulovaných QS.

V gramnegatívnych baktériách sú samoliečnami modifikované peptidy, ktoré sa exportujú do extracelulárneho priestoru, kde interagujú spolu s membránovými proteínmi. Existuje fosforylačný vodopád, ktorý aktivuje proteíny, ktoré sa viažu na DNA a kontrolujú transkripciu bielych génov.

Môže vám slúžiť: kaliciformné bunky

Vibrio Harveyi produkuje dva autoinduktory nazývané HAI-1 a A1-2. HAI-1 je acyled laktón homoserín, ale jeho syntéza nezávisí od luxi. A1-2 je furanosil boraato dieter. Obe látky pôsobia prostredníctvom fosforylačného vodopádu podobného vodopádu iných gramnegatívnych baktérií. Tento typ QS riadi bioluminiscenciu.

Chemická komunikácia

Špecifické spojenie signálnej molekuly alebo ligácie na prijímajúci proteín produkuje špecifickú bunkovú odpoveď. Každý typ bunky má určité typy receptorov. Aj keď určitý typ prijímača sa dá nájsť aj v rôznych typoch buniek a vytvára rôzne reakcie na rovnaké prepojenie.

Povaha signálnej molekuly určuje cestu, ktorá sa použije na vstup do bunky. Napríklad hydrofóbne hormóny, ako sú steroidy, šíria sa lipidovou dvojvrstvou a viažu sa na receptory za vzniku komplexov, ktoré regulujú expresiu špecifických génov.

Plyny, ako je oxid dusnatého a oxid uhoľnatý, sa šíria cez membránu a zvyčajne aktivujú cyklus guanylil, cyklický výrobca GMP. Väčšina signálnych molekúl je hydrofilná.

Jeho receptory sú na bunkovom povrchu. Receptory pôsobia ako prekladátory signálu, ktoré menia správanie bielej bunky.

Bunkové povrchové receptory sú rozdelené na: a) receptory spojené s proteínom GF; b) receptory s enzýmovou aktivitou, ako je moment kinázy; a C) receptory iónových kanálov.

Charakteristiky prijímačov na bielkoviny

Receptory viazané na proteíny sa nachádzajú vo všetkých eukaryotoch. Všeobecne platí, že sú príjemcami so siedmimi doménami, ktoré prechádzajú membránou, s N-terminálnou oblasťou na exter bunky. Tieto receptory sú spojené s G proteínom, ktorý prekladá signály.

Keď sa ligand viaže na prijímač, aktivuje sa g proteín. Je to zase aktivuje efektorový enzým, ktorý produkuje druhý intracelulárny posol, ktorý môže byť cyklický monofosfát adenozín (AMPC), kyselina arachidónová, diacylglycerol alebo inozitol-3-fosfát, ktorý pôsobí ako zosilňovač počiatočného signálu signálu počiatočného signálu.

Proteín G má tri podjednotky: alfa, beta a gama. Aktivácia proteínov G znamená disociáciu HDP G proteínu a spojenie GTP s alfa podjednotkou. V g_alfa-GTP sa disociuje z beta a gama podjednotiek, interaguje špecificky s efektorovými proteínmi a aktivuje ich.

Trasa AMPC môže byť aktivovaná beta-adrenergickými receptormi. AMPC je produkovaný adenylil cyklázou. Trasa fosfoosytol je aktivovaná acetylcholínovými muskarínovými receptormi. Aktivovať fosfolipázu C. Trasa kyseliny arachidónovej je aktivovaná histamínovým receptorom. Aktivovať fosfolipázu A2.

Trasa AMPC

Väzba ligandu na prijímač stimulujúci proteín g (g_siež), spolu s HDP, spôsobuje výmenu HDP pomocou GTP a disociáciu alfa podjednotky G_siež beta a gama podjednotky. Komplex g_alfa-GTP je spojená s doménou adenylovej cykly, aktivuje enzým a produkuje AMPC z ATP.

Môže vám slúžiť: fibroblasty

AMPC sa spája s regulačnými podjednotkami proteínu kinázy závislej od AMPC. Uvoľňuje katalytické podjednotky, ktoré fosforylujú proteíny, ktoré regulujú bunkové reakcie. Táto cesta je regulovaná dvoma typmi enzýmov, konkrétne fosfódov a proteínov fosfatáz.

Fosfoinitol

Väzba ligandu na prijímač aktivuje proteín G (G_Otázka), ktorý aktivuje fosfolipázu C (PLC). Tento enzým prelomí fosfatidyl-inozitol 1,4,5-bifosfát (PIP₂) U dvoch druhých poslov, inositol 1,4,5-trfosfátu (IP₃) a diacilglycerol (DAG).

IP₃ šíri sa v cytoplazme a spája receptory endoplazmatického retikula, čo spôsobuje uvoľňovanie CA⁺² zvnútra. DAG zostáva v membráne a aktivuje proteín Cinázy C (PKC). Niektoré izoformy PKC potrebujú CA⁺².

Trasa kyseliny araquidónovej

Väzba ligandu na prijímač spôsobuje, že beta a gama podjednotky G proteínu aktivujú fosfolipázu do₂ (Pla₂). Tento enzým hydrolyzuje fosfatidylinozitol (PI) v plazmatickej membráne, uvoľňujúca kyselinu arachidónovú, ktorá sa metabolizuje rôznymi dráhami, ako je 5 a 12-lipxigenáza a cykloxigenáza.

Charakteristiky receptora tyrozínkinázy

Receptory tyrozínkinázy (RTK) majú extracelulárne regulačné domény a intracelulárne katalytické domény. Na rozdiel od prijímača spojeného s GF proteínom, polypeptidový reťaz tyrozínových kinázových receptorov prechádza plazmatickou membránou iba raz.

Únia ligandu, ktorá je hormónom alebo rastovým faktorom, do regulačnej domény spôsobuje, že dve podjednotky príjemcu sú spojené. To umožňuje autofosfát prijímača v tyrozínovom zvyšku a aktivácia vodopádov fosforylácie proteínov.

Fosforylované tyrozínové zvyšky receptora Torquinázového receptora (RTK) interagujú s proteínmi adaptéra, ktoré spájajú receptor aktivovaný s komponentmi signálnej transdukčnej trasy. Prispôsobenie proteínov slúži na tvorbu multiprotických signálnych komplexov.

RTK sa spája s rôznymi peptidmi, ako napríklad: epidermálny rastový faktor; Rastové faktory fibroblastov; Faktory rastu mozgu; nervový rastový faktor; a inzulín.

Všeobecné charakteristiky prijímačov

Aktivácia povrchových receptorov produkuje zmeny vo fosforylácii proteínu aktiváciou dvoch typov kinázových proteínov: zhonu a sérum a treonínkinázy .

Serínové a treonínové kinázy sú: proteín kinázy závislý od AMPC; Kinázový proteín závislý od GMPC; Kinázový proteín C; a proteín závislý od CA⁺²/Kalmodulín. V týchto kinázových proteínoch, s výnimkou kinázy závislej od AMPC, je katalytická a regulačná doména v rovnakom reťazci polypeptidu.

Druhý posol sa pripojí k týmto serínovým a treonínovým kinázam a aktivuje ich.

Charakteristiky receptorov, ktoré sú iónové kanály

Receptory iónového kanála majú tieto vlastnosti: a) vykonávajú ióny; b) rozpoznať a vybrať konkrétne ióny; c) Otvárajú sa a zatvárajú v reakcii na chemické, elektrické alebo mechanické signály.

Receptory iónových kanálov môžu byť monomér alebo heteroligoméry alebo homoligoméry, ktorých polypeptidové reťazce prechádzajú plazmatickou membránou. Existujú tri rodiny iónových kanálov: a) kanály Puerta del Ligando; b) kanály medzerových zväzkov; a c) NA -závislé kanály napätia⁺.

Niektoré príklady receptorov iónových kanálov sú acetylcholínové receptory neuromuskulárneho spojenia a ionotropné receptory glutamátu, NMDA a NMDA, v centrálnom nervovom systéme.

Môže vám slúžiť: myofibrily: Charakteristiky, štruktúra, zloženie, funkcie

Komunikácia prostredníctvom extracelulárnych vezikúl

Extracelulárne vezikuly (VE) sú zmes ektozómov a exozómov, ktoré sú zodpovedné za prenos biologických informácií (RNA, enzýmy, reaktívne druhy kyslíka atď.) Medzi bunkou a bunkou. Pôvod oboch vezikúl je iný.

Ektozómy sú vezikuly produkované klíčkami v plazmatickej membráne, po ktorých nasleduje jeho separácia a uvoľňovanie smerom k extracelulárnemu priestoru.

Po prvé, dochádza k zoskupeniu membránových proteínov v diskrétnych doménach. Potom proteínové lipidové kotvy akumulujú cytosolické proteíny a RNA v lúmene, takže ohnisko rastie.

Exozómy sú vezikuly, ktoré sú tvorené z multiveskálnych orgánov (MVB) a uvoľňujú sa exocytózou do extracelulárneho priestoru. MVB sú neskoré endozómy, vo vnútri, v ktorých sú intraluminálne vezikuly (ILV). MVB môže spájať lyzozómy a pokračovať v degradatívnej ceste alebo uvoľňovať ISS ako exozómy exocytózou.

Interagujú ich s bielymi bunkami rôznymi spôsobmi: 1) disenzia VE membrány a uvoľňovanie aktívnych faktorov jej interiéru; 2) Venujú kontakt s povrchom bielej bunky, ktorá sa fúzuje, a uvoľňujú svoj obsah v cytosóle; a 3) VE sú zachytené výlučne makropinocytózou a fagocytózou.

Dôležitosť

Veľká škála intercelulárnych komunikačných funkcií naznačuje jeho dôležitosť sama osebe. Prostredníctvom niektorých príkladov je znázornený význam rôznych typov bunkovej komunikácie.

- Dôležitosť Snímanie kvórum. QS reguluje rôzne procesy, ako je virulencia v rámci druhu alebo mikroorganizmy rôznych druhov alebo rodov. Napríklad napätie Stafylococcus aureus Použite signálnu molekulu v Snímanie kvórum Infikovať hostiteľa a inhibuje iné kmene Siež. aureus Urobiť to.

- Dôležitosť chemickej komunikácie. Chemická indikácia je potrebná na prežitie a reprodukčný úspech mnohobunkových organizmov.

Napríklad naprogramovaná bunková smrť, ktorá reguluje viacbunkový vývoj, eliminuje úplné štruktúry a umožňuje vývoj konkrétnych tkanív. To všetko je sprostredkované trofickými faktormi.

- Význam. Majú dôležitú úlohu pri cukrovke, zápaloch a neurodegeneratívnych a kardiovaskulárnych chorobách. Vidia normálne bunky a rakovinové bunky sa dosť líšia. VE môžu transportovať faktory, ktoré podporujú alebo potláčajú fenotyp rakoviny v bielych krvinkách.

Odkazy

1. Alberts, b., Johnson, a., Lewis, J., a kapusta. 2007. Biológia molekulárnej bunky. Garland Science, New York.
2. Bassler, B.L. 2002. Malý rozhovor: Komunikácia medzi bunkami v baktériách. Cell, 109: 421-424.
3. Cocucci, e. a Meldolesi, J. 2015. Ektozómy a exozómy: Vylučovanie zámeny medzi extracelulárnymi vezikulami. Trendy v bunkovej biológii, xx: 1-9.
4. Kandel, e., Schwarts, J.H., a Jesell, t., 2000. Princípy nervovej vedy. McGraw-Hill USA.
5. Ubytovňa, h., Berk, a., Zipurski, s.L., Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Bunková a molekulárna biológia. Redakcia Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogota, Caracas, Madrid, Mexiko, Sāo Paulo.
6. Pupas, k.M., Weingart, C.L., WINANS, S.C. 2004. Chemická komunikácia v proteobaktériách: Biochemické a štrukturálne štúdie syntáz a prijímačov signálu potrebné na medzibunkovú signalizáciu. Mikrobiológia Molekulárna, 53: 755-769.
7. Perbal, b. 2003. Kľúčom je komunikácia. Bunková komunikácia a signalizácia. Redakcia, 1-4.